【觀點(diǎn)】智能電網(wǎng)與能源網(wǎng)如何融合?
前文描述了電力行業(yè)、其他能源行業(yè)及互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)博弈下,未來(lái)能源利用體系可能的發(fā)展方向。這里的博弈更多是從主觀意識(shí)的角度出發(fā),指的是不同行業(yè)之間的政治經(jīng)濟(jì)博弈,如爭(zhēng)取國(guó)家政策支持等。然而,在不同行業(yè)訴求、國(guó)家宏觀政策等主觀因素的推動(dòng)下,融合模式的形成還應(yīng)受到客觀因素的制約,并在主客觀因素的共同作用下,使得不同融合模式有不同的應(yīng)用場(chǎng)景。
能源系統(tǒng)簡(jiǎn)單來(lái)看是個(gè)生產(chǎn)—輸送(存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)換)—消費(fèi)的過(guò)程,其中,輸送環(huán)節(jié)是連接能源生產(chǎn)與消費(fèi)之間的橋梁,包括了能源傳輸以及信息傳輸。如何構(gòu)建這座橋梁并滿
足供需平衡便是所討論之智能電網(wǎng)與能源網(wǎng)的融合,其形成的主要客觀約束可以從時(shí)間和空間兩個(gè)維度闡述:①時(shí)間維度:主要指關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展。技術(shù)的發(fā)展具有時(shí)間特性,隨著時(shí)間的推移,技術(shù)會(huì)不斷更新,在不同的時(shí)間階段會(huì)有不同的技術(shù)約束;②空間維度:主要指不同地域環(huán)境下,原有的能源基礎(chǔ)設(shè)施、能源資源的產(chǎn)量、負(fù)荷量及資源與負(fù)荷的空間分布等客觀因素。如圖5所示。
圖5融合模式形成的客觀約束
4.1關(guān)鍵技術(shù)約束
4.1.1能源存儲(chǔ)技術(shù)
儲(chǔ)能技術(shù)可以有效地平滑負(fù)荷,解決可再生能源發(fā)電的間歇性和隨機(jī)波動(dòng)性問(wèn)題,減少峰谷差,提高現(xiàn)有系統(tǒng)設(shè)備的利用率及其運(yùn)行效率,提高系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性。儲(chǔ)能技術(shù)(儲(chǔ)電、儲(chǔ)氣、儲(chǔ)熱)在融合網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用約束指標(biāo)主要包括技術(shù)水平和經(jīng)濟(jì)成本。技術(shù)水平主要指儲(chǔ)能設(shè)備的轉(zhuǎn)換效率、使用壽命以及是否能夠大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn);經(jīng)濟(jì)成本則包含了設(shè)備制造成本及運(yùn)行成本。當(dāng)電能儲(chǔ)存技術(shù)的應(yīng)用約束指標(biāo)相比儲(chǔ)氣、儲(chǔ)熱技術(shù)更具有突破性時(shí),將會(huì)促進(jìn)以電網(wǎng)核心形式的融合網(wǎng)絡(luò)不斷形成;否則多源并存形式的融合網(wǎng)絡(luò)更有競(jìng)爭(zhēng)力。
4.1.2能源轉(zhuǎn)換技術(shù)
智能電網(wǎng)與能源網(wǎng)的融合需依托于能源轉(zhuǎn)換器這一重要媒介。除了傳統(tǒng)的一次能源(風(fēng)、光、化石能源、水、核等)向電能/熱能/化學(xué)能轉(zhuǎn)化、傳統(tǒng)電網(wǎng)中的交流變壓器、整流/逆變器、實(shí)現(xiàn)不同電壓等級(jí)交流、交直流轉(zhuǎn)換之外,近年來(lái),電轉(zhuǎn)氣P2G(PowertoGas)技術(shù)、冷熱電聯(lián)產(chǎn)(CombinedCoolingHeatingandPower,CCHP)、直流變壓器、固態(tài)變壓器等技術(shù)也受到了廣泛關(guān)注。
類似于儲(chǔ)能技術(shù),能源轉(zhuǎn)換技術(shù)在融合網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用約束指標(biāo)亦包括技術(shù)水平和經(jīng)濟(jì)成本。固態(tài)變壓器、直流變壓器等基于電能的能源轉(zhuǎn)換技術(shù)的突破及經(jīng)濟(jì)成本的降低將促使以電網(wǎng)核心形式的融合網(wǎng)絡(luò)形成;而多源并存形式的融合網(wǎng)絡(luò)則需P2G、CCHP等多能源流轉(zhuǎn)換技術(shù)的推動(dòng)。
4.1.3能源傳輸技術(shù)
類似能源存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)換技術(shù),能源輸送技術(shù)的約束亦在于其技術(shù)成本與經(jīng)濟(jì)成本,其中,傳輸效率是一個(gè)關(guān)鍵的指標(biāo)。目前,在跨區(qū)域遠(yuǎn)距離能源傳輸通道上,主要是電能傳輸和天然氣傳輸,供/冷熱網(wǎng)由于其傳輸效率的限制,規(guī)模主要為城市區(qū)域級(jí)。未來(lái)能源聯(lián)合輸送技術(shù)的前景廣闊,當(dāng)綜合對(duì)比其經(jīng)濟(jì)、技術(shù)在工程應(yīng)用上可行時(shí),將對(duì)傳統(tǒng)單一管道單一能源輸送的方式帶來(lái)顛覆。同時(shí),在能源終端若能以聯(lián)合輸送模式滿足用戶多樣化能源的需求,亦能減少由于多級(jí)能源轉(zhuǎn)換帶來(lái)的能耗,更有效實(shí)現(xiàn)節(jié)能。此時(shí),多源并存的融合模式將占優(yōu)勢(shì)。
4.1.4信息系統(tǒng)通信質(zhì)量與信息安全
通信質(zhì)量與信息安全技術(shù)的發(fā)展,運(yùn)行維護(hù)成本的降低,是信息網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的重要約束之一。如果無(wú)法保證足夠的通信質(zhì)量與信息安全,必將限制未來(lái)信息網(wǎng)絡(luò)從專用網(wǎng)向互聯(lián)網(wǎng)的跨越,“互聯(lián)網(wǎng)+能源網(wǎng)”的融合模式也將難以形成。并且,只有突破了信息安全的技術(shù)壁壘,降低整個(gè)信息系統(tǒng)的安全維護(hù)成本,互聯(lián)網(wǎng)才可以深度滲透到能源行業(yè),同時(shí)進(jìn)一步推動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)背景下的能源交易、運(yùn)營(yíng)管理等,并衍生新的能源產(chǎn)業(yè)鏈,比如在線運(yùn)維服務(wù)、智能家電數(shù)據(jù)中心服務(wù)、公共云計(jì)算服務(wù)等。
責(zé)任編輯:電朵云
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