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中国智能电网“坚强”崛起战略意义非同凡响

中国能源供给及能源消费结构的不平衡催生智能电网的发展。智能电网是指一个可以把数以百万计的传感器连接到一个先进的通信和数据采集系统的庞大且完整的电力系统。智能电网的建设将成为今后三十年拉动中国经济发展的基础建设。与传统电网相比,智能电网在发电、输电、配电及用电四大环节中都具有明显的优势。智能电网也是新能源和智能城市发展的必要条件。

1中国高强度建设智能电网

中国能源供给及能源消费结构的不平衡催生智能电网的发展。中国能源结构以煤炭资源为主,煤炭资源保有储量的76%分布在山西、内蒙古、陕西、新疆等北部和西部地区。而能源消费需求主要集中在经济较为发达的中东部地区。随着中国能源开发西移和北移的速度加快,大型煤炭能源基地与能源消费地之间的输送距离越来越远,能源输送的规模越来越大。要满足未来持续增长的电力需求,从根本上解决煤电运力紧张的问题,需要发展智能电网,实施电力的大规模、远距离、高效率输送。

2009~2020年国家电网总投资3.45万亿元,其中智能化投资3841亿元,占电网总投资的11.1%,未来10年将建成坚强智能电网。2009~2010年为规划试点阶段,重点开展坚强智能电网发展规划工作,制定技术和管理标准,开展关键技术研发、设备研制及各环节的试点工作。2011~2015年为全面建设阶段,加快建设华北、华东、华中“三华”特高压同步电网。初步形成智能电网运行控制和互动服务体系,关键技术和装备实现重大突破和广泛应用。2016~2020年为引领提升阶段,全面建成统一的坚强智能电网,技术和装备全面达到国际先进水平。

中国国家电网公司目前正在推进“一特四大”的电网发展战略。以大型能源基地为依托,建设由1000千伏交流和±800千伏直流构成的特高压电网,形成电力“高速公路”。促进大煤电、大水电、大核电、大型可再生能源基地的集约化开发,在全国范围内实现资源优化配置。同时,将以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强电网为基础,发展以信息化、数字化、自动化、互动化为特征的自主创新、国际领先的坚强智能电网。

 2智能电网的优势

 智能电网与传统电网的比较

智能电网改变传统电网单向输送的模式,每一个终端用户都成为电网上活跃的结点,形成一个整体的智能化高效率的电网。智能电网是电力网和信息技术的融合,利用现在使用的电力网,结合了现代信息技术。通过密布各个环节的传感器,实现电网与用户的互动,将用户的需求及时反映到电网的动作中。智能电网将利用分散式计算系统来提供实时分析,其目的是在不断降低成本和提高效率的同时,提高整个电网的可靠性及可用性。消费者可有效利用电力供需系统,达到节省电力资源的目的。

智能电网在发电、输电、配电及用电四大主要环节中都解决了传统电网难以解决的难题。发电侧智能电网将解决电厂生产电力并接入电网传输环节的难题。输电环节中,智能电网的特高压技术可以解决电力长距离运输的难题。配电环节中智能电网将统筹优化电力配送,提高整体电网的效率。用电环节智能电网将改变用户用电习惯,实现智能化家庭。

智能电网的建设可以带来巨大的社会效益。智能电网具有强大的兼容功能,有利于促进清洁能源的开发利用,优化电源结构,减少温室气体排放。智能电网有利于推动电动汽车等产业发展,增加终端电能消费,实现减排效益。智能电网将提高中国电网大范围配置能源资源的能力,优化能源输送方式,提高能源供应的能力和灵活性(图1)


智能电网各环节图解


智能电网各环节图解

  智能电网与新能源

新能源的发展是中国能源产业的必由之路。煤炭在中国一次能源消费中占比高达70%,远高于29%的世界平均水平。中国政府承诺,为应对气候变化,到2020年中国单位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%~45%。在当前日益严峻的环保和减排压力下,加快发展水电、核电、风电、太阳能等清洁能源,改变以煤为主的能源结构已成中国当务之急。

中国新能源的发展主要瓶颈为入网难及输送线路长。中国规划到2020年在甘肃、新疆、河北、吉林、内蒙古、江苏6个省区建成7个千万千瓦级风电基地,仅这7个基地总装机容量就将达到1.26亿千瓦。瓶颈在于,风电、太阳能等新能源发电的间歇性、随机性、可调度性低的特点,大规模接入后对电网运行会产生较大的影响,需加大调峰电源建设。因为风力属于不可控的能源,时有时无,时大时小,而要把风电变为稳定的电源,就需要对它进行调峰。调峰能力不足一直是中国电力系统长期存在的问题,而新能源大规模开发进一步增加了调峰难度。另一方面,中国风电资源集中于西北地区,与集中在东部的电力市场逆向分布,需解决远距离大规模输送问题。

智能电网的建设将成为推动新能源发展的惟一途径。智能电网能够最大限度地将新能源的发电量吸纳、送出,并保证接入后电网的安全运行和调度。智能电网的超高压输电线路建设能够最大限度的减少长距离电力输送的损耗。智能电网的智能调度将更为合理的配送电力,大大提高用电效率。

3智能电网发展的国际比较

美国将智能电网的发展作为拉动未来美国经济的重要支柱之一。美国总统奥巴马发布的《经济复苏计划》中提出,总计投资110亿美元,建设可安装各种控制设备的新一代智能电网。美国已开始向部分家庭安装带有通讯功能的智能电表(SmartMeter)。智能电表以家庭为单位,随时监测电力消费和管理,更加有效地实现输电和供电。政府将对企业及地方团体实施的100个项目给予财政援助,计划2013年前在2600万个家庭安装智能电表,相当于2009年的三倍。美国国家标准技术研究所在2009年9月公布了智能电网标准化框架1.0版本,为智能电网的正式建设进行了诸多准备。

欧盟拟定建超级电网宏伟计划。2009年初,欧盟有关圆桌会议进一步明确要依靠智能电网技术将北海和大西洋的海上风电、欧洲南部和北非的太阳能融入欧洲电网。该智能电网将实现可再生能源大规模集成的跳跃式发展。以英法德为代表的欧洲北海国家今年1月正式推出了联手打造可再生能源超级电网的宏伟计划。该工程将把苏格兰和比利时以及丹麦的风力发电、德国的太阳能电池板与挪威的水力发电站连成一片。德国、法国、比利时、荷兰、卢森堡、丹麦、瑞典、爱尔兰和英国希望制定新一轮规划,在未来10年内建立一套横贯欧洲大陆的高压直流电网。 


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