智能电网与新能源发电

1智能电网与新能源发电技术摘要：伴随着我国特高压电网的大力建设和电力行业体制改革的不断推进，着力发展智能电网技术成为我国电网未来探索的新领域。本文主要简述了智能电网的概念及特点，并指出了目前国内外智能电网的发展现状。通过分析我国智能电网发展的现有条件以及未来的发展趋势，提出国内新能源未来的发展规划，以期实现新能源发电和智能电网的协调发展，实现建设资源节约型与环境友好型社会的基本目标，争取早日实现我国未来社会、经济和环境的可持续发展。关键词：智能电网；新能源；协调发展SmartGridandNewEnergyPowerGenerationTechnology(IndustrialTechnologyResearchInstituteofZhengzhouUniversity,Zhengzhou450001,HenanProvince,.)Abstract:Thispapermainlyintroducestheconceptandcharacteristicsofsmartgrid,andpointsoutthedevelopmentstatusofsmartgridathomeandabroad.ThroughtheanalysisoftheexistingconditionsofthedevelopmentofsmartgridinChinaandthefuturedevelopmenttrend,putforwardthenewenergyplanforfuturedevelopment,realizethecoordinateddevelopmentofnewenergyandsmartgridinordertoachievethebasicgoalofbuildingaresource-savingandenvironmentfriendlysociety,toachievethesustainabledevelopmentofsociety,economyandenvironmentinourcountryinthefutureassoonaspossible.Keywords:Smartgrid;newenergy;coordinateddevelopment引言：智能电网(smartpowergrids)，也就是电网智能化，它的基础是建立在集成、高速、双向的通信网络，并通过先进的传感测量技术及先进的设备技术、控制方法等，以达到可靠、安全、经济、高效的电网使用环境。智能电网技术有机融合了高级传感、通信、自动控制等技术，具有自我管理与恢复、兼容性强等特点，其快速发展为分布式能源的无缝并网提供了良好的技术保障。通过合理利用各类高级控制技术，能推动各类分布式能源与现有电力系统的有机融合，实现“即插即用”、实时互动和协调运行。目前，分布式能源的开发利用多处于自治运行模式，缺乏一个长远的具体发展模式，进而实现分布式能源的大规模的开发利用。因此，积极研究智能电网环境下的分布式能源发展模式对未来实现分布式能源大规模的开发，缓解能源危机等战略目标具有重要的意义。智能电网作为未来电网发展的主要方向，以及新能源发展的有力平台，促进智能电网的发展相应地也会促进新能源产业的发展，是可持续发展的基本要求。首先，智能电网经过近些年的发展和改进，其配置与容纳能力得到较大提高，能够保证新能源合理入网及利用；其次，不断发展的新能源相关产业同时也为智能电网的大力发展提供强有力的技术保障，两者相互促进、相辅相成，共同发展与完善。我国新能源近年发展迅速，由于新能源发电具有随机性、波动性和间歇性，其接入电网会影响电力系统的安全稳定运机“智能电网”的提出，有利于促进可再生能源的发展，实现可再生能源与电力系统有机融合，相对彻底的解决目前困扰新能源发电入网等技术问题。1智能电网的概念及发展现状1.1智能电网的概念国家电网公司对中国智能电网有一个概述:智能电网要求发、输、变、配、用电各个环节都能得到实时监控，每个点上的电流和信息得到双向流动，通过通信系统和自2动控制系统实现电网上的各个设备及用户无缝连接和实时互动;在发生电力故障时，电网具有足够的自愈能力保障系统的安全运行。