開(kāi)啟新能源時(shí)代 向新能源電力系統(tǒng)演變
新能源電力系統(tǒng)從現(xiàn)有的、運(yùn)行了一百多年的電力系統(tǒng)過(guò)渡而來(lái),這是一個(gè)逐漸演變的過(guò)程。在新能源電力系統(tǒng)中,電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、負(fù)荷側(cè)需要從大系統(tǒng)的理論和觀(guān)點(diǎn)來(lái)進(jìn)行統(tǒng)一考量。首先,在電源側(cè),包括火電在內(nèi)的傳統(tǒng)能源,以及包括風(fēng)電、太陽(yáng)能在內(nèi)的新能源,都應(yīng)該與電網(wǎng)保持友好。在今后較長(zhǎng)的一段歷史時(shí)期,將是傳統(tǒng)化石能源與新能源共同使用的“混合能源時(shí)代”。以煤電為代表的傳統(tǒng)電源將轉(zhuǎn)換角色,由過(guò)去單純的電源轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢耘c新能源進(jìn)行調(diào)節(jié)、匹配及互補(bǔ)的電源。傳統(tǒng)電源需要提高可調(diào)度性和電網(wǎng)友好性,從而提升調(diào)峰能力,以此來(lái)平抑風(fēng)力發(fā)電、太陽(yáng)能發(fā)電的隨機(jī)波動(dòng)性。因此,傳統(tǒng)電源的彈性運(yùn)行將是解決未來(lái)我國(guó)消納大規(guī)模清潔能源的根本途徑。
我國(guó)目前建設(shè)了數(shù)量較多的超超臨界機(jī)組。然而,據(jù)統(tǒng)計(jì)大部分超超臨界機(jī)組在實(shí)際運(yùn)行中,75%的時(shí)間處于亞臨界運(yùn)行。因此,在我國(guó)火電運(yùn)行小時(shí)數(shù)普遍下降的情況下,應(yīng)當(dāng)新建和改建一批火電調(diào)峰機(jī)組,其中60萬(wàn)~100萬(wàn)千瓦的超超臨界機(jī)組可進(jìn)行基荷運(yùn)行,30萬(wàn)~60萬(wàn)千瓦的機(jī)組可進(jìn)行彈性運(yùn)行,30萬(wàn)千瓦及以下機(jī)組則通過(guò)改造實(shí)現(xiàn)循環(huán)啟停。這樣一來(lái),火力發(fā)電系統(tǒng)將成為成體系的調(diào)峰機(jī)組系統(tǒng)。因此,國(guó)家對(duì)新能源發(fā)電補(bǔ)貼應(yīng)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)調(diào)峰電源(含儲(chǔ)能電源)的補(bǔ)貼。
其次,在電網(wǎng)側(cè),我國(guó)的特高壓技術(shù)實(shí)現(xiàn)了大容量、遠(yuǎn)距離、高效率的輸送,解決了能源分布不均衡這個(gè)重大問(wèn)題。
最后,在負(fù)荷側(cè),需要形成新型用電方式、建立供需系統(tǒng)機(jī)制。這需要通過(guò)技術(shù)手段、市場(chǎng)手段、價(jià)格手段來(lái)引導(dǎo)用戶(hù)轉(zhuǎn)變用電方式,讓他們主動(dòng)參與到電網(wǎng)友好型的互動(dòng)中,從而實(shí)現(xiàn)新能源電力系統(tǒng)的供需平衡。以可平移負(fù)荷資源利用和儲(chǔ)能裝置為例,電動(dòng)汽車(chē)是典型的集成儲(chǔ)能裝置,具有交通工具和儲(chǔ)能電池的雙重屬性,既可以從電網(wǎng)受電,也可以向電網(wǎng)配電,能在電網(wǎng)運(yùn)行中發(fā)揮巨大的調(diào)節(jié)作用,促進(jìn)新能源消納。按照2020年規(guī)劃,我國(guó)的電動(dòng)汽車(chē)將達(dá)到500萬(wàn)輛,如果每輛電動(dòng)汽車(chē)能提供充放電功率7千瓦,那么,500萬(wàn)輛電動(dòng)汽車(chē)將是一個(gè)巨大的移動(dòng)儲(chǔ)能電站,能夠?yàn)殡娋W(wǎng)提供7000萬(wàn)千瓦調(diào)節(jié)容量,這相當(dāng)于我國(guó)電網(wǎng)當(dāng)前總裝機(jī)容量的5%。包括微電網(wǎng)在內(nèi),所有復(fù)雜的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)都離不開(kāi)智能的調(diào)度和控制,唯有此才能實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)的電力平衡。
