智能电网助推转型发展

1智能电网助推转型发展东南大学能源与环境学院江苏省能源研究会2作者简介作者简介中国能源研究会理事江苏省能源研究会秘书长东南大学教授、博士生导师学术专长热力系统分析与优化能源经济与系统工程节能战略与节能管理联系方式[e-mail]3提要1.十一五期间江苏经济能源状况2.温室气体成为经济发展新挑战2.转型发展的基本途径3.智能电网的主要特征4.智能电网助推转型发展5.总结41十一五期间江苏经济能源状况1.1江苏经济持续快速增长2005-2009年江苏省地区生产总值及其增长速度18598.6921742.0526018.4830981.9834457.3014.514.914.912.712.4050001000015000200002500030000350002005年2006年2007年2008年2009年亿元8.09.010.011.012.013.014.015.016.0%地区生产总值比上年增长51十一五期间江苏经济能源状况1.1江苏经济持续快速增长地区生产总值年均增长率达13.73%（四年平均）三次产业的发展状况第一产业年平均增速4.14%第二产业年平均增速14.30%（工业基数大，增加幅度大）第三产业年平均增速14.72%工业中增速较快的行业交通运输设备制造业40.23%医药制造业19.69%通信设备、计算机及其他电子设备制造业14.95%化学原料及化学制品制造业19.96%电力、热力的生产和供应业18.04%黑色金属冶炼及压延加工业12.65%61十一五期间江苏经济能源状况1.2江苏能耗持续快速增长71十一五期间江苏经济能源状况1.2江苏能耗持续快速增长能耗总量年均增长率达8.41%（四年平均）三次产业的发展状况第一产业年平均增速2.93%第二产业年平均增速8.22%第三产业年平均增速8.26%生活能耗年平均增速9.69%工业中增速较快的行业交通运输设备制造业15.94%医药制造业2.49%通信设备、计算机及其他电子设备制造业14.24%化学原料及化学制品制造业8.31%电力、热力的生产和供应业14.94%黑色金属冶炼及压延加工业10.49%81十一五期间江苏经济能源状况1.3江苏的能源利用状况一产和三产的单位增加值能耗数值相当二产单位增加值能耗基数大，但降幅亦明显一产单位增加值能耗年平均下降1.16%二产单位增加值能耗年平均下降5.32%三产单位增加值能耗年平均下降3.90%社会单位GDP能耗年平均下降4.71%91十一五期间江苏经济能源状况1.3江苏的能源利用状况二产单位增加值能耗年平均下降5.32%其中，工业单位增加值能耗年平均下降9.77%快速增长行业的单位增加值能耗状况交通运输设备制造业-17.34%医药制造业-14.38%通信设备、计算机及其他电子设备制造业-0.61%化学原料及化学制品制造业-9.71%电力、热力的生产和供应业-2.62%黑色金属冶炼及压延加工业-1.92%101十一五期间江苏经济能源状况1.4小结经济高速增长工业经济特征明显新兴产业和传统产业均有增长能耗持续攀升，但增速大幅度下降工业能耗比重居高不下城市化导致生活能耗大幅度攀升能源效益提升二产以及工业的单位增加值能耗降幅明显但新兴行业中通信等电子制造产业的能效提升不显著同时传统产业中电力、钢铁行业的能效提升不显著112温室气体成为经济发展新挑战2.1我国的能源资源特点（1）常规能源煤炭资源丰富，地域分布不均匀优质的油气资源相对不足（2）新能源可再生能源能源密度低，规模化利用的增量成本较高核能由于厂址选择、废料处理等因素应用份额较少可燃冰和氢能有望成为主导能源，但寻求技术上的突破2.2能源的转换和利用方式常规高碳能源的燃烧放热——产生CO2电力生产、锅炉产热、内燃机动力非碳能源的利用（核电、光伏、光热、风电）122温室气体成为经济发展新挑战2.3我国经济增长对能源的依赖强132温室气体成为经济发展新挑战2.4气候问题成为经济发展的挑战（1）碳失衡高碳能源的无节制消费，碳排放强度快速增长环境污染和生态系统退化，碳汇资源相对退化（2）后果海平面上升，低海拔区域的灭顶之灾气候异常，极端气候与自然灾害频繁发生生物多样化受到挑战冰川融化可燃冰释放，加剧温室效应。。。。。。