智能电网就是所谓的电网的智能化，它是以精确的、集成的、高速双向的通信网络为基础，借助于先进的设备、先进的控制方法、先进的传感测量技术、先进的信息技术以及先进的决策支持系统技术，达到电网安全、经济、高效、环保的基本要求。要实现智能电网的这些功能，充分发挥其优势，首先要将资产和设备通过传感器有效地连接起来，使电网达到较高的数字化程度;然后建立行之有效的数据和信息的收集体系，确保每个信息精确无误;最后智能电网系统应具备完善的信息分析能力，即对已经收集到或掌握的数据及信息进行分析处理，优化资源配置，提高智能电网的管理能力，使电力资源的使用效率达到最高。1.2智能电网的特征智能电网是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上，通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用，实现电网的可靠、安全、经济、高效的目标，其主要特征包括自愈、激励和包括用户、抵御攻击、提供满足21世纪用户需求的电能质量、容许各种不同发电形式的接入、启动电力市场以及资产的优化高效运行。其主要目标是实现电网运行的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全，电网能够实现这些目标，就可以称其为智能电网[1]。1.2.1智能电网的可靠性相比于普通的电网，智能电网显得更加的可靠，因为智能电网不管在何时何地，都能为客户提供稳定的电力供应。它能经受大多数电网干扰而不会断电，且它在用户断电之前就能自行采取快速有效的措施使其校正，让用户尽可能的不受到供电中断的影响。1.2.2智能电网的安全性和经济性智能电网对物理和网络的进攻有很好的承受能力，不会出现大面积停电的现象，因此也不会为此付出昂贵的电力恢复费用。同时智能电网抵御自然灾害的能力也很强。对公众和电网公人，智能电网也有很好的保护措施，确保不伤害人，这一点是普通电网所不及的。另外，智能电网的运行在供求平衡的基本规律下，用电价格很公平并且电力供应充足，这体现了智能电网的经济性。1.2.3智能电网的高效性智能电网通过投资、成本的控制，并在电力输送和分配时，最大程度的减少电力的损耗，使得电力资产的利用更具有效率。同时智能电网通过控制潮流法，减少了电力输送功率的拥堵，并允许低成本的电源的接入，体现了智能电网的高效性。1.3国内外智能电网发展现状1.3.1我国智能电网的发展现状我国电力工业面临的情况:在宏观政策层面，电力行业需要满足建设资源节约型和环境友好型社会的要求，适应气候变化;在市场化改革层面，交易手段与定价方式正在改变，市场供需双方的互动将会越来越频繁。这说明智能电网建设也将成为我国电网发展的一个新方向。目前，中国发展智能电网的条件已经具备，通过智能电网建设，电力各领域都将发生飞跃和提升，电网的发展也将随之深刻变化[2]。我国发展智能电网与其他国家有所差别。外国智能电网更多地关注配电领域。目前，我国需要更多地关注智能输电网领域，把特高压电网的发展融入其中，保证电网的安全可靠和稳定，提升驾驭大电网安全运行的能力。另外，我国电网企业正在转变电网发展方式，用户的用电行为也在发生变化。以建设智能电网为抓手，能够比较方便地建成满足未来需要的下一代电力网络。要实现电网智能化目标，有许多技术需要进行研究。其中输电网中基于相量测量单元的广域测量系统、柔性交流输电和配电网中分布式发电、自动抄表、需求侧管理等很多技术，在智能电网概念提出前就已经在研究，并且取得了不错的成绩。智能电网的发展，会让这些技术提高到新的层次，并使研发工作更有用武之地。此外还要开发诸如储能技术、先进的双向式白动计量表计设施、风能和太阳能等可再生能源的接入技术、微电网等一系列新的技术[6]。1.3.2国外智能电网发展形势3就国际形势而言，由于国外一些国家在电网方面的起步比较早，并且结合各自有利的技术优势，国外形成了比较先进的智能电网技术。