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迟永宁:中国的可再生能源发展及智能电网

2015年11月02日16:33 绿之盟

首先要感谢王忠敏理事长的盛情邀请,让我有机会参加这个活动。这两天讨论能源互联网和智慧能源,不同参与者对能源互联网和智慧能源有不同的定义,我的感觉这种定义或者这种认识是不冲突的,它可能随着时间的发展,会向融合的方向去发展。从我们的角度认为不管提智慧能源,还是能源互联网,发展可再生能源都是主要内容和目标。我们对可再生能源电网做了十几年的工作,今天借这个机会介绍一下可再生能源电网的情况。

第一部分,从2006年可再生能源法颁布以后,国家政策有力地支持,让我们的发展非常快。可再生能源发展迅速,截至2014年底,峰巅装机96.37WW,排名世界第一,光伏发电28.05GW,排名世界第二,可再生能源在国家能源体系占的比重越来越多,我们提智慧能源离不开可再生能源。

从国家的角度来看,可再生能源占比非常小,大概电量贡献只有3%到4%,但是大家可以看到国家可再生能源比较好的地方,都是三北地区,所以这些地区和省份可再生能源电力的装机很高。不管国外还是国内其实关注能源转型,关注可再生能源发展,更多关注可再生能源电网,因为可再生能源涉及资源的问题,产业的问题,并网的问题,不管在国内是国外,并网是表现问题最多的领域。我们国家计划到2050年风电装机实现24个亿,今天全国装机总量在13亿左右,大家可以想象一下这个目标多么有挑战性。

我们国家对于电力系统,电力流的流向跟别的国家不太一样,德国开发新能源一开始开发分布式的风电,一个农民家里有一块地,可以建立一个风机。德国,北欧等等开发海上风电,涉及到电力远距离输送的问题,这个问题跟我们国家能源分布的特征和流向特征比较相似,我们国家能源基地主要在西部,都要满足电力向东部输送的要求。在我们提到能源的时候,更多在提我要开发大规模新能源,西部有一些光伏大型电站,我们国家也强调开发一些分布式新能源,尽量鼓励自发自用,我们国家新能源的开发,不管是集中式,还是分布式,都表现出向大规模开发的特征。

新能源发电,我们做的工作不但看新能源发电的技术问题,我们做的工作更多站在电网,或者整个电力系统去看。当你的电力系统到达一定的比例之后会遇到什么问题,要解决这些问题要采取什么样的技术解决新能源电网的问题。我们提到智慧能源的时候,更多提到分布式发电,单个看新能源量很小,但是大规模去开发分布式的能源的时候,同样面对系统级的问题。当一个省里面开发几百万千瓦,甚至上千万千瓦波动特性会特别大。国际研究新能源接入电网的时候,更多是怎么管理新能源波动性,让系统有灵活性解决电网的问题。所以,我们的新能源发电接入电网以后,包括波动的特性,包括跟之前发电技术完全不同,所以给电网带来非常大的影响。

这一块在大规模开发新能源方面,我们做了一些工作,包括去预测新能源处理是怎么样,只有知道新能源变化的形成,才能安排其他电源怎么运行,现在预测技术可以做到比较精确,但是某些情况下,还是不高。有了预测以后,涉及到整个能源系统,电力系统怎么运行的问题。大家可以看一下针对黑龙江电网当时做的一个分析,冬季和夏季是不一样的。夏天的时候整个电力系统灵活特性更加强一些,但是冬天就有一些问题。我们国家在西北、东北更多问题是系统调节的问题。为了大规模接入新能源,不管是集中式,还是分布式在系统层面都要解决调控的问题。

还有涉及一些新能源电站接入电网以后运营控制的问题,都要保证送到用户是合格的电力,要保证质量和电压。我们这一块也做了一些研究,我们利用新能源电压的控制,保证整个新能源发电电压的水平。我们国家关注新能源的同时,在2011年的时候出现非常严重的新能源脱网的事故,因为电网一年在一个电网可能会发生一两次的短路,这些东西通过电网运维降低发生概率,当发生的时候要保证符合供电的。当时这个问题对电网产生了一定的影响,但是没有产生非常严重的后果,像新疆,甘肃都提出过千万电网基地的规划,可能造成大停电,不管是中国还是国外国家对新能源发电都有要求,要满足质量的控制,还有故障的解决。

第二个方面,介绍一下智能电网的概念,这个概念在中国六、七年前提出,发展也比较快。我国大规模可再生能源发展及并网的情况,昨天在提能源互联网的时候,大家也提到了发展智能电网几个方面的驱动力。发展智能电网的驱动力,一个是气候变化,我们为了更好发展新能源,利用智能电网的技术把新能源接入到电网,另外一个是能源安全,还有考虑到产业升级,经济的拉动,这个也是发展智能电网比较大的驱动力。还有电网安全,包括电网信息的安全,也是包括设施的安全。不同的国家发展智能电网的时候,因为电力发展不同,国情不一样,发展目标也不是完全一样。欧洲在发展智能电网的时候,更多侧重于配电网,希望能够发展更好的低压电网解决分布式电网的问题。美国电网结构,设施比较陈旧,电网经常有大停电的影响,美国希望通过智能电网来升级电网。我们国家发展智能电网既包含解决新的能源的目标,也包含我们国家能源输送的要求,电力系统要满足能源向东部输送的要求。在欧洲从2005年开始了智能电网过程。美国在2001年开始智能电网的研究,一直到2009年奥巴马将智能电网上升为国家战略,美国对智能电网研究,示范,研究应用更多了。中国国家电网公司2009年提出了坚强智能电网概念,希望利用这种数电要求,满足电力的需求,其实这个概念把它在扩展一下,我现在说的电网,不仅局限于电网,而是扩展到更多的能源,实际上就是智慧能源互联网,或者是能源互联网的概念。

在智能电网示范项目里面,国家电网建立了风、光、储的工程,怎么去协调控制不同的发电技术。还有怎么利用储能去控制可再生能源功率的波动,有一个更好电能方面的质量。这一块对我们国家新能源技术的示范起到了很好的作用。为了解决我们国家西电东输的问题,我们要建立从西向东特高压的电网,西部新能源通过直流输电技术输到华东、华北来,你要满足长距离直流的输送,你的落点和输送点有一个非常强的交流电网的支持。这块也是智能电网中一个比较大的工程。

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