142温室气体成为经济发展新挑战2.5小结传统经济发展方式投资拉动，重化工业特征，高碳能源过度消费资源环境与经济发展的矛盾资源匮乏，保障能力弱价格高涨，盈利能力弱环境污染，治理代价高生态失衡，危及人类生存发展条件路在何方？转变经济增长方式，增强科技对经济的贡献力推动经济结构、产业结构、产品结构的调整与优化提升能源利用效率，大力扶持发展节能服务产业大力发展具有低碳或者无碳特征的新能源技术153转型发展的基本途径3.1转型发展的现实意义（1）转型发展是我国经济可持续发展的必然选择尽管高碳能源在短时期内难以替代，但具有资源的稀缺属性高碳能源除了温室气体排放外，还具有显著的环境破坏效应生态碳汇建设对于改善生态环境具有重要的价值（2）能源高效、多元和清洁是转型发展的重要抓手提高国民经济发展质量已经成为共识高效益（经济效益、能源及资源效益）低消耗、低排放（环境友好、对生态系统友好）能源多元化和清洁花是提高经济质量的重要保障传统能源高效利用传统能源清洁利用可再生能源规模化利用核心是在经济发展和能源保障中践行科学发展观163转型发展的基本途径3.2途径一：提升能源利用效益（1）影响我国能源效益的因素结构因素经济结构不合理，二产独大-需要调整发展观产业结构不合理，工业偏重-新型工业化发展道路产品结构不合理，产品传统-升级换代迫在眉睫能源结构不合理，以煤为主-能源利用方式的清洁化与多样化技术因素引进技术多，消化吸收少-坚持消化吸收在创新（高铁经验）集成应用多，原始创新少-强化基础理论研究（如973项目）局部改造多，系统更新少-共性关键技术攻关（如863项目）短期行为多，长期投入少-节能意识与科学素养（能力建设）173转型发展的基本途径3.2途径一：提升能源利用效益（2）提高能源利用效率的基本原则一个核心节能优先：资源的高效无害化利用，杜绝资源的浪费两个途径结构调整产业结构、工业结构、产品结构、能源结构技术进步节能技术、减排技术、新能源技术、碳捕获技术三个保障技术保障：科普宣教、专业队伍、能源技术资金保障：专项投入、多元集资、市场运作制度保障：考核制度、奖惩制度、监督制度183转型发展的基本途径3.3途径二：传统能源清洁利用（1）洁净煤技术装备脱硫脱硝装置的超（超）临界技术整体煤气化联合循环发电（IGCC）技术与多联产技术（2）核能核聚变：技术成熟、安全可靠的非碳能源核裂变：未来能源的希望，已完成实验室原理型实验装置（3）氢能清洁的非碳能源低成本制氢与储氢以及高效氢能利用方式等寻求技术突破氢能的利用方式（美国结合智能电网的超导特高压输电）强化学反应方式（燃气轮机）若化学反应方式（燃料电池）193转型发展的基本途径3.4途径三：可再生能源规模化利用（1）可再生能源的特点种类繁多太阳能光热利用（中低温水平的热利用）太阳能光伏利用（硅晶电池、薄膜电池）风能利用（机械能利用、陆上风电、海上风电、非并网风电）水能利用（小水电。