在能源和電力需求增長的驅(qū)動下,世界電網(wǎng)經(jīng)歷了從傳統(tǒng)電網(wǎng)到現(xiàn)代電網(wǎng),從孤立城市電網(wǎng)到跨區(qū)、跨國大型互聯(lián)電網(wǎng)的跨越發(fā)展,進入以堅強智能電網(wǎng)為標(biāo)志的新階段。未來,堅強智能電網(wǎng)將向全球廣泛互聯(lián)方向加快發(fā)展,為世界經(jīng)濟社會發(fā)展提供更安全、更經(jīng)濟、更清潔、可持續(xù)的能源。
發(fā)展理念:現(xiàn)代電網(wǎng)兼具“堅強”與“智能”
中國是智能電網(wǎng)發(fā)展較早的國家之一,結(jié)合能源資源布局特點和經(jīng)濟社會快速發(fā)展的需求,在實施“一特四大”戰(zhàn)略(即加快特高壓電網(wǎng)建設(shè),促進大煤電、大水電、大核電、大型可再生能源基地集約開發(fā))的基礎(chǔ)上,提出了堅強智能電網(wǎng)的發(fā)展理念。
堅強智能電網(wǎng)以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架、各級電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展,涵蓋電源接入、輸電、變電、配電、用電和調(diào)度各個環(huán)節(jié),集成現(xiàn)代通信信息技術(shù)、自動控制技術(shù)、決策支持技術(shù)與先進電力技術(shù),具有信息化、自動化、互動化特征,是能夠顯著提高電力系統(tǒng)安全可靠性和運行效率的新型現(xiàn)代化電網(wǎng)。
“堅強”與“智能”是現(xiàn)代電網(wǎng)發(fā)展的基本要求。“網(wǎng)架堅強”是基礎(chǔ),是大范圍資源配置能力和安全可靠電力供應(yīng)能力的保障;“泛在智能”是關(guān)鍵,是指各項智能技術(shù)廣泛應(yīng)用在電力系統(tǒng)各個環(huán)節(jié),全方位提高電網(wǎng)的適應(yīng)性、可控性和安全性?,F(xiàn)代電網(wǎng)發(fā)展必須堅持“堅強”與“智能”并重,缺一不可。
隨著“兩個替代”的加快推進,清潔能源利用規(guī)模越來越大,電能在終端能源需求中的比重越來越高,電網(wǎng)配置能源資源的效益更加顯著,將進一步促進全球范圍內(nèi)電網(wǎng)向互聯(lián)互通邁進,逐步實現(xiàn)電網(wǎng)全球互聯(lián)、清潔能源全球配置,形成全球互聯(lián)的堅強智能電網(wǎng)。
內(nèi)在需求:全球能源互聯(lián)需要更聰明的電網(wǎng)
智能電網(wǎng)是世界電網(wǎng)發(fā)展的重要方向。大規(guī)模新能源的并網(wǎng)需要堅強智能電網(wǎng)作為可靠依托,可再生能源的波動性間歇性等不確定性因素對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性提出了挑戰(zhàn),通過發(fā)展智能電網(wǎng),運用先進的自動化技術(shù)、協(xié)調(diào)控制技術(shù)和儲能技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對包括風(fēng)能太陽能在內(nèi)的各類能源資源的準(zhǔn)確預(yù)測和合理控制改善。智能電網(wǎng)集成了現(xiàn)代智能技術(shù)、信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、先進輸電技術(shù)、新能源接入技術(shù),具有較強的靈活性和適應(yīng)性,能夠滿足間歇性清潔能源、分布式電源的靈活接入,實現(xiàn)電動汽車、智能電器等即插即用,滿足智能互動等多元化、個性化服務(wù)需求。
全球能源互聯(lián)網(wǎng)是堅強智能電網(wǎng)發(fā)展的高級階段,核心是以清潔能源為主導(dǎo),以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架,各國各洲電網(wǎng)廣泛互聯(lián),能源資源全球配置,各級電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展,各類電源和用戶靈活接入的堅強智能電網(wǎng)。在全球范圍看,全球能源互聯(lián)網(wǎng)將由跨國跨洲骨干網(wǎng)架和涵蓋各國各電壓等級電網(wǎng)(輸電網(wǎng)、配電網(wǎng))的國家泛在智能電網(wǎng)構(gòu)成,連接“一極一道”和各洲大型能源基地,適應(yīng)各種分布式電源接入需要,能夠?qū)L(fēng)能、太陽能、海洋能等可再生能源輸送到各類用戶,是服務(wù)范圍廣、配置能力強、安全可靠性高、綠色低碳的全球能源配置平臺。
智能電網(wǎng)可支撐大規(guī)模清潔能源發(fā)展、適應(yīng)多樣用戶需求、實現(xiàn)故障自愈、提高運行經(jīng)濟性等顯著優(yōu)勢,為全球能源互聯(lián)網(wǎng)的智能化發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。如:配電自動化30秒內(nèi)實現(xiàn)故障隔離;需求響應(yīng)高峰負荷削減率達到15%;智能電網(wǎng)示范區(qū)供電可靠率高達99.999%。
