張紅敏,張 博,張依強(qiáng)（國(guó)網(wǎng)菏澤供電公司,山東 菏澤 274000）

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智能電網(wǎng)背景下新能源發(fā)電的挑戰(zhàn)與機(jī)遇

張紅敏,張 博,張依強(qiáng)
（國(guó)網(wǎng)菏澤供電公司,山東 菏澤 274000）

摘 要:傳統(tǒng)能源銳減、環(huán)保要求提高等多因素促使新能源發(fā)電技術(shù)快速發(fā)展，智能電網(wǎng)也應(yīng)運(yùn)而生。本文通過(guò)對(duì)智能電網(wǎng)的特點(diǎn)進(jìn)行分析；剖析新能源發(fā)電對(duì)智能電網(wǎng)的影響和在發(fā)展中遇到的挑戰(zhàn)。最后，從超導(dǎo)輸電技術(shù)、輸能管網(wǎng)技術(shù)等多個(gè)方面對(duì)未來(lái)新能源得以快速安全發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng)；新能源；機(jī)遇；挑戰(zhàn)

0 引言

21世紀(jì)，隨著傳統(tǒng)能源的日益減少和環(huán)境污染、氣候惡化等難題，大規(guī)模開(kāi)發(fā)利用新能源引起各國(guó)重視。由于受自然因素的影響，風(fēng)能和太陽(yáng)能等發(fā)電的輸出功率出現(xiàn)間歇性、隨機(jī)性和波動(dòng)性[1]，所以在接入電網(wǎng)、電力調(diào)度和能源消納等方面帶來(lái)了一系列新問(wèn)題。為了保障電網(wǎng)的安全性、可靠性，智能電網(wǎng)的理念應(yīng)運(yùn)而生[2]。

1 智能電網(wǎng)概念及發(fā)展現(xiàn)狀

（1）智能電網(wǎng)的概念。國(guó)家電網(wǎng)公司對(duì)中國(guó)智能電網(wǎng)有一個(gè)概述：智能電網(wǎng)要求發(fā)、輸、變、配、用電各個(gè)環(huán)節(jié)都能得到實(shí)時(shí)監(jiān)控，每個(gè)點(diǎn)上的電流和信息得到雙向流動(dòng)，通過(guò)通信系統(tǒng)和自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)上的各個(gè)設(shè)備及用戶無(wú)縫連接和實(shí)時(shí)互動(dòng)；在發(fā)生電力故障時(shí)，電網(wǎng)具有足夠的自愈能力保障系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

（2）新能源在智能電網(wǎng)發(fā)展中的地位。國(guó)際上發(fā)展智能電網(wǎng)的初衷也許不盡相同，但是有一個(gè)共同點(diǎn)就是都把新能源的發(fā)展涵括進(jìn)來(lái)并把新能源的利用作為了智能電網(wǎng)發(fā)展的核心部分。國(guó)家電網(wǎng)公司正在實(shí)施“一特四大”的發(fā)展戰(zhàn)略，將國(guó)家電網(wǎng)建設(shè)成為以特高壓為骨干網(wǎng)架，各級(jí)電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展，具有信息化、自動(dòng)化和互動(dòng)化特征的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)，促進(jìn)大煤電、大水電、大核電和大型可再生能源基地的集約化開(kāi)發(fā)利用。

（3）新能源發(fā)電對(duì)智能電網(wǎng)的影響。中國(guó)的風(fēng)能、太陽(yáng)能等新能源發(fā)電得到了大規(guī)模的開(kāi)發(fā)利用，據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國(guó)一次能源的發(fā)電比例將呈現(xiàn)降低趨勢(shì)，而風(fēng)能發(fā)電將得到大幅度的提升?？梢灶A(yù)見(jiàn)，新能源電力必將成為主流能源。

2 新能源發(fā)展的挑戰(zhàn)

（1）調(diào)峰、調(diào)頻問(wèn)題。為了滿足電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)供需平衡的要求，必須利用其他電源的互補(bǔ)特性來(lái)抑制新能源發(fā)電帶來(lái)的電網(wǎng)隨機(jī)波動(dòng)性。水電和火電是互補(bǔ)電源的最優(yōu)選擇。我國(guó)火電至今仍在總裝機(jī)容量中占據(jù)主導(dǎo)地位。所以，我國(guó)新能源發(fā)電在發(fā)展過(guò)程中必要要依賴火電的快速深度調(diào)峰。

（2）新能源電力消納問(wèn)題。新能源具有分散性的特點(diǎn)，以我國(guó)風(fēng)能發(fā)電為例，風(fēng)能主要分布在西北地區(qū)。然而，西北地區(qū)經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)，發(fā)電量沒(méi)法被全部消納，只有利用西電東送的發(fā)展戰(zhàn)略輸送給東部地區(qū)?？梢灶A(yù)測(cè)，未來(lái)的電網(wǎng)發(fā)展模式將不再僅僅依賴于大電網(wǎng)的獨(dú)立運(yùn)行，而是和分布式小規(guī)模電網(wǎng)協(xié)調(diào)共存。