抽水蓄能电站）地热能利用（地热水、地热蒸汽、土壤蓄热—地源热泵）生物质能利用（秸秆、薪柴、禽畜粪便、城市生活垃圾）海洋能利用（海流能、波浪能、潮汐能、温差能、浓差能）能量密度低增量成本高受多种因素影响、能量不稳定203转型发展的基本途径3.4途径二：新能源规模化利用（2）可再生能源利用及其产业化太阳能太阳能热水器、农业用塑料大棚太阳能光伏产业（晶硅电池、薄膜电池、光伏电站）风能利用（机械能利用、陆上风电、海上风电、非并网风电）风电产业（风机、变速箱、逆变器、控制系统）生物质能垃圾发电（填埋气发电、焚烧发电）农作物秸秆（造粒、直燃发电、气化发电、生物乙醇）禽畜养殖场（大型沼气池、沼气发电）地热能（地源热泵）海洋能潮汐发电、波浪发电、温差发电、浓差发电213转型发展的基本途径3.5小结转型发展是破解资源环境与经济发展矛盾的必然选择转型发展的抓手是能源高效化、清洁化与多元化经济结构调整稳定一产优化二产提升技术对工业经济的贡献率（发展战略性新兴产业）提升传统高耗能行业的能源效益（节能技术推广应用）发展三产提升金融服务、节能技术服务、新能源技术服务能力能源结构调整大力发展洁净煤技术大力发展可再生能源规模化利用技术224智能电网的主要特征4.1灵巧的电力供应、传输和消费方式（1）鼓励和促进用户参与电力系统的运行和管理实时通知用户其电力消费的成本、实时电价实时通报电网运行状况、计划停电信息等服务的信息（2）电力生产、传输和用户实现高效多赢用户的需求完全是另一种可管理的资源有助于平衡供求关系，确保系统的可靠性用户及时修正其用购电方式可以获得经济利益电力公司可以减少资本开支和营运开支通过需求管理将减少或转移高峰电力需求电力公司的能源利用效率和经济效益得以提升电网公司降低线损和减少效率低下的调峰电厂的运营234智能电网的主要特征4.2大规模消纳不稳定的可再生能源（1）新型高效输电系统够远距离输送电力大型（坑口）电站与先进的核电站将继续发挥重要的作用环境友好型电源（如风电和太阳能电站）得到规模化利用（2）容许各种不同类型的发电和储能系统接入系统包括分布式电源，如光伏发电、风电、先进的电池系统、即插式混合动力汽车和燃料电池商业用户安装自己的发电设备（包括高效热电联产装置）和电力储能设施将更加容易和更加有利可图。（3）不同容量、电压等级的发电及储能装置间的互联244智能电网的主要特征4.3新型调峰、储能与并网技术（1）新型的储能技术抽水蓄能电站、压缩空气储能电池储能（电动汽车）、超级电容、飞轮储能（2）新型调峰技术基于实时电价的需求侧管理高效燃气轮调峰机组（3）新型并网技术新型电力电子（含半导体器件）技术将提高电网输送容量和可靠性先进的超导技术将用于短路电流限制器、低损耗旋转设备及低损耗电缆254智能电网的主要特征4.4网络化、信息化、智能化（1）网络化（先进设备技术）高速、双向、实时、集成的通信网络是智能电网的基础（2）信息化（参数量测技术、集成通信技术）获得数据并将其转换成数据信息评估电网设备的健康状况和电网的完整性（3）智能化（先进决策技术）分析、诊断和预测状态确定和采取适当的措施以消除、减轻和防止供电中断和电能质量扰动通过连续不断地自我监测和校正，应用先进的信息技术，实现其最重要的特征—自愈特征。265智能电网助推转型发展5.1智能电网推动新兴产业发展（1）智能电网的直接需求需要网络和通信技术的全面支撑需要电力电子和半导体器件技术的支撑需要现代计量与先进测控技术的支撑需要超导技术与新材料技术的支撑（2）智能电网的间接需求电池储能与调峰方式助推电动汽车发展智能电网促进清洁非碳的新能源的发展水电风电生物质能发电太阳能光伏发电与太阳能热发电核电275智能电网助推转型发展5.2智能电网推动产业结构调整（1）我国能源消耗快速增长的原因经济结构不良：工业（特别是重化工业）拉动能源结构不良：以煤为主能源效益不高：单位增加值能耗和产品单耗偏高（2）我国转发展的主要途径节能减排，转型发展调整结构：优化二产，发展三产，稳定一产优化二产：走大力发展科技先导型的新型战略产业积极发展清洁能源大力发展非碳能源传统能源的清洁利用方式煤