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未来电力系统将走向智能、可控、共享

来源:中国能源报 作者:秩名 2018/11/14 13:12
  11月6日,由中国电机工程学会、电气电子工程师学会电力与能源分会和中国南方电网有限责任公司联合主办的第十一届电力系统技术国际会议在广州开幕。围绕“能源转型与电力可持续发展”主题,多位行业专家学者指出,随着全球能源转型逐步推进,未来电力系统将向互联互通、灵活可控、开放共享的方向发展。
  在未来电力系统的愿景中,每个人都将成为电力的生产者和消费者,微电网、端对端能源交易、梯级利用、电气化交通互联将成为未来电力系统的关键要素,而要实现这一目标,与会专家指出,目前仍有诸多困难需要克服。
  电力系统寻求可持续发展
  伴随全球能源转型的步伐,可再生能源发电在能源结构中所占比重逐步提高。“能源发展呈现新的趋势,随着能源结构不断调整,推动能源发展清洁化、低碳化、智能化成为各国能源战略转型的重心。”中国电机工程学会理事长郑宝森在会上指出,“电力处于能源发展的中心地位,电力系统升级是能源变革的核心和关键。”
  国家能源局最新数据显示,截至今年9月底,我国发电年装机量为18.6亿千瓦,其中可再生能源发电发电装机总量达到7.45亿千瓦,占发电总量的约40%左右。
  “中国已经成为全球清洁能源发展最快的国家。”国家电网公司总工程师陈国平强调,“但也面临着环境污染等问题,能源转型势在必行。”有研究显示,预计到2020、2035、2050年,非化石能源在一次能源消费中的占比将分别达到17%、32%、51%,石油与煤炭消费总量将逐步下降,未来电力系统将需要解决大规模风能、光伏等可再生能源并网的问题。
  “电力将在能源转型中作用愈加凸显,能源再电气化趋势明显。”陈国平表示,不论是煤炭、抑或是风能、太阳能,主要都会转化为电能使用,这也将实现在终端能源消费环节电能对化石能源的深度替代。
  智能、可控、共享为新方向
  与会专家指出,现有理论方法和技术手段难以满足未来对电网的认知需要,为适应能源转型战略,需要构建新一代电力系统。与传统电力系统相比,未来电力系统将呈现出广泛互联、智能互动、灵活柔性、安全可控、开放共享这五个特征。
  “当前,全球新一轮科技革命、产业革命加速演进,超导、储能、机器人与智能制造等领域的技术突破推动着传统工业体系分化变革。”中国南方电网有限责任公司副总经理刘启宏在会上指出。
  面对电力系统升级新要求,美国工程院士Mohammad Shahidehpour认为,现代电力系统本质上是典型的物理控制系统,其进程将越来越依赖于先进的信息和通信技术,用于管理分散的资源和负载,而先进的信息通信技术将有助于电力系统更加智能化发展。
  对新一代电力系统来说,新能源、直流输电、变频器、储能设备等电力电子设备将广泛应用其中。电气和电子工程师协会电力与能源分会副主席、美国密苏里科学技术大学教授Mariesa L. Crow表示,为实现能源互联互通,结合现有的电子信息技术,使用电力电子器件对电能进行变换和控制,这是从物理材料层面改变了现有电力系统。
  诸多挑战有待攻克
  多位业内人士告诉记者,现有的风电、光伏等可再生能源技术都具有一定的波动性和随机性。同时,传统电网以交流电为主导,但未来需要接受直流、高频等不同物理形态的电流,为此,电网从技术上需要进行升级。
  南方电网科学研究院董事长饶宏认为,为解决多直流馈入带来的电压失稳风险与交直流并联运行的系统功角失稳问题,南方电网多年来通过使用异步分区、柔性直流等技术路线,为国际同类电网发展提供了借鉴。
  另外,随着新能源装机规模的逐步加大,未来电网调节性能需要大大提升。随着电力系统复杂程度加深,电网脆弱性也在加剧,而目前的电力系统技术水平尚有不足。对此,陈国平表示,能源转型对电力系统特征的影响是巨大的。“国内大范围内的资源配置能力需要加强,能源的清洁化在技术上也要求更高的电子化程度。”
  同时,针对整合各种能源资源、建立分布式电力系统方面,Mohammad Shahidehpour指出,当前各大城市交通基础设施老化,也将是连接电气化交通能源互联网建设过程中需要解决的问题。
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