（3）繼電保護(hù)遇到的挑戰(zhàn)。與同步電機(jī)相比，異步發(fā)電機(jī)在發(fā)生短路故障時(shí)無(wú)法提供可持續(xù)、穩(wěn)定的電流[3]。所以，新能源發(fā)電繼電保護(hù)設(shè)計(jì)的難點(diǎn)之一就是怎么讓相關(guān)的繼電保護(hù)裝置依據(jù)不持續(xù)的短路電流來(lái)判定故障的發(fā)生，準(zhǔn)確快速的切除故障，最大程度的消除事故對(duì)電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的影響。

（4）電網(wǎng)安全問(wèn)題。大規(guī)模新能源電力輸出功率的隨機(jī)波動(dòng)性、難以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)性以及用于并網(wǎng)的電力電子變換器對(duì)電網(wǎng)擾動(dòng)的敏感性，使電力系統(tǒng)安全面臨新的挑戰(zhàn)，事故頻發(fā)，并且電力系統(tǒng)的大型互聯(lián)帶來(lái)了局部干擾演變成全網(wǎng)故障的潛在威脅。

（5）對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的影響。由于新能源的隨機(jī)性、間歇性，現(xiàn)在只能把新能源電力供應(yīng)作為未知因素考慮。為了避免并網(wǎng)對(duì)電力系統(tǒng)造成的影響，需要額外增添一定容量的旋轉(zhuǎn)備用。新能源并網(wǎng)既分擔(dān)部分負(fù)荷，降低電力系統(tǒng)的燃料成本，又增加了電力系統(tǒng)的可靠性成本。

3 發(fā)展新能源電網(wǎng)的新技術(shù)

（1）大力發(fā)展儲(chǔ)能技術(shù)。隨著新能源的日益普及以及電網(wǎng)調(diào)峰、提高電網(wǎng)可靠性和改善電能質(zhì)量的迫切需求，電力儲(chǔ)能系統(tǒng)的重要性日益凸顯。電力儲(chǔ)能技術(shù)為實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)、解決電量供需不平衡矛盾和提高供電可靠性問(wèn)題提供了一攬子解決方案[4]。采用大規(guī)模儲(chǔ)能裝置，提高現(xiàn)有電力設(shè)備的利用率和供電可靠性，降低發(fā)電煤耗、供電線損。

（2）超導(dǎo)技術(shù)。超導(dǎo)電力技術(shù)在電力系統(tǒng)穩(wěn)定性、大容量輸送和短路故障保護(hù)等方面的應(yīng)用具用顯著的優(yōu)勢(shì)，因而，如果超導(dǎo)技術(shù)能夠在電力系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用將引起電力行業(yè)的重大變革，也為新能源電網(wǎng)的發(fā)展提供先進(jìn)的技術(shù)力量。通過(guò)試點(diǎn)和示范工程加速超導(dǎo)電力技術(shù)在我國(guó)電力實(shí)用化進(jìn)程。

（3）輸能管網(wǎng)技術(shù)。輸能管網(wǎng)技術(shù)的核心理念就是利用同一超導(dǎo)管線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)輸電和液態(tài)氫的同時(shí)輸送[5]。利用高壓直流超導(dǎo)電纜輸送電能，而液態(tài)氫在電纜芯的管道中流動(dòng)。

（4）靈活多變的輸電系統(tǒng)。先進(jìn)的輸電方式既能增強(qiáng)電網(wǎng)的輸送能力又能實(shí)現(xiàn)資源的優(yōu)化配置。根據(jù)多種輸電方式共存和新能源發(fā)電的分散性特點(diǎn)，構(gòu)建分層分區(qū)、區(qū)域解耦互聯(lián)的大電網(wǎng)構(gòu)架，實(shí)施電力就地消納和特高壓遠(yuǎn)距離輸送相互補(bǔ)的電網(wǎng)模式。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著一次能源的枯竭，新能源利用越來(lái)越受到電力行業(yè)的關(guān)注。本文根據(jù)新能源開(kāi)發(fā)利用過(guò)程中存在的一些問(wèn)題和難點(diǎn)進(jìn)行剖析，并對(duì)新能源電網(wǎng)未來(lái)的發(fā)展前景提出了一些技術(shù)展望。

參考文獻(xiàn)：

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[3]陳樹(shù)勇,宋書(shū)芳,李蘭欣等.智能電網(wǎng)技術(shù)綜述[J].電網(wǎng)技術(shù),2009,33(08):127.

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作者簡(jiǎn)介：張紅敏（1987-），女，黑龍江人，學(xué)士，工程師，主要從事：高壓設(shè)備試驗(yàn)和GIS設(shè)備維護(hù)檢修工作。

DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.02.140