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  • 智能電網(wǎng)本質(zhì)是優(yōu)化控制

    2018-01-23 14:38:27 大云網(wǎng)  點(diǎn)擊量: 評(píng)論 (0)
    大智物云移+新能源時(shí)代,面對(duì)新能源大規(guī)模接入,智能電網(wǎng)有哪些作為?基于特高壓輸電的技術(shù)創(chuàng)新,對(duì)用戶側(cè)的互動(dòng)新需求、新模式、新技術(shù)...

          “大智物云移+新能源”時(shí)代,面對(duì)新能源大規(guī)模接入,智能電網(wǎng)有哪些作為?基于特高壓輸電的技術(shù)創(chuàng)新,對(duì)用戶側(cè)的互動(dòng)新需求、新模式、新技術(shù),當(dāng)如何綢繆?本刊日前采訪了英國(guó)首相科技理事會(huì)能源工作主席、英國(guó)皇家工程院院士麥克&dot;斯德林。他結(jié)合歐洲的情況分析認(rèn)為,大規(guī)模接入新能源需要以大范圍電網(wǎng)互聯(lián)為基礎(chǔ),并統(tǒng)籌考慮儲(chǔ)能技術(shù)。在與用戶側(cè)進(jìn)行互動(dòng)時(shí),第三方的智能化方案需要兼顧電網(wǎng)與用戶訴求,智能電網(wǎng)的本質(zhì)是優(yōu)化對(duì)系統(tǒng)和用戶的控制能力。

      ——訪英國(guó)皇家工程院院士麥克&dot;斯德林

      電網(wǎng)互聯(lián)帶來(lái)新機(jī)會(huì)

      《能源評(píng)論》:在第三次工業(yè)革命時(shí)代,以風(fēng)電、光伏為代表的新能源蓬勃發(fā)展。從歐洲的經(jīng)驗(yàn)來(lái)看,針對(duì)新能源的波動(dòng)性,如何能做到平衡電網(wǎng)安全與用戶需求?

      麥克&dot;斯德林:歐盟制定的目標(biāo)是,到2020年可再生能源占比將達(dá)到20%。歐洲議會(huì)今年提出,將2030年的目標(biāo)由原來(lái)的27%提升至35%。要應(yīng)對(duì)新能源發(fā)電量不斷提升,以及越來(lái)越多的電網(wǎng)波動(dòng)性問(wèn)題的辦法只有兩個(gè):一是增加基礎(chǔ)的電力供應(yīng)容量,二是對(duì)用戶端進(jìn)行控制。如何將可再生能源的不斷并網(wǎng)和用戶需求控制來(lái)結(jié)合起來(lái),尋求到平衡點(diǎn),是未來(lái)技術(shù)挑戰(zhàn)所在。整個(gè)過(guò)程非常復(fù)雜,這也正是發(fā)展智能電網(wǎng)的意義所在。為此,歐洲各國(guó)都意識(shí)到智能電網(wǎng)是電力行業(yè)發(fā)展的重要趨勢(shì),在加足馬力不斷往前推進(jìn)。

      《能源評(píng)論》:在輸電側(cè)增加供給能力,或者大范圍電網(wǎng)互聯(lián),無(wú)疑會(huì)加增強(qiáng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)的底氣。在這方面,中國(guó)的特高壓輸電工程技術(shù)已經(jīng)給出了證明,您認(rèn)為,歐洲和英國(guó)的未來(lái)會(huì)怎樣?

      麥克&dot;斯德林:互聯(lián)性的問(wèn)題——需要讓更多的電源、更廣泛的地區(qū)電網(wǎng)互聯(lián),來(lái)提供穩(wěn)定的電力供應(yīng)。中國(guó)其實(shí)已經(jīng)做到這一點(diǎn),歐洲可能有一些問(wèn)題,因?yàn)槊恳粋€(gè)國(guó)家地域比較小,所以就必須和鄰國(guó)進(jìn)行互聯(lián)。以英國(guó)為例,因?yàn)槭且粋€(gè)島國(guó),長(zhǎng)期以來(lái)實(shí)現(xiàn)了相當(dāng)程度的國(guó)際電網(wǎng)互聯(lián),比如在1986年就實(shí)現(xiàn)了和法國(guó)電網(wǎng)互聯(lián),目前已經(jīng)簽約的互聯(lián)項(xiàng)目包括比利時(shí)、丹麥等國(guó)家。從數(shù)量來(lái)看,英國(guó)的需求峰值是52.7吉瓦,進(jìn)口容量達(dá)到14.2吉瓦,潛在的電網(wǎng)互聯(lián)容量為22.4吉瓦。對(duì)整個(gè)歐洲而言,目標(biāo)是到2020年所有國(guó)家電網(wǎng)互聯(lián)度要達(dá)到10%以上,到2030年要達(dá)到15%以上。