在亚太地区，日韩作为亚洲智能电网的领先者，各自的发展具有强烈的个性色彩。就日本而言，迫于2011年的核危机，日本不得不“弃核”，这或许是其智能电网发展的一个重要机遇，日本立足于在储能方面的技术优势，致力于与美国的项目合作，大力发展太阳能并网和电动汽车的相关产业。就韩国而言，智能电网的发展是建立在其IT技术优势之上的，对外加强试点工作，推进智能电表等用电侧的发展;对内积极研发新的IT技术，促进输配电技术的发展。印度作为亚太地区智能电网的新参与者，其研究重点主要是分布式能源的接人和能效管理[3]。欧洲地区的智能电网建设是以英、法、德等北海国家为主要代表，其他国家起辅助作用。各国都在充分考虑本国实际情境的基础上，积极按照欧盟委员会的统筹和部署开展智能电网的相关工作。2新能源发电特点及发展现状2.1新能源发电概述20世纪以来，随着社会经济的发展和生活水平的提高，使人们对能源的需求量不断增长。同时由于化石能源资源的有限性，以及他们在燃烧过程中对全球气候和环境所产生的影响日益为人们所关注，因此从资源、环境、社会发展的需求来看，开发和利用新能源和可再生能源是必然的趋势。利用清洁的可再生能源来加以替代，是人类迫切希望，同时也意味着目前正处于能源变革的过渡时期。新能源是指常规能源之外的太阳能、风能、生物质能、地热能和海洋能等一次能源，是在高新技术基础上开发利用的可再生能源，它的开发利用不会污染环境，是清洁的能源。因此新能源发电是当今能源发展的希望行业，并将在未来能源市场中扮演重要的角色。2.2新能源发电的特点能源按其使用性质分为一次能源和二次能源，具体分类如图1所示。能源一次能源二次能源可再生能源不可再生能源太阳能风能水能生物能地热能海洋能核能石油煤天然气柴油汽油焦煤煤气电能激光图1新能源，人们又称非常规能源，指的是传统能源以外的其他各种能源形式，也指刚开始开发利用或正在积极研究、有待推广的能源形式。新能源种类较多，目前人类已知的主要包括太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能、潮汐能、核能、氢能等。其中，中国新能源分类如图2所示。新能源风能海洋能地热能太阳能核能生物质能风力发电生物质能太阳能热发电光伏发电太阳能集热生物燃料秸秆沼气图2新能源具有以下几个特点:（1）新能源储量巨大，普遍具备可再4生特性，可以为人类生产生活提供持续不断的动力。（2）新能源的能量密度分布相对比较低，大力开发和利用新能源资源可能会需要比较大的空间。（3）新能源大部分属于绿色无污染的能源，产生较少的污染排放物，对环境影响小，尤其是对温室效应的影响几乎可以忽略不计。（4）新能源分布范围较广，难以大规模集中利用，小规模分散开发利用可能是比较明智的选择。（5）间断式供应，稳定性较差，持续利用存在较大困难。（6）新能源除水力发电外，开发和利用新能源资源的成本会比普通的常规能源高。2.3新能源发展现状目前，中国正处于新能源发展的重要时期，国内新能源产业的发展主要有政府行政和市场导向两个方面。政府强制性新能源政策主要是指对能源生产者和消费者实行强制性的行政命令，从而直接对新能源市场进行干涉。以市场导向为主，并辅以相应的行政手段的新能源政策主要是通过市场的导向来引导市场参与者的市场行为，并辅之相应的激励政策和惩罚措施，如对企业不合法的排污行为进行罚款或责令整改，以及对一些新能源优秀的企业给予税收和贷款的优惠政策等。我国新能源资源丰富，依托此背景，大力发展新能源对我国的能源安全、环境污染和促进经济结构转型具有重要的战略意义。但是基于不同的国情考虑，中国与发达国家在发展新能源产业方面的侧重点有所不同。因此，应立足基本国情，因地制宜，走一条中国特色的新能源发展之路是时下较为明智的选择。中国的能源生产和消费总量位居世界前列，但是能源消耗仍以传统能源为主，而新能源产业基础还相对薄弱，原有的能源生产供需矛盾日益突出，进口量不断增大，能源短缺问题已经成为制约我国经济快速发展的瓶颈。综上来看，我国面临的能源危机尤为突出，函待优化能源产业结