可再生能源與智能電網(wǎng)構(gòu)建的未來電力系統(tǒng)

蔣鵬儀

（云錫股份有限公司銅業(yè)分公司 云南個舊 661000）

隨著可再生能源技術(shù)的發(fā)展，許多技術(shù)成熟的國家已經(jīng)開始逐步將可再生能源發(fā)電技術(shù)進行商業(yè)化運作。以替代傳統(tǒng)的化石燃料。在其表現(xiàn)出巨大市場潛力的同時。新能源發(fā)電技術(shù)與現(xiàn)有電網(wǎng)負荷之間存在的矛盾也逐漸凸顯出來，并制約了其發(fā)展。尋找一種可以調(diào)和兩者間矛盾的辦法已經(jīng)成為業(yè)內(nèi)迫切需要解決的問題。

1 可再生能源發(fā)電技術(shù)特點

可再生能源發(fā)電技術(shù)主要包含風力發(fā)電、水力發(fā)電、太陽能發(fā)電、生物質(zhì)能發(fā)電等?？稍偕茉窗l(fā)電技術(shù)相比于傳統(tǒng)的發(fā)電技術(shù)，具有清潔、無污染或污染小、運行成本低等優(yōu)點。將會是未來電力系統(tǒng)的重要組成部分?？稍偕茉窗l(fā)電技術(shù)的優(yōu)勢與存在的缺陷見表1。

表1 可再生能源發(fā)電技術(shù)的優(yōu)勢與缺陷

2 電網(wǎng)負荷的變化

電網(wǎng)負荷通常隨人類的作息時間呈現(xiàn)出有規(guī)律的變化。但可以分為以下三種:基本負荷、中間負荷和高峰負荷。

基本負荷占電網(wǎng)負荷的比重較大，但需求量穩(wěn)定，承擔這部分負荷的電廠燃料和運營成本相對較低。中間負荷需要電廠按照電網(wǎng)負荷的變化進行生產(chǎn)，可以根據(jù)歷史負荷的變化情況進行預(yù)測。高峰負荷則難以預(yù)測，需要電廠在電網(wǎng)負荷達到峰值時進行生產(chǎn)，所以需要電廠具備靈活的操作條件。

圖1[1]為美國加利福尼亞州2009年某一天之內(nèi)電網(wǎng)負荷的情況。

結(jié)合圖表可以看出，可再生能源發(fā)電技術(shù)普遍存在波動性、隨機性、難以儲存、易受外界環(huán)境變化的影響等缺陷，這給電網(wǎng)負荷的調(diào)度造成了一定的困難，制約了可再生能源的推廣和使用。

圖1 美國加利福尼亞州電網(wǎng)負荷在一天之內(nèi)的變化

3 智能電網(wǎng)技術(shù)

為了調(diào)和現(xiàn)有可再生能源發(fā)電技術(shù)與電網(wǎng)負荷之間的矛盾，智能電網(wǎng)技術(shù)應(yīng)運而生。美國電力科學研究院給出智能電網(wǎng)的定義為：一個由眾多自動化的輸電和配電系統(tǒng)構(gòu)成的電力系統(tǒng)，以協(xié)調(diào)、有效和可靠的方式實現(xiàn)所有的電網(wǎng)運作，具有自愈功能；快速響應(yīng)電力市場和企業(yè)業(yè)務(wù)需求；具有智能化的通信架構(gòu)，實現(xiàn)實時、安全和靈活的信息流，為用戶提供可靠、經(jīng)濟的電力服務(wù)。

因此，智能電網(wǎng)技術(shù)可以根據(jù)各種可再生能源技術(shù)的特點對發(fā)電、輸送、變壓、分配、用電以及儲存各個環(huán)節(jié)進行智能化的調(diào)度[2]。最大化地利用各種可再生能源。實現(xiàn)能源的最優(yōu)化配置。

表2[1]列出了針對不同負荷下可替代現(xiàn)有發(fā)電技術(shù)的可再生能源發(fā)電技術(shù)。

表2 針對不同負荷可供選擇的可再生能源發(fā)電技術(shù)

在此背景下，許多國家憑借其在技術(shù)和資金上的優(yōu)勢，已經(jīng)展開了相關(guān)方面的探索和研究：

美國于2003年發(fā)布的“Grid2030”計劃預(yù)計將在2030年建成建成全自動、高效能、低投資、安全可靠、靈活的輸配電系統(tǒng)；

歐盟在“歐盟能源戰(zhàn)略2020”的框架下，于可再生能源、智能電網(wǎng)等領(lǐng)域推出了相應(yīng)的計劃，以實現(xiàn)其在2020年前能源消費節(jié)約20%的目標；

中國國家電網(wǎng)公司在2009年提出了“堅強智能電網(wǎng)”的概念，并計劃于2020年基本建成中國的堅強智能電網(wǎng)。

圖2[3]為美國預(yù)期2050年西部建成智能電網(wǎng)以后的負荷情況。

圖2 2050 年美國西部智能電網(wǎng)預(yù)期負荷

從圖中可以看出，未來電力系統(tǒng)中可再生能源將占主要地位，傳統(tǒng)燃料將會逐步被取代直至淘汰。智能電網(wǎng)的調(diào)節(jié)也會使電能得到更充分的利用，減少不必要的浪費。

4 結(jié)語

得益于可再生能源發(fā)電技術(shù)和智能電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，將會使未來的環(huán)境、生獲得到極大的改善。兩者相輔相成，未來的電力系統(tǒng)將會變得更加環(huán)保、安全、高效。相關(guān)的探索和研究將成為今后業(yè)內(nèi)長期而艱巨的任務(wù)。

[1]Craig Turchi，Solar Power and the Electric Grid[J/OL]，NREL Energy Analysis，2010.

[2]劉振亞.智能電網(wǎng)知識讀本[M].北京:中國電力出版社，2010.

[3]Paul Denholm,Maureen Hand,Trieu Mai,The Potential Role of Concentrating Solar Power in Enabling High Renew ables Scenarios in the United States[J/OL]，NREL Energy Analysis，2012.