“可再生能源配額制”是我國可再生能源“十五”規(guī)劃中的一項重要政策建議。其基本要義是，國家以法律形式規(guī)定可再生能源發(fā)電需在地區(qū)電力建設中保持或占有一定比例，與配額比例相當?shù)目稍偕茉措娏靠稍诟鞯貐^(qū)(各電網(wǎng))間交易，以解決地區(qū)間存在的可再生能源資源的差異問題。
數(shù)據(jù)顯示，我國可再生能源近年來發(fā)展迅速，水電、風電、光伏發(fā)電裝機容量穩(wěn)居全球首位，2016年底，我國可再生能源發(fā)電裝機容量達5.7億千瓦，約占全部電力裝機的35%。但是，可再生能源的整體利用效率仍處于較低水平，其發(fā)電量的所占比重僅為26%，其中，非水可再生能源發(fā)電量所占比重不足8%。水電、風電、太陽能發(fā)電的電網(wǎng)接入和市場消納困難，嚴重影響到可再生能源產業(yè)的持續(xù)發(fā)展。
可再生能源配額制的建立讓可再生能源的消納前景值得期待。但是，有一個問題依然是擺在可再生能源配額制路上的關卡，那就是各路電能在電力消費端的兼容性問題。無法兼容讓各路電能只能在互相封閉的“孤島”上自我消化，消化之余的能源無處調配，造成“棄風”“棄光”“棄水”現(xiàn)象嚴重。如何解決?專家支招新型智能電網(wǎng)。
能源消費端將發(fā)生巨變
“終端電能比例(我國電能占終端能源消費比重)現(xiàn)在是22%左右，相信未來可以提高到50%。”天津大學電氣自動化與信息工程學院院長王成山在近期召開的2018中國可再生能源學術大會上對我國電能占終端能源消費比重未來發(fā)展趨勢進行了大膽的預測。
這一判斷并非空穴來風，早在2016年國家能源局發(fā)布我國《電力發(fā)展“十三五”規(guī)劃》時，“不斷提高電能占終端能源消費比重”的表述就引起了公眾關注。
“這意味著未來電能的需求從性質、規(guī)模上都會發(fā)生很大的變化。”王成山表示，“電為了滿足這樣的需求不得不發(fā)生巨大的進步，我們希望未來電網(wǎng)能夠滿足用電便捷高效的需求，滿足市場充分競爭的需求”。
新材料、儲能技術、信息技術等新技術賦能電網(wǎng)成為現(xiàn)實需求。各種新技術應用到傳統(tǒng)電網(wǎng)中提升其水平是智能電網(wǎng)的要義所在，但它最重要的是增加電網(wǎng)資源的配置能力，“爭取能夠支撐大規(guī)?？稍偕茉窗l(fā)電的接入”。
“可再生能源發(fā)電機組和傳統(tǒng)機組有很大的不同，包括機組的波動性等。”王成山表示，可再生能源分布式和集中式開發(fā)并重，無論風電、光電，還是水電，不管自身原來的發(fā)電規(guī)則使其如何波動，遠距離輸送到終端的功率必須是恒定的，換句話說，“在源端波動，到了售端還波動，這是不允許的”。
未來，可再生能源裝機量達到60%的時候，電網(wǎng)將不是現(xiàn)在以火電、煤電為主的電網(wǎng)，而是以可再生能源為主導的電網(wǎng)。此外，隨著電動汽車數(shù)量的大幅增長，電網(wǎng)對電動汽車的友好支撐也成為電能消費不得不面對的問題。彼時，電網(wǎng)將如何運行?
