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中国工程院院士:面向未来的智能电网
2018-07-11

对我们来说,现在电网的智能化实际上是第二次智能化。第一次智能化是1970年到1980年初这样一段时间,那个时期电网大停电事故频繁地出现,以纽约大停电为代表,所以其时的美国政府就要求电力公司必须使用盘算机,于是在电力系统里面,在大型发电厂超高压输电线路上装了2TU,把一些数据送到调治中心,调治中心开发了能量治理系统进行电网的宁静阐发和优化。其时没有向配电网生长,也就是110千伏以下的电网,现在都市里面大量的电网并没有智能化,原因是由于其时的通讯技能、信息技能、一些电力电子技能的价格太贵了,花不起。

现在的形势产生了变革,因为通讯、信息这些技能太自制了,我们现在做这件事本钱效益是非常符合的,所以这一次重点针对的是第一次短缺的部分也就是配用电。虽然在发电和输电领域也还要继承提升。

这一次电网智能化整个的原动力,有市场因素、宁静因素、情况因素,其中情况因素是特别突出的,因为现在大气中二氧化碳的排放量现在是要限制的时候了,特别是在中国,空气污染的问题让我们感觉这个问题非常迫切,所以这一次的原动力远大于第一次。

首先看一下可再生风能和太阳能发电。我们国度的风能和太阳能资源是极其富厚的,并且代价的优势日益明显。我们本就没有什么能源危机的问题。这个地球上太阳能资源是风能的一百倍,风能资源是水能的一百倍。

资源是有的,问题是怎么铺盖,可以利用屋顶、门路、鱼塘、农田等等上方,也可以利用沙漠和滩涂。实际上中国76%的领土面积都可以装设风力发电机,100%的领土都可以铺设太阳能,中国的这个条件是非常好的。大家知道德国的太阳能利用很好,我们的资源比德国要许多多少了。

再看一下光伏。光伏和风电的代价这些年逐渐下降,特别是光伏,从1987年到2013年这一段时间低落到原来的1%,并且现在还以每年15%的速度在下降。凭据全社会本钱包罗投资、运行用度、燃料用度、可靠性本钱、情况本钱、网损等等都考虑进去,如果从西北地区2000公里以外发电,比如说风能,送到东部地区的话大概总本钱一度电是9毛多钱。如果就地开发、就地利用,现在看大概是6毛多钱。所以现在看就地开发要更合算,应该是就地开发、就地使用。

但是使用的时候有什么问题呢?就是风能、太阳能是间歇的,是颠簸的、是不确定的,这就使得它的使用比力难,就需要有一些步伐,电力系统需要有一些平滑步伐,这些平滑步伐包罗现在大型的火力发电机组可调能量,包罗储能,用户需求配合等等这些因素。但是要想把这些因素都用好就需要电网,这个电网就是智能电网

智能电网总的设想是希望利用新能源、互联网等等这些新技能实现电网的智能化。要得到的结果是什么呢?是要像互联网那样改变人们的生活和事情方法,就目前来说,我们实际上是一个较为智能的电网,我们现在所建立较为智能的电网就是说利用现有的好技能大概是未来几年可能有的技能能够实现的那个电网。

智能电网现在没有一个很明确的界说,智能电网的特点是电力和信息的双向流动性,以便创建一个高度自动化和遍及漫衍的能量互换网络,为了实时互换信息和到达设备条理上近乎瞬时的供需平衡,把漫衍式盘算和通信的优势引入电网。两句话:智能电网一张网是动力网,一张网是通讯网,这两张网从底子的那些电器设备开始,就结合到一起了,目的是要建成一个高度自动化和遍及漫衍的能量网络。我们在开始搞智能电网的时候,大家对自动化都是认可的,就是遍及漫衍式我们认识的太慢了,实际上给我们国度带来了很大的经济损失。

第二句话就是要实现实时的互换信息和到达设备条理上近乎瞬时的供需平衡,这又是两件事。信息共享是智能电网最焦点的内容,功率平衡,电网的功率必须近乎顺时供需平衡,不然电网就不能宁静运行。现在用户都可以跟电网配合了,那么这时候我们的负荷跟发电就能控制了,这是智能电网很重要的特性。

智能电网包罗哪些工程问题呢?一个是广域监督和控制,以前,电网在很大范畴里面,成百上千公里的范畴里面,每一个点量测的数据,送到调治中心的时候,因为试验的干系,都不一样。现在有了卫星定位,可以通过GDS大概是北斗卫星来定位,送上去的数据都可以有识标,这是很大的变革。应该说我们国度的广域量测系统是全球建立最好的系统,但是它的潜力的开发照旧有许多的事情。

第二是通信和信息技能的集成。第三是漫衍式可再生能源发电集成。第四是输电系统的扩展。第五是配电网的治理。

智能配电网里面有两个名词大家常见:一个是微电网,一个叫做主动配电网。

传统电网因为到配电这个条理它都是没有电源的,都是从大电网像树一样分派下来,现在在这棵树的末梢有了电源了,传统电网就不能适应了,因此就需要在配电网里面能够适应这些漫衍式的电源,能够量测并能够控制漫衍式电源的电网我们叫主动配电网。

在智能配电网当中有一个大家经常听到的名词叫做微电网。

微电网是配电网的一部分,这片电网里面有发电,也有负荷,负荷当中有重要负荷,有可控负荷。整个这一片跟电网公司之间是相对独立的,所以特别适合一个企业大概是一个小区来实现。

未来微电网会非常普遍,目前由于微电网能够平滑漫衍式的风能和太阳能的颠簸性,投资相对高一些,所以重点是用在对可靠性要求高的地区,比如说军事部分大概是医院,大概是沙漠地区、边远地区,大概是海岛,未来它会大量地扩展。


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