      歐洲的智能電網(wǎng),目前是以各國(guó)發(fā)展為主,很多國(guó)家已經(jīng)部署了智能電網(wǎng)的試點(diǎn)運(yùn)行,但是仍然沒(méi)有實(shí)現(xiàn)國(guó)際間的協(xié)調(diào)和互聯(lián)。一旦實(shí)現(xiàn)互聯(lián)的話,僅對(duì)英國(guó)而言,到2020年,消費(fèi)者每年就會(huì)因智能互聯(lián)節(jié)約10億英鎊,其商業(yè)前景非常廣闊。同時(shí),增加電網(wǎng)互聯(lián)性對(duì)于新技術(shù)發(fā)展也會(huì)帶來(lái)很多機(jī)會(huì),比如對(duì)跨地區(qū)遠(yuǎn)距離輸電的特高壓技術(shù)。因此我相信,全球能源互聯(lián)網(wǎng)也許是一個(gè)遙遠(yuǎn)的目標(biāo),但仍然存在希望,而且發(fā)展合作組織正在發(fā)揮領(lǐng)頭的作用。

      《能源評(píng)論》:如果只是在供給端簡(jiǎn)單疊加裝機(jī),可能會(huì)使波動(dòng)加劇,或需要大量協(xié)調(diào)傳統(tǒng)能源。您認(rèn)為,還有哪些更有效更智能的解決方案和手段嗎?

      麥克&dot;斯德林:正如您講到的,對(duì)于可再生能源的擴(kuò)張帶來(lái)的挑戰(zhàn),如果發(fā)電端沒(méi)有有效的管理,就需要在用戶側(cè)進(jìn)行控制——尋求在用電高峰階段,減少用戶同時(shí)用電的強(qiáng)度。但用戶控制不意味著減少用戶數(shù)量,或者硬性減少其用電總量,而是給他們另外一種選擇,讓他們盡量減少在高峰期間同時(shí)用電。智能電表作為一個(gè)非常重要的科技,其更大的應(yīng)用價(jià)值就在于,它是一個(gè)教育的過(guò)程,會(huì)讓更多的家庭明白他們需要智能互動(dòng),而且減少在高峰時(shí)間同時(shí)用電會(huì)帶來(lái)更多附加價(jià)值,比如經(jīng)濟(jì)性和節(jié)能環(huán)保等等。

      儲(chǔ)能需有全局觀

      《能源評(píng)論》:在智能電網(wǎng)系統(tǒng)中,儲(chǔ)能被寄予厚望。對(duì)于大規(guī)模儲(chǔ)能、分布式儲(chǔ)能(如特斯拉的Powerwall),您更看好哪個(gè)的發(fā)展前景?

      麥克&dot;斯德林:二者沒(méi)有絕對(duì)的優(yōu)劣之分,對(duì)于智能電網(wǎng)的發(fā)展,需要把這兩個(gè)方面結(jié)合起來(lái)攜手發(fā)展。一方面,很多國(guó)家在進(jìn)行大規(guī)模集中式儲(chǔ)能的研究,比如說(shuō)液化空氣儲(chǔ)能等復(fù)雜的技術(shù),可以提供電網(wǎng)級(jí)別的調(diào)頻調(diào)峰等服務(wù);另一方面,微觀的或者分布式儲(chǔ)能,比如鋰電池、氫燃料電池的應(yīng)用,可以彌補(bǔ)分布式太陽(yáng)能(7.140,0.37,5.47%)、中等規(guī)模風(fēng)能發(fā)電的波動(dòng)性,還可以提供一些基本的家庭能源供應(yīng)。需要注意的是,無(wú)論是大規(guī)模儲(chǔ)能,還是分布式儲(chǔ)能,都是構(gòu)建智能電網(wǎng)有待解決的一個(gè)挑戰(zhàn),核心問(wèn)題是價(jià)格。一旦解決了儲(chǔ)能的成本問(wèn)題,能夠?qū)崿F(xiàn)新能源的“平價(jià)上網(wǎng)”,對(duì)于電網(wǎng)的建設(shè)和運(yùn)行將起到非常大的支持作用。

      《能源評(píng)論》:在有些人看來(lái),電化學(xué)儲(chǔ)能尤其是鋰電池儲(chǔ)能會(huì)成為解決難題的“救世主”,您怎么評(píng)價(jià)?

