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终端用户分布式新能源接入智能电网技术研究

2012-04-18 15:24
小伊琳
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  1.引言

  环境问题已引起世界各国前所未有的重视。普遍认为,提高能源效率和可再生能源使用效率、减少温室气体排放,是未来电网发展的必然趋势,并提出各种智能电网(SmartGrid)概念,一致认为是改革能源布局的必由之路。纵观各种关于智能电网的定义和概念,本文认为智能电网是一种由电源框架和信息框架构筑的智能网络基础框架,是一种系统、高效、智能的电网体系框架,这个体系框架中的电源以火电、水电、核电等传统能源为骨干,以平衡方式接入新能源发电系统,并有充足的分布式存储系统;整个体系框架中遍布着各种传感器和测量设备、控制装置,具有先进的数据通信、计算和能源信息管理系统。

  由于各国国情不同,发展智能电网的方向和目标各异。美国发展智能电网注重加强电力网络基础架构建设,重点在配电和用电侧,并大力推动可再生能源发展和提升用户服务。欧盟国家发展智能电网主要是促进超级智能电网(SuperSmartGrid)计划的实施,发展风能、太阳能等分布式电源(DistributedEnergyResources)的接入技术,实现电源“即插即用(PlugandWork)”的友好、灵活接入方式。日本发展智能电网以大规模开发光伏发电等为主,以保持电网系统稳定。中国未来将以低能耗、低污染、低排放的低碳经济模式作为社会发展方向,发展智能电网的目标是以特高压电网为坚强骨干网架,各级电网协调发展,形成坚强可靠、经济高效、清洁环保、透明开放、友好互动的统一坚强智能电网(StrongSmartGrid)。可以说,坚强的电源骨干网架是任何模式的智能电网所必须具备的安全支撑基础框架,智能的能源信息框架及物联网是实现智能电网技术的载体,灵活接入分布式可再生能源将是实现智能电网的巅峰时代。

  在可再生能源中,光伏发电和风力发电发展最快,世界各国都作为重要的发展方向。低碳经济的核心技术之一是新能源的转换、利用和并网运行技术,这也是世界各国智能电网技术的研究焦点。为了与我国坚强智能电网的发展相适应,未来应能大幅度提高分布式电源的接纳能力,理想的方式应能以“即插即得”方式灵活接入、运行和控制,这无疑会给坚强的智能电网插上翅膀。

  2.终端用户新能源接入配电网的环境和条件

  中国可再生能源资源丰富,除水电资源外,太阳能和风能资源也非常丰富。目前,大规模开发利用可再生能源主要集中在大中型风电场、光伏发电场和大型建筑屋顶光伏发电方面,通过10kV及以上电压等级线路并网发电。近年来,风电装机容量增速飞快,但由于电网接纳能力有限,有些风电场被限制电量上网。相反,光伏发电并网却寥寥无几这主要由于成本高,审批程序和电价核准程序还不明确,致使市场的发展远远落后于产业的发展。目前,中国光伏电池年产量已突破200万kW,居世界第一。但光伏发电安装量还不到世界总量的1%,与生产大国的地位相差甚远。因此业界呼吁尽快建立有效的激励机制,实现“平价上网”。本文认为出现上述局面的根本原因是目前电网接纳能力与新能源发电市场发展不均衡,两者非合作性博弈所致。电网接纳能力属于技术层面问题,新能源发电市场发展的瓶颈是价格问题,即技术和价格是两个主要影响因素。技术因素有赖于坚强智能电网的发展,这是新能源发电市场发展的重要基础和环境;价格因素有赖于市场的有序发展和培育,所说的市场是由生产商、投资商和消费者共同参与博弈的市场。只有技术和价格因素合作性博弈,其结果才对博弈各方均有利,新能源发电市场才能持续发展,政府的指导作用才能真正有效。

  本文所述的终端用户是指在电力市场中的合作性博弈环境下,以利用风能、太阳能等新能源为目的的单一电网用户,即消费者,其自有的发电设备容量在几百瓦至几百kW之间,单机容量在100kW以下,自发自用,多余电量出售给电网,在配电网低压侧(或用户侧)并网,由控制器控制并网条件,当满足并网条件时自动并网,反之,则随时脱网。对于发电设备容量在几百瓦至几千瓦之间的家庭用户,可通过220V插座“即插即得”。这样,在坚强智能电网环境下,可发挥社会各方利用新能源的主动性,从而提高可再生能源的开发力度和使用效率。

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