核心提示8月10日到13日，2016中國(guó)國(guó)際供電會(huì)議在陜西西安舉辦?！澳茉醋兏锵碌墓╇娤到y(tǒng)”是這次會(huì)議的主題，在開幕式、主旨報(bào)告和技術(shù)研討會(huì)環(huán)節(jié)，數(shù)十位來自多個(gè)國(guó)家和地區(qū)的電力行業(yè)專家、學(xué)者和企業(yè)代表，針對(duì)當(dāng)下供用電領(lǐng)域的熱點(diǎn)話題進(jìn)行了交流和探討，共享經(jīng)驗(yàn)和研究成果。近年來，智能電網(wǎng)及相關(guān)供用電技術(shù)的發(fā)展備受業(yè)內(nèi)外重視，這已成為電力行業(yè)能否在能源變革的時(shí)代背景下實(shí)現(xiàn)清潔、高效和可持續(xù)發(fā)展的至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。
電網(wǎng)發(fā)展進(jìn)入智能電網(wǎng)新階段
德國(guó)通過了新的可再生能源規(guī)范，房屋出租方可以通過安裝在自家屋頂?shù)墓夥到y(tǒng)，經(jīng)過計(jì)價(jià)，讓房屋租賃者支付相應(yīng)費(fèi)用，從而實(shí)現(xiàn)可再生能源的零售；加州計(jì)劃在2020年實(shí)現(xiàn)可再生能源占全部能源使用比例的33%，2030年這一數(shù)字上升到50%；歐洲打算在未來建設(shè)一個(gè)一體化電網(wǎng)；中國(guó)正大力推動(dòng)新能源并網(wǎng)、智能配用電、電動(dòng)汽車及實(shí)施電能替代等的發(fā)展，取得了世界矚目的成就……
上述世界主要國(guó)家和區(qū)域的電力發(fā)展可謂日新月異，這是記者參加為期4天的2016中國(guó)國(guó)際供電會(huì)議最直觀的感受，而這一切都可以歸結(jié)為一個(gè)關(guān)鍵詞——智能電網(wǎng)。
“世界電網(wǎng)發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入智能電網(wǎng)的新階段，加強(qiáng)這一前沿領(lǐng)域的國(guó)際交流與合作，推動(dòng)能源變革轉(zhuǎn)型，促進(jìn)能源可持續(xù)發(fā)展，應(yīng)對(duì)生態(tài)環(huán)境挑戰(zhàn)，是我們的共同選擇。”本次大會(huì)主席、中國(guó)電機(jī)工程學(xué)會(huì)理事長(zhǎng)鄭寶森在會(huì)議開幕致辭中說道。他指出，新一輪能源變革正在世界范圍內(nèi)興起，全球能源格局正在發(fā)生重大而深刻的變化，這一輪能源變革的焦點(diǎn)是新能源，變革的方向是推動(dòng)能源發(fā)展方式戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型，調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，提高能效水平，實(shí)施能源替代。
新一輪能源變革，機(jī)遇和挑戰(zhàn)并存。在中國(guó)電工技術(shù)學(xué)會(huì)副理事長(zhǎng)兼秘書長(zhǎng)裴相精看來，以“智能電網(wǎng)＋特高壓＋清潔能源”為實(shí)質(zhì)的全球能源互聯(lián)網(wǎng)正在快速發(fā)展，由此創(chuàng)造了巨大的電力需求市場(chǎng)和供電裝備市場(chǎng)，給世界各國(guó)的電力行業(yè)和企業(yè)帶來前所未有的發(fā)展機(jī)遇。而另一面，隨著互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、通信網(wǎng)與電力系統(tǒng)更加緊密的融合，分布式電源、儲(chǔ)能裝置、智能電器等的快速發(fā)展，以及云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、移動(dòng)終端等現(xiàn)代信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用，電網(wǎng)技術(shù)必須不斷進(jìn)行創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)由傳統(tǒng)電網(wǎng)向智能電網(wǎng)的全面升級(jí)，提升資源配置的高效性、電源接入的適應(yīng)性、供電質(zhì)量的可靠性、用電服務(wù)的互動(dòng)性。