      麥克&dot;斯德林:當(dāng)然,研發(fā)出更大容量的電池,意味著在能量釋放方面效率會(huì)更高,但是我們需要從全局來(lái)考慮,更全面看待能源與經(jīng)濟(jì)社會(huì)的應(yīng)用發(fā)展,而不是僅僅關(guān)注分布式儲(chǔ)能技術(shù)。比如絕大多數(shù)的國(guó)家都認(rèn)為,電動(dòng)汽車是未來(lái)分布式儲(chǔ)能的發(fā)展方向,但不要忘記,電動(dòng)汽車未來(lái)供電還是應(yīng)該從大電網(wǎng)來(lái)供電。同樣的,氫能經(jīng)濟(jì)是一個(gè)非常好的概念,但是短期來(lái)講并不容易實(shí)現(xiàn)。當(dāng)下要做的仍然是建設(shè)運(yùn)營(yíng)好智能電網(wǎng),與發(fā)電側(cè)、用電側(cè)保持良性互動(dòng)。

      智能終端應(yīng)對(duì)電網(wǎng)友好

      《能源評(píng)論》:您提到電動(dòng)汽車與智能電網(wǎng)的互動(dòng),智能電網(wǎng)與新一代交通系統(tǒng)、信息網(wǎng)絡(luò)融合需要哪些條件?它對(duì)能源供應(yīng)體系會(huì)帶來(lái)哪些沖擊?

      麥克&dot;斯德林:其實(shí),這種融合已經(jīng)在深度進(jìn)行。現(xiàn)在電動(dòng)汽車充電這種新型的用電方式,其容量和壓力都是前所未有之大,和此前的電冰箱、電視機(jī)的用電量給電網(wǎng)帶來(lái)的壓力完全不一樣,這對(duì)電網(wǎng)的控制系統(tǒng)是一個(gè)非常大的挑戰(zhàn),也是分布式能源不能夠解決的問(wèn)題,必須要通過(guò)智能電網(wǎng)解決。

      對(duì)構(gòu)建智能電網(wǎng)控制系統(tǒng)而言,毫無(wú)疑問(wèn)其基礎(chǔ)是智能電表。當(dāng)每個(gè)家庭都擁有這樣的控制節(jié)點(diǎn)的時(shí)候,如何保證一個(gè)國(guó)家成千上萬(wàn)個(gè),甚至如中國(guó)般的幾億個(gè)控制點(diǎn)合理運(yùn)行,將成為極大的挑戰(zhàn)。基于現(xiàn)有的控制技術(shù),還沒(méi)有非常好的解決方案。為此,智能電表必須足夠智能化。這意味著,未來(lái)的智能電表必須要具有一定的需求側(cè)管理能力,因?yàn)殡S著行業(yè)的發(fā)展,會(huì)有大量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)需要收集和應(yīng)用。

      需要強(qiáng)調(diào)的是,電網(wǎng)產(chǎn)生波動(dòng)和不穩(wěn)定是正常的現(xiàn)象,電網(wǎng)的特性就是,有可能前一兩秒我們需要往高調(diào),后一兩秒就要進(jìn)行反向操作,所以如果控制系統(tǒng)沒(méi)有設(shè)計(jì)好,運(yùn)行不妥當(dāng)?shù)脑挘芸赡芫蜁?huì)產(chǎn)生大規(guī)模的停電事故,這是我們需要著力避免的問(wèn)題。在智能電網(wǎng)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面,未來(lái)方向還是應(yīng)該堅(jiān)持分級(jí)設(shè)計(jì)的模式,從每個(gè)用戶、不同地區(qū)再到國(guó)家層面逐級(jí)進(jìn)行控制。

      《能源評(píng)論》:在用戶側(cè),有些家庭已經(jīng)開(kāi)始使用谷歌Home、亞馬遜Echo或其他智能終端進(jìn)行能源控制甚至管理。您認(rèn)為,面對(duì)新挑戰(zhàn),電網(wǎng)與第三方的智能化控制系統(tǒng)應(yīng)該如何更好銜接?有哪些創(chuàng)新和改變值得期待?

      麥克&dot;斯德林:這種終端用戶模式,對(duì)于電力公司其實(shí)是非常難預(yù)計(jì)的。目前在電力公司和用戶之間的獨(dú)立系統(tǒng),比如像谷歌或者是亞馬遜這樣的第三方,開(kāi)發(fā)出對(duì)用戶用電量分析的軟件,他們其實(shí)是基于價(jià)格的,其出發(fā)點(diǎn)就是如何減少用戶用電成本,但是對(duì)于電力公司而言,這可能并不友好。因?yàn)閷?duì)于用戶的需求,電網(wǎng)還是缺乏穩(wěn)定的預(yù)期,所以就需要這些獨(dú)立的第三方與電力公司進(jìn)行協(xié)作,能夠通過(guò)電力公司放出的價(jià)格和負(fù)荷信號(hào),不斷進(jìn)行反饋調(diào)整。

      我希望,未來(lái)的第三方能夠研發(fā)出這樣的技術(shù):一方面,減少終端用戶成本;另一方面,對(duì)于電網(wǎng)負(fù)荷全面了解和響應(yīng),進(jìn)而增強(qiáng)電網(wǎng)可預(yù)期性,減少電網(wǎng)負(fù)擔(dān)。

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