系统工程

余贻鑫:“分布式电源+智能电网”更加关注本地控制和减少对外依赖,是“颠覆性”的改变

2019-10-24 09:47:23 北极星太阳能光伏网

“分布式电源加智能电网更加关注本地的控制和减少对外依赖,它是颠覆性的改变,其对日常生活、社会、经济发展存在潜在的巨大的影响。21世纪颠覆性的技术最核心的是电网,作为颠覆性就是它的经济效益太大,而智能电网我们这个电网是地球上最顶级的、规模最大的,因此这个分布式是非常重要的。”

——中国工程院院士余贻鑫

2019年是光伏产业承上启下的一年,平价上网之后,光伏将迸发出无限的生机与活力,光伏新时代即将开启。北极星电力网与北极星太阳能光伏网于10月24日在北京举办《2019光伏新时代论坛暨“北极星杯”2019光伏影响力品牌颁奖典礼》,北极星太阳能光伏网、北极星光伏APP将全程直播,如需我们直播您的会议,请联系:13693626116。

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中国工程院院士余贻鑫在论坛上做演讲,以下为发言实录:

本来让我致辞,后来想可能致辞让大家印象没有那么深刻,所以做了几张片子。

能源革命的实现高度依赖于未来高比例分布式可再生能源消纳。建立美丽中国需要高比例的可再生的风能和太阳能发电。如果在2050年建成青山绿水的美丽中国的话,可再生能源大约占到总能源的65%以上,而其中风能和太阳能需要占到总能源的47%左右,现在我国的太阳能、风能是完全可以满足这一高比例的可再生能源发电发展的要求的,无论是东部地区还是西部地区。拿太阳能为例,其实我们的太阳能资源要好得多。

但是风力发电、太阳能发电跟传统的化石能源是全然不同的,他们是间歇的、多变的和不确定的,不能单独运行,需要采用功率补偿和平衡措施,其中包括大电网的吸纳、需求响应、分布式储能和小型燃油燃气发电,为此需要一个公平合理的现代电网,来集成高比例的太阳能和风能,并提高能源脱碳转化和利用过程的效率。对于风能和太阳能光伏发电应用的模式所进行的研究,发现在以燃煤火电为主要调节容量。风能是波动的、太阳能也是波动的,需要有调节容量,而我国目前主要依靠火电。在这种现实情况下,就地消纳模式,可再生能源发电全社会成本已低于大规模输送模式。

里夫金在《第三次工业革命》这本书他的构想是这样的,人类社会必将迈进一个新的时代,届时可再生能源和互联网技术将融合与创造一套强大的新基础设施,这个就是里夫金所说的第三次工业革命,在这一愿景中数以亿计的人们会从他们的家中、办公和和工厂的可再生能源中生产绿色资源,并且在能源互联网上他们互相分享,就像我们在线分享信息一样,通过部署各种储能技术,能量将本地存储在每一栋建筑和基础设施中,而交通能量将转变为电动核燃料电池的汽车。

可见我们研究的智能电网和里夫金所说的能源互联网具有相同的理念,他们是用以支持高渗透率的即插即用的分布式电源使用的基础。

大量的分布式电源接入电网以后,多数是直接接入各级配电网,尤其是110千伏的配电网,这使得配电网自下而上的头成为了线路潮流可能双向流动的电力交换系统。将来跟过去不一样了,因为陌生可能有分布式电网了,所以都可能是双向的。所以这样一来,我们现实的配电网和分布式按照单向潮流设计,不具备有效集成大量分布式能源的技术潜能,就是说现有的电网难以接纳高比例的分布式可再生能源,因此,如何处理数以百万计的广泛分布的分布式电源和应对可再生的风能、太阳能发电的间歇性、多变性和不确定性,同时确保电网的安全、可靠和人身与设备安全,并且激励市场,就成了未来电网需要解决的问题,这一任务是由智能电网来完成的。智能电网将加强电力交换器等方方面面,包括发电、输电、配电和消费等。

下面我简单说一下智能电网。智能电网是我们电网界的第二次智能化。第一次智能化,当时计算机技术、通讯技术,最初只是在22万的电源站以上转了RTU,把信息送到调度中心,调度中心开发了能量管理系统,实现了超高压系统的智能化,这是第一次智能化。这一次跟上一次不同,这次因为同心合计算机技术这些年下降的太明显了,我们在配电系统使用通信和计算机技术之后,会产生更大的经济效益。