“靠配電系統(tǒng)。”王成山說。
拋棄大電網(wǎng)不合實情
除了風電、光電、水電等分布式的可再生能源電網(wǎng)，智能電網(wǎng)對電能傳輸?shù)呐渲煤涂刂七€需要從“大”和“微”兩個方向著手。“大”是指以傳統(tǒng)電網(wǎng)為主體的大電網(wǎng);“微”為并網(wǎng)型微電網(wǎng)。
當前，業(yè)內存在一種極端的看法，認為“不需要大電網(wǎng)了，分布式和微網(wǎng)把所有的事情都解決了”。對此，中國工程院院士杜祥琬并不認同。盡管可再生能源的裝機量持續(xù)增多，但他認為，“我們現(xiàn)在還習慣于依靠大電網(wǎng)”。
傳統(tǒng)電網(wǎng)和可再生能源并不是“二元對立”，兩者將長時間并存，完全拋棄傳統(tǒng)電網(wǎng)系統(tǒng)不符合實際情況，也容易走向絕對化的誤區(qū)，造成資源浪費。
在杜祥琬看來，現(xiàn)階段大電網(wǎng)的發(fā)展方向是智能化、高效化，然后逐漸實現(xiàn)可再生能源友好型，也就是說，先解決好如何更好地提高傳統(tǒng)電網(wǎng)和有間歇性的風電、太陽能發(fā)電等的并網(wǎng)率問題。
“電網(wǎng)要進一步走向智能化。”杜祥琬說，“智能電網(wǎng)要建立在高速雙向通信的技術上，利用先進的傳感測量技術、控制方法以及決策支持系統(tǒng)來實現(xiàn)電網(wǎng)的智能化。高效的通信網(wǎng)絡是電網(wǎng)智能化的保證，現(xiàn)在發(fā)展的5G技術可以使其更加智能，也使用戶能源消費更加方便。”
發(fā)展微電網(wǎng)則主要是針對電力負荷端的區(qū)域互聯(lián)，強調就地開發(fā)消納。去年7月，為切實規(guī)范、促進微電網(wǎng)健康有序發(fā)展，國家發(fā)展改革委和國家能源局聯(lián)合印發(fā)《推進并網(wǎng)型微電網(wǎng)建設試行辦法》, 指出微電網(wǎng)作為可再生能源并網(wǎng)的一種重要方式，是多能互補集成優(yōu)化的解決方案之一，是電網(wǎng)的組成部分。
微電網(wǎng)是微能源網(wǎng)的重要組成部分。杜祥琬表示，其以能源優(yōu)化利用為導向，是與能源互聯(lián)網(wǎng)有機連接的智能化區(qū)域能源生產、存儲、調度、控制的系統(tǒng)。
“它有比較高的能源介入比例，相對獨立運行，可通過能源存儲和優(yōu)化配置，實現(xiàn)本地能源生產與用能負荷基本平衡，實現(xiàn)風、光、天然氣等各種分布式能源多能互補，可按需與公共電網(wǎng)靈活互動。它以用戶為中心，讓用戶參與進來，‘消峰填谷’、實現(xiàn)供需平衡。”杜祥琬說。
智能電網(wǎng)系統(tǒng)互補聯(lián)動
我國能源發(fā)展面臨拐點，拐點在哪兒?走向為何?雖然學界和業(yè)界人士對可再生能源在未來能源架構中的具體比重各執(zhí)己見，但卻在“未來智能電網(wǎng)系統(tǒng)的互補聯(lián)動”的認識上達成了基本共識。
過去的電網(wǎng)多關注傳輸時間，核心物質之間的耦合度很低。王成山認為，未來，配電網(wǎng)和用戶之間將實現(xiàn)無縫銜接，用戶和電網(wǎng)緊密耦合在一起，高度互動，雙方都能獲得好的效果。
智能電網(wǎng)未來的發(fā)展目標是分布式能源的高效利用，同時滿足多元化需求。要想實現(xiàn)這一目標，需要解決好電源側、負荷側、電網(wǎng)側的一系列相關問題。
在兼顧集中式大規(guī)模電源和分布式可再生能源的情況下，如何支撐高比例的電力消納?王成山認為，可以通過多元用戶供需互動與能效提升來實現(xiàn)資源的優(yōu)化，以及通過電網(wǎng)之間的互動助力電網(wǎng)消納能源，“這個潛力很大”。
“這其中會有微電網(wǎng)存在，也會有直流電網(wǎng)存在，還會有大量的電網(wǎng)電子存在，所有這些會讓不同配電網(wǎng)之間更好地結合，使分布式能源更好地服務于用戶。”王成山說。此外，信息化的發(fā)展還會使配電網(wǎng)成為一個信息網(wǎng)，達到配網(wǎng)資源優(yōu)化的目的。
“這些特點會讓配電網(wǎng)的角色變成一個可再生能源消納的支撐平臺和一個多元化海量信息的支撐平臺。”王成山表示，目前，我國已經(jīng)存在約四億多的直流電表，“現(xiàn)在的數(shù)據(jù)傳送還不是很及時，未來大量的數(shù)據(jù)上傳以后將會為能源市場開發(fā)、電網(wǎng)服務的運行維護等帶來很多便利條件”。
王成山認為，未來配電網(wǎng)的角色和作用會越來越重要。在這個過程中，技術發(fā)揮著關鍵作用，同時，他也認為，只靠技術發(fā)展還不能完全解決問題。
“一定要把體制機制創(chuàng)新結合起來，智能電網(wǎng)才會實現(xiàn)更好的應用。” 王成山最后說
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