多國(guó)電力企業(yè)已開始融入新一輪能源變革的浪潮，并且為此努力升級(jí)傳統(tǒng)的電網(wǎng)系統(tǒng)。美國(guó)太平洋煤氣電力公司總工程師瓦希德˙馬達(dá)尼介紹，在美國(guó)，智能城市、智能電網(wǎng)已經(jīng)成為新潮流的關(guān)鍵詞，加州已經(jīng)出現(xiàn)很多的電動(dòng)汽車和相應(yīng)的充電站。加州還計(jì)劃在2020年將可再生能源使用比例占所有能源使用的比例提升到33%，2030年上升到50%?！翱稍偕茉吹陌l(fā)展給我們帶來一定機(jī)會(huì)，我們需要提升效率、降低成本，提高電力系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)靈活度?！蓖呦５?amp;dot;馬達(dá)尼說。他表示，改造傳統(tǒng)電網(wǎng)，需要把電壓控制在比較理想的水平，對(duì)電力輸送網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行調(diào)整配置，減少電網(wǎng)受干擾頻率，減少故障時(shí)間，提高故障自愈速度，提升電網(wǎng)可觀測(cè)性、智能性和自動(dòng)性。目前加州的公共設(shè)施委員會(huì)已經(jīng)支持該公司輸電系統(tǒng)的可靠性項(xiàng)目。
電氣與電子工程師學(xué)會(huì)主席候選人旺達(dá)˙雷德表示，美國(guó)和中國(guó)都在經(jīng)歷可再生能源發(fā)展的時(shí)代，各種插入式的電動(dòng)汽車、智能電表和可再生能源的波動(dòng)性為電力系統(tǒng)帶來了各種不確定因素和挑戰(zhàn)，世界各地的同行都在研究如何讓電力行業(yè)更加可靠。在營(yíng)造更低碳的環(huán)境和社會(huì)方面，美國(guó)和中國(guó)有共同的愿景，不能獨(dú)自為政，要通力合作。美國(guó)在2016年推出了新的清潔電力計(jì)劃，為此也推行了各種試點(diǎn)項(xiàng)目。
作為世界五百?gòu)?qiáng)排名第二位的大型能源企業(yè)，國(guó)家電網(wǎng)公司近年來致力于打造以自動(dòng)化、信息化和互動(dòng)化為特征的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)，不斷實(shí)現(xiàn)裝備提升、智能互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)可靠的綠色電力供應(yīng)。國(guó)家電網(wǎng)公司總經(jīng)理助理單業(yè)才在會(huì)議開幕式上強(qiáng)調(diào)，要解決能源與環(huán)境發(fā)展中遇到的難題，必須走清潔發(fā)展的道路，實(shí)施“兩個(gè)替代”，實(shí)現(xiàn)化石能源為主向清潔能源為主的轉(zhuǎn)變，并提高電能在終端能源消費(fèi)的比重。
國(guó)家電網(wǎng)公司運(yùn)維檢修部副主任高理迎則詳細(xì)介紹了能源變革下的國(guó)家電網(wǎng)供電系統(tǒng)。他指出，化石能源在未來幾十年就會(huì)耗盡，為此，國(guó)家電網(wǎng)十分注重大規(guī)模綠色能源發(fā)展規(guī)劃和大型電網(wǎng)的建設(shè)和運(yùn)維。2016年4月，中國(guó)風(fēng)電裝機(jī)容量達(dá)到1.2億千瓦，太陽(yáng)能裝機(jī)容量4500萬(wàn)千瓦，同時(shí)在四川、云南和河北，還有3.2億千瓦裝機(jī)的水電。為了有效實(shí)現(xiàn)綠色能源的跨區(qū)消納，更需加強(qiáng)遠(yuǎn)距離輸電線路的建設(shè)發(fā)展。電網(wǎng)如今已經(jīng)覆蓋整個(gè)中國(guó)，近年來，特高壓交直流的發(fā)展有效實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)距離輸電。國(guó)家電網(wǎng)公司累計(jì)建成“三交四直”特高壓工程，在建“五交六直”工程，并且還在發(fā)展超高壓直流和交流，進(jìn)一步提升跨地區(qū)電力輸送能力。
更靈活自動(dòng)化的未來配電網(wǎng)
智能電網(wǎng)的概念最早由電氣與電子工程師學(xué)會(huì)（IEEE）所提出，它涉及發(fā)電、輸電、變電、配電、用電和調(diào)度的多個(gè)電力環(huán)節(jié)。為了更好地適應(yīng)可再生能源的發(fā)展，滿足客戶的用電需求，參加這次會(huì)議的不少國(guó)內(nèi)外專家都著重強(qiáng)調(diào)了未來配電網(wǎng)的發(fā)展。