这里给了一个智能配电的例子。大家可以看到,最关键的第一步工作就是智能电网最根本的工作,是从用户的电表跟电网之间的通讯AMI的通信通过这个工作要实现,如果一旦我们的体系建立起来了,电力公司就可以基于这样的通信系统自动的实现许多功能,这样就可以改善、监视、控制,也可以提高可靠性和经济效益。我们国家目前我们的配电网利用率是比较低的,我们的配电网年平均利用率20%多,我们的利用率需量大应该可靠性高,而我们的可靠性不高,所以五需要实现电网的智能化。

这张图给出了目前的电网跟智能电网的比较,大家可以看到,一个就是智能电网可以使用户积极参与电网优化运行,使新产品、新服务、新市场成为可能。优化资产利用和高效运行,预测并对系统的干扰做出响应,袭击和自然灾害能够迅速的恢复供电等。

最后我简单说一下智能电网是一个集成的能量和信息系统。智能电网的特点是电力和信息的双向流动性,以便建立一个高度自动化的和广泛分布的能量交换网络。为了实时地交换信息和达到设备商层次上近乎瞬时的供需平衡,把分布式计算,比如云、大数据和通信的优势引入电网。美国能源部在20世纪初一个报告里给出了智能电网的定义,不同于我们现在的定义,说使用这技术、那技术,是从物理层面来定义的。设想中的智能电网将像互联网那样改变人们的生活和工作方式,并激发类似的变革。什么叫智能电网?智能电网期望的是像互联网那样改变人们的生活和工作方式。我们知道互联网在我们生活占了多大的比例,所以我们智能电网还要实施相当长的时间才能达到这个水平。但是目前我们可以利用现有的技术实施这样的电网,也能够形成较大的社会效益。

这张图给出的是智能电网的技术组成 ,这张技术组成最底下有输电、配电,有家庭,最底下就是分布式电源,包括太阳能、风能、电动汽车等等。从底下往上第二层是通信,各个层次上使用的是量子通信再往上一级,那个就是APP,各种应用,因为时间关系,不多说了。但是从右下角大家可以看到,家庭里边的一些智能电气和家里装的太阳能、风能这些能源,都基于我们这样一个网络,所以实际上就是一个泛在电力物联网。

要强调的是,我们将来的智能电网是分布式智能的,比如以配电网为例,是分成一片一片的,每一片可以理解成微电网,也可以理解成智能电网,他们基本的运行的规范都是一样的,这样的系统他的可靠性很高,而且应对各种灾害和恐怖袭击、战争威胁的能力特别强。

最后我的结论是:

1,能源革命的实现高度依赖于未来高比例的分布式可再生能源的开发与利用,光伏新时代已经或即将到来。

2,如何处理数以百万计的广泛分布式电源,和应对可再生的风能、太阳能发电的间歇性、多变性和不确定性,同时确保电网的安全性、可靠性和人身与设备的安全,并激励市场就成了未来电网需要解决的问题,这一任务将由具有即插即用能力的智能电网来完成。

3,分布式电源加智能电网更加关注本地的控制和减少对外依赖,它是颠覆性的改变,其对日常生活、社会、经济发展存在潜在的巨大的影响。

21世纪颠覆性的技术最核心的是电网,作为颠覆性就是它的经济效益太大,而智能电网我们这个电网是地球上最顶级的、规模最大的,因此这个分布式是非常重要的。

主持人(王进):现在对国家电网提出的“三型两网”,你现在对它实行的目标是不是跟你这个吻合?能够按照他们这个发展出来吗?

余贻鑫:我刚刚讲的是智能电网,智能电网刚刚我说包括输电网、配电网和用电,现在我们输电的部分,实际上我们各种各样的传感器,都已经通信送到调度中心了,还有进一步提高的余地,比如态势感知,好多数据送到调度中心了,但是当出事的时候调度人员不知道该怎么办,所以要想办法帮助调度人员能够在这些数据当中做出结论,这是输电的意义。更重要的,我们需要从基本上零开发的,是智能的配用电,它已经到了家电的层次了,我们的传感器送信号一直上去,整个通信系统都完善了,这就是一个泛在电力物联网。南网现在提智能电网和透明电网,你把传感器装了送上去不就是透明电网了嘛,所以大家是一致的,不同的名词。

(以上内容根据现场速记整理,未经嘉宾审核)


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