隨著特高壓輸電、各種智能化等先進技術(shù)的全面推廣應(yīng)用,全球能源互聯(lián)網(wǎng)遠超出了傳統(tǒng)意義上的電能輸送載體的范疇,它更是一個功能強大的資源配置、市場交易、產(chǎn)業(yè)帶動和公共服務(wù)的平臺。通過這個平臺,能夠?qū)⒚禾?、水能、風(fēng)能、太陽能、核能、生物質(zhì)能、潮汐能等一次能源轉(zhuǎn)換為電能,實現(xiàn)多能互補、協(xié)調(diào)開發(fā)、合理利用;能夠連接大型能源基地和負荷中心,實現(xiàn)電力遠距離、大規(guī)模、高效率輸送,在更大范圍內(nèi)優(yōu)化能源配置;能夠與互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、智能移動終端等相互融合,滿足客戶多樣化需求,服務(wù)智能家居、智能社區(qū)、智能交通、智慧城市發(fā)展??梢哉f,全球能源互聯(lián)網(wǎng)將是未來重要的能源和服務(wù)樞紐。
未來發(fā)展:占領(lǐng)核心技術(shù)創(chuàng)新研發(fā)制高點
目前,國家電網(wǎng)公司已建成包括智能變電站、智能充換電網(wǎng)絡(luò)、智能用電采集系統(tǒng)、多端柔性直流等一批先進的智能電網(wǎng)創(chuàng)新工程,其中建成66~750千伏智能變電站2286座、電動汽車充換電站1500余座、充電樁3萬個,安裝智能電表超過3.1億只,電網(wǎng)智能化水平顯著提升。此外,積極推進智能電網(wǎng)創(chuàng)新示范工程建設(shè),開展新能源協(xié)調(diào)控制、海上風(fēng)電并網(wǎng)檢測、大容量儲能等研究,攻關(guān)智能電網(wǎng)前沿技術(shù)。2015年,國家電網(wǎng)公司累計建成投運智能電網(wǎng)試點項目342項。
未來,國家電網(wǎng)公司將繼續(xù)推進智能電網(wǎng)創(chuàng)新示范工程。加快新能源開發(fā)、分布式電源應(yīng)用、便捷用電、電動汽車基礎(chǔ)設(shè)施、支撐智慧城市、電網(wǎng)智能化等6類41項智能電網(wǎng)創(chuàng)新示范工程建設(shè),推出一批國際領(lǐng)先的智能電網(wǎng)精品工程和亮點工程。此外,將持續(xù)開展最新前沿技術(shù)攻關(guān)。加快研究新能源協(xié)調(diào)控制、海上風(fēng)電并網(wǎng)檢測、大容量儲能、輸配電智能化等技術(shù),著重解決新能源并網(wǎng)技術(shù)難題,將智能電網(wǎng)與“互聯(lián)網(wǎng)+”相銜接,加快推進大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算等在電網(wǎng)中的應(yīng)用,依托國家863計劃、科技支撐計劃項目等,在多類型能源聯(lián)合運行、分布式發(fā)電及微電網(wǎng)接入控制、電動汽車智能充放儲、綜合集成等領(lǐng)域開展研究與實踐,形成了一批具有國際領(lǐng)先水平的自主知識產(chǎn)權(quán)和一批具有應(yīng)用前景的先進適用技術(shù)。
美國:“立體”式智能電網(wǎng)
美國的智能電網(wǎng)又稱統(tǒng)一智能電網(wǎng),是指將基于分散的智能電網(wǎng)結(jié)合成全國性的網(wǎng)絡(luò)體系,主要包括:實現(xiàn)美國電力網(wǎng)格的智能化,解決分布式能源體系的需要,以長短途、高低壓的智能網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接客戶電源,實現(xiàn)可再生能源的優(yōu)化輸配。
德國:“互動”式智能電網(wǎng)
德國智能電網(wǎng)是把所有能源產(chǎn)生的電量,都放在一張電網(wǎng)上進行傳輸,最大的特點是應(yīng)用了大量的IT技術(shù),使其更像一張互聯(lián)網(wǎng)。德國不斷加大智能電網(wǎng)和儲能技術(shù)的創(chuàng)新和發(fā)展,并以現(xiàn)代信息和通訊手段,將智能電網(wǎng)和儲能技術(shù)應(yīng)用于大量的微電網(wǎng)、節(jié)能建筑等多種分布式能源示范項目。
丹麥:用戶自主管理能源消費
丹麥政府在2013年就已經(jīng)啟動了新的智能電網(wǎng)戰(zhàn)略,由此推進消費者自主管理能源消費的步伐。該戰(zhàn)略將綜合推行以小時計數(shù)的新型電表,采取多階電價和建立數(shù)據(jù)中心等措施,以此鼓勵廣大消費者在電價較低時用電。
韓國:鼓勵民間創(chuàng)新智能電網(wǎng)技術(shù)
韓國智能電網(wǎng)協(xié)會發(fā)起一項國家計劃,鼓勵和支持符合國際標(biāo)準(zhǔn)的智能電網(wǎng)專利發(fā)展。該協(xié)會鼓勵、支持申請國際專利的公司、大學(xué)和研究機構(gòu),并主持開發(fā)未來可轉(zhuǎn)化為專利的技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)。