與會(huì)專家表示，在智能配用電領(lǐng)域，要重點(diǎn)突破主動(dòng)配電網(wǎng)運(yùn)行控制與管理、分布式電源與微電網(wǎng)并網(wǎng)及運(yùn)行控制、直流配電網(wǎng)、多能源互補(bǔ)的配電網(wǎng)智能調(diào)度等關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)—電源—負(fù)荷協(xié)調(diào)控制和優(yōu)化運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)主動(dòng)自愈、分布式電源即插即用和多元化負(fù)荷的靈活、高效接入，提高配電網(wǎng)調(diào)控能力、運(yùn)行效率以及供電安全可靠性和電能質(zhì)量。
國(guó)際供電會(huì)議組織主席西奧多˙康納介紹了配電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展情況以及面臨的挑戰(zhàn)和轉(zhuǎn)變。隨著電力需求的增加，未來的能源使用中，電力使用的比例會(huì)不斷提高；以往都是大公司來輸電和賣電，隨著分布式光伏、微電網(wǎng)等小規(guī)模發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)展，這種模式也逐漸被打破。電力系統(tǒng)中的配電將扮演更加重要的角色。如今的配電系統(tǒng)，需要加強(qiáng)對(duì)電壓的監(jiān)控，并實(shí)現(xiàn)智能電表計(jì)價(jià)和智能用電管理。
意大利卡利亞里大學(xué)教授法布瑞里奧˙匹羅介紹，到2020年，意大利的供電網(wǎng)絡(luò)中會(huì)有大量光伏的融入，他強(qiáng)調(diào)要對(duì)智能電網(wǎng)和積極配電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行規(guī)劃和優(yōu)化，不僅要有靈活的拓?fù)鋵W(xué)結(jié)構(gòu)，有效控制分布式能源組合，還要將信息和通信等先進(jìn)的技術(shù)考慮進(jìn)來。傳統(tǒng)的規(guī)劃方法并不適用于智能配電網(wǎng)，需要增加靈活性，融入數(shù)據(jù)建模和反饋機(jī)制，把用電需求和發(fā)電進(jìn)行智能化的連接，對(duì)負(fù)荷進(jìn)行智能化的控制。
英國(guó)曼切斯特大學(xué)教授瓦迪米爾˙特茲加強(qiáng)調(diào)了智能電網(wǎng)的一體化，他表示，中國(guó)在建設(shè)能源互聯(lián)網(wǎng)，而未來歐洲也會(huì)有一個(gè)一體化電網(wǎng)。這是基于新型傳感器的新型智能化電網(wǎng)，能夠?qū)崟r(shí)地動(dòng)態(tài)測(cè)量電網(wǎng)數(shù)據(jù)，并且能夠適應(yīng)可再生能源的大量接入，發(fā)展相應(yīng)的新技術(shù)非常重要。
電力系統(tǒng)自動(dòng)化咨詢顧問托尼˙依普進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)了配網(wǎng)自動(dòng)化傳感器的重要性。智能電網(wǎng)要能夠自動(dòng)對(duì)故障進(jìn)行隔離定位，并且自動(dòng)恢復(fù)，因此必須要有新的傳感器技術(shù)。配電網(wǎng)中有數(shù)千個(gè)節(jié)點(diǎn)，傳感器之間的距離必須較短，而且其本身體積要較小，敏感度和可靠性高，比如光子傳感器、電流傳感器和電壓傳感器等。
多能互補(bǔ)的分布式能源系統(tǒng)
“未來的電網(wǎng)發(fā)展中，大型能源網(wǎng)絡(luò)越發(fā)重要，同時(shí)小型微電網(wǎng)也蓬勃發(fā)展，他們相輔相成，共同發(fā)展?！蔽磥?，不同地區(qū)的電網(wǎng)中將會(huì)出現(xiàn)不同的能源組合，以往的用電方也可以成為發(fā)電方，因此電網(wǎng)必須更加智能可控，要實(shí)現(xiàn)雙向負(fù)荷流的管理。國(guó)際大電網(wǎng)委員會(huì)主席克勞斯˙弗羅利希在會(huì)議上這樣表示。