隨著電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、負(fù)荷側(cè)各項(xiàng)新技術(shù)的共同發(fā)展,傳統(tǒng)電力系統(tǒng)將逐步向新能源電力系統(tǒng)演變和邁進(jìn)。未來(lái),當(dāng)非化石能源比重達(dá)到60%時(shí),新能源將成為主導(dǎo)能源。這時(shí),新能源電力系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)新能源技術(shù)和信息技術(shù)的高度融合,可以借助多源互補(bǔ)、源網(wǎng)荷協(xié)同等手段,實(shí)現(xiàn)電力生產(chǎn)、傳輸、供應(yīng)與消費(fèi)的網(wǎng)絡(luò)化、信息化與智能化。新能源電力系統(tǒng)不僅能夠適應(yīng)可再生能源間歇性、隨機(jī)波動(dòng)性特性,還能滿(mǎn)足電能用戶(hù)安全、便捷、可靠的用電需求。
當(dāng)前,人類(lèi)還處于化石能源的時(shí)代,對(duì)石油、天然氣、煤炭等化石能源的依賴(lài)度依然很高。由于資源分布不均衡,許多國(guó)家的能源資源依賴(lài)于國(guó)際能源供應(yīng)。例如,石油傳輸已在全球范圍內(nèi)形成了七大海上通道,天然氣傳輸也形成了一批遠(yuǎn)距離、跨國(guó)、跨洲的輸送通道。
未來(lái),日益枯竭的傳統(tǒng)化石能源將被風(fēng)能、太陽(yáng)能、水能等可再生能源逐步替代。然而,全球的風(fēng)能、太陽(yáng)能資源同樣存在分布不均衡的問(wèn)題,需要在全球范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)資源的配置。新能源資源的配置只能以電能輸送的方式實(shí)現(xiàn)。因此,以特高壓電網(wǎng)和智能電網(wǎng)為核心的全球能源互聯(lián)網(wǎng)是新能源時(shí)代全球能源配置的必然選擇。
我國(guó)特高壓發(fā)展迅速,已建成和在建特高壓工程的輸送距離達(dá)3.27萬(wàn)公里。未來(lái),如果特高壓的輸送距離能夠達(dá)到5000公里以上,那么電能配置的范圍將達(dá)到1萬(wàn)公里,這相當(dāng)于地球赤道周長(zhǎng)的1/4。這為清潔能源在全球范圍內(nèi)優(yōu)化配置提供了強(qiáng)大的技術(shù)支持。
中國(guó)提出了構(gòu)建全球能源互聯(lián)網(wǎng)的倡議,并提出從國(guó)內(nèi)互聯(lián)、跨國(guó)互聯(lián)到洲際互聯(lián)的行動(dòng)計(jì)劃。我國(guó)在新能源、特高壓、智能電網(wǎng)等領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究、技術(shù)開(kāi)發(fā)和工程應(yīng)用等方面,已經(jīng)具有領(lǐng)先優(yōu)勢(shì),這為建設(shè)全球能源互聯(lián)網(wǎng)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
當(dāng)前我們需要加快相關(guān)基礎(chǔ)理論研究,以及共性技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)體系的研究,建立國(guó)際合作機(jī)制,共同探討全球能源互聯(lián)網(wǎng)的整體架構(gòu)、實(shí)現(xiàn)模式和路線(xiàn)圖,建設(shè)全球能源互聯(lián)網(wǎng)示范區(qū),從而實(shí)現(xiàn)從局域到廣域再到全球的推廣應(yīng)用。
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