智能電網(wǎng)相關(guān)技術(shù)是應(yīng)對能源環(huán)境問題的有效途徑

能源和環(huán)境問題是本世紀(jì)最具挑戰(zhàn)性的問題之一，為了應(yīng)對這一挑戰(zhàn)，開發(fā)和利用可再生能源成了世界各國的共同選擇。在這種大背景下，電力行業(yè)也意識到僅靠傳統(tǒng)、常規(guī)的電力技術(shù)和手段，難以解決越來越多新能源接入的問題。所以近年來，智能電網(wǎng)技術(shù)，尤其是作為智能電網(wǎng)技術(shù)重要組成部分的可再生能源發(fā)電及并網(wǎng)技術(shù)等逐漸成為了業(yè)界研究的熱點。

智能電網(wǎng)技術(shù)不論從理論層面看還是從實踐層面看，都能更好地讓可再生能源接入電網(wǎng)。當(dāng)前可再生能源接入包括很多技術(shù)，有些技術(shù)不是常規(guī)的，有一些是新的。比如說智能電網(wǎng)技術(shù)里面的儲能技術(shù)。由于可再生能源發(fā)電是間歇性的、隨機(jī)的和難以控制的，所以加入儲能技術(shù)后可以更好地協(xié)調(diào)能源利用的供需平衡，如抽水蓄能、電池儲能、超導(dǎo)、壓縮空氣、飛輪等等，這些儲能技術(shù)有的目前還處于研究階段，有的已經(jīng)得到了少量開發(fā)，有的則已經(jīng)投入了正式使用，它們的成熟度不一樣，此其一。其二是需求側(cè)管理（DSM）或需求側(cè)響應(yīng)（DR），通過利用通信和信息技術(shù)，并采用技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和行政等手段，維持發(fā)電側(cè)和需求側(cè)的供需平衡。一旦發(fā)電量不足，便能適時通知用戶減少用量或變化用電方式，或者利用價格變化進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)控制。其中，利用高級計量系統(tǒng)（AMI）是完成需求側(cè)響應(yīng)的一項重要手段，此外還有電力電子技術(shù)等。鑒于可再生能源的接入會對電網(wǎng)造成一定影響，我國利用了柔性交流輸電系統(tǒng)（FACTS）技術(shù)，通過移相器、電力電子等手段以適應(yīng)潮流的多變性。再比如說海上風(fēng)電，由于輸電距離和輸送容量等的限制，大容量、長距離輸送離岸風(fēng)電不能用交流電纜，因為交流電纜最長傳輸距離一般為四、五十公里。為了應(yīng)對這種情況，我們便利用海底電纜、基于VSC的高壓直流輸電、IGBT等技術(shù)進(jìn)行解決。

需客觀看待電動汽車充電對電力系統(tǒng)造成的影響

到目前為止，電動汽車的充電模式主要有以下四種：1）VOG模式（單向無序電能供給），在此模式下，電動汽車接入電網(wǎng)即可立即充電；（2）TC--Timed Charging模式（單向有序電能供給），在此模式下，電動汽車可以在給定的時刻開始充電；（3）V1G模式（電動汽車充電受電網(wǎng)控制），在此模式下，電動汽車可以與電網(wǎng)進(jìn)行實時通信，優(yōu)化充電安排、提高電網(wǎng)效率，在電網(wǎng)允許時刻進(jìn)行充電，弊端是不能向電網(wǎng)反饋送電；（4）V2G模式（雙向有序電能供給），在此模式下，電動汽車可以作為電能存儲設(shè)備、備用電源設(shè)備等，與電網(wǎng)的能量管理系統(tǒng)通信并受其控制，實現(xiàn)電動汽車與電網(wǎng)間的能量轉(zhuǎn)換（充、放電）。

我們應(yīng)該用辯證的眼光看待電動汽車充電的利弊，一方面，如果合理利用和控制電動汽車充電，便可使其削峰填谷的作用得到充分發(fā)揮，給電網(wǎng)負(fù)荷帶來積極的調(diào)節(jié)；另一方面，它給電力系統(tǒng)帶來的負(fù)面影響同樣不容小覷，其中主要體現(xiàn)在以下幾個方面：無計劃的臨時性快充對電網(wǎng)產(chǎn)生短時性負(fù)荷沖擊；電動汽車通過逆變向電網(wǎng)供電，不可避免給電網(wǎng)帶來反向潮流、電壓變化、電能質(zhì)量問題和無功功率平衡問題；給電網(wǎng)的規(guī)劃和調(diào)度運(yùn)行帶來新的問題，尤其是配電網(wǎng)規(guī)劃和運(yùn)行等。

舉個例子，目前我國汽車保有量約為1億輛，假設(shè)到2030年時我國汽車保有量為3億輛，而電動汽車為6000萬輛，占其中的五分之一，每輛電動汽車充電功率為10千瓦，極端情況下同時充電，則總充電功率將達(dá)到6億千瓦，將占2030年時電網(wǎng)裝機(jī)總?cè)萘?4億千瓦的1/4,如果不對此加以協(xié)調(diào)并采用相關(guān)技術(shù)手段有效控制，而無序地同時充電的話，將會出現(xiàn)"峰上加峰"的情況，從而增大電網(wǎng)調(diào)峰難度，加大輸配電網(wǎng)建設(shè)的壓力，降低發(fā)電機(jī)組和電網(wǎng)的運(yùn)行效率。因此，在智能電網(wǎng)建設(shè)過程中，我們應(yīng)把對電動汽車充放電運(yùn)行模式的研究作為一項工作重點，充分利用電動汽車作為時間上可平移負(fù)荷的特點，依靠智能電網(wǎng)中所支持的需求側(cè)響應(yīng)，在一定程度上削峰填谷、平滑負(fù)荷曲線，提高設(shè)備利用效率、降低系統(tǒng)損耗。再比如，電動汽車充電站屬于諧波源負(fù)荷，其產(chǎn)生的諧波主要是6k±1次諧波，如果這些諧波電流注入公用電網(wǎng)，將導(dǎo)致電網(wǎng)損耗增加、設(shè)備過熱及壽命損失、對控制和通信電路的干擾，同時會造成電壓畸變、功率因數(shù)下降， 影響電網(wǎng)中的電能質(zhì)量水平及其他用電設(shè)備的正常運(yùn)行等。因此，只有正視電動汽車充電給電網(wǎng)帶來的負(fù)面影響，采取積極的手段盡量抑制諧波進(jìn)入公用電網(wǎng)，才能最大化保障電網(wǎng)的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。