他重點(diǎn)介紹了提高間歇性可再生能源發(fā)電出力的挑戰(zhàn)與策略。太陽(yáng)能、風(fēng)能是一種間歇性的資源，當(dāng)電力系統(tǒng)中可再生能源發(fā)電的比例越高，系統(tǒng)的靈活性就要越高。隨著分布式能源的發(fā)展，未來的電網(wǎng)需要具備靈活的各種發(fā)電能力，發(fā)電之后還要為用電者提供更好的客戶服務(wù)。
為了實(shí)現(xiàn)這樣一種主動(dòng)的能源供應(yīng)網(wǎng)，需要在現(xiàn)有智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)升級(jí)，安裝更多的能源存儲(chǔ)裝置，引入更新的電力系統(tǒng)防故障概念，同時(shí)重視個(gè)性化的小微電網(wǎng)發(fā)展。
中國(guó)電力科學(xué)研究院“千人計(jì)劃”專家馬釗也認(rèn)為，多種能源裝置是未來電力系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。未來需要建立電力管理微系統(tǒng)，開發(fā)一些高級(jí)電力管理變流器。比如能源路由器就是一種新的設(shè)備，把它設(shè)置在智能的系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控功能，獲得更高的效率。另外，他強(qiáng)調(diào)，傳統(tǒng)的電路理論不能用于分析微電網(wǎng)，需要做更多新技術(shù)的相關(guān)研究。他也提倡，未來可以在城市市區(qū)設(shè)立獨(dú)立的能源供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)，因?yàn)榫用褡鲲?、冬季供暖和夏季開空調(diào)都會(huì)使電力系統(tǒng)壓力增大，建立獨(dú)立能源網(wǎng)更有助于滿足熱電和供暖的要求。
談到新能源的發(fā)展，中國(guó)電力科學(xué)研究院“千人計(jì)劃”專家雍太有則強(qiáng)調(diào)，提升能源效率也是中國(guó)面臨的緊急任務(wù)，需要各方共同努力。尤其要提高新能源發(fā)電效率，應(yīng)用新型的先進(jìn)技術(shù)改變傳統(tǒng)的能源使用方法，通過能源監(jiān)控系統(tǒng)、傳感器、智能電表等，幫助用戶管理能耗。
可再生能源滲透率的提高，也引發(fā)了關(guān)于可再生競(jìng)爭(zhēng)性電力售電策略的討論。德國(guó)華人新能源協(xié)會(huì)主席廖宇介紹，中國(guó)的電力系統(tǒng)已經(jīng)開始進(jìn)行改革，截至今年7月，我國(guó)不同的省份已建立起22個(gè)電力交易市場(chǎng)和700多家電力零售公司。他表示，智能電網(wǎng)和能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，改變了能源供應(yīng)的模式和相應(yīng)的商業(yè)模式。德國(guó)在智能電網(wǎng)上就有很多創(chuàng)新，比如提出德國(guó)工業(yè)4.0，也建立了不同的商業(yè)模式和多種價(jià)格體系，如針對(duì)不同季節(jié)、不同時(shí)間段、不同電力質(zhì)量，都有不同的價(jià)格。他特別呼吁中國(guó)提升需求側(cè)的能源效率。
新能源的快速發(fā)展少不了前瞻性新技術(shù)的輔助。多位與會(huì)專家表示，要重點(diǎn)開展大規(guī)模、長(zhǎng)壽命、低成本，高安全新型化學(xué)儲(chǔ)能以及高效率、低成本物理儲(chǔ)能技術(shù)，能源互聯(lián)和服務(wù)互動(dòng)的能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等前沿技術(shù)研究，為未來電網(wǎng)及新一代能源系統(tǒng)的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。比如清華大學(xué)教授梅生偉就著重介紹了壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)。
發(fā)展更加智能、高效、清潔和可靠的電力網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為世界各國(guó)的共同選擇，我們有理由期待，隨著各國(guó)電力領(lǐng)域企業(yè)、專家和學(xué)者們的共同努力，未來供用電技術(shù)將會(huì)越來越成熟，每一個(gè)電力使用者都能享受到更優(yōu)質(zhì)的電力服務(wù)。
