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新一轮能源革命,电网作用更加凸显

[日期:2018-06-27]   来源:国家电网报   作者:   [字体: ]

 分布式光伏板布满屋顶,风力发电机扎根农牧民家的庭院,穿戴式薄膜太阳能装置让人人成为移动的电源……这也许是未来某一天的日常情景,有些正在成为现实。随着分布式能源技术的快速发展和新能源大规模并网,一个崭新的能源时代离我们越来越近。届时,电网将在能源生产和消费中扮演什么角色?电网作为能源资源转换利用的枢纽和基础平台的作用将得到强化还是削弱?本报记者带着这些疑问采访了有关专家。

 
  只有大电网才能在更大范围消纳新能源
  5月17日,青海省互助土族自治县班彦新村喜气盈门,设在村里的光伏扶贫电站就要成为青海省首个接入国网光伏云网2.0平台的电站,身穿红马甲的海东供电公司员工进进出出,检查着配电设备运行情况。
  “我们村里盖了新房,连猪圈上都装起了光伏板,到年底还能有一些发电收益。”村民吕有贤对村里的分布式光伏电站赞赏有加。
  青海互助的光伏扶贫电站是我国近年来分布式光伏发电大规模接网的一个缩影。
  革命老区安徽金寨自2014年起作为光伏扶贫的“试验田”,开启了一系列卓有成效的探索。截至目前,金寨县光伏扶贫电站总规模已达19.02万千瓦,发电余额足额上网,通过一条500千伏线路实现电力外送。
  “可以说,电网为我们实现分布式光伏发电大规模接网和精准脱贫发挥了巨大的作用。没有电网,我们发出的电就卖不出去;没有电网,我们的分布式光伏发电装置就是摆设。”金寨县扶贫移民局副局长赵彬说。
  新一轮能源革命的一大标志是清洁能源大规模开发利用。在新一轮能源革命推进过程中,风能、太阳能、水能等清洁能源蓬勃发展。国家电网对新能源的消纳能力也在显著提升,2017年,全年弃电量和弃电率实现“双降”,国家电网经营区内弃风电量345亿千瓦时,同比下降13%,弃风率为12.9%,同比下降4.9个百分点;弃光电量67.4亿千瓦时,同比下降2%,弃光率6.3%,同比下降4.7个百分点。这些数字证明,新能源发电要大发展,离不开大电网的支撑作用。
  与此同时,分布式能源的发展使众多的电力客户正在发生转变。“原本,这些电力客户仅仅是电力消费者,如今随着分布式能源技术的进步,他们正在转变为电力的提供者,这种转变正在改变着我们每个人的生活。”国网能源研究院新能源与统计研究所黄碧斌博士对记者说,与传统能源生产消费方式下的电气化相比,再电气化进程在生产侧和消费侧同步发力的特征十分明显。
  分布式能源快速发展,是否意味着电网不再重要?就我国国情来看,我国经济社会处于快速发展阶段,人均用电量仅为发达国家的五分之一,增长空间仍十分巨大,仅仅依靠分布式能源,难以满足快速增长的电力需求。近年来,分布式电源虽快速起步,但未来一段时期内仍将受到资源条件、商业模式等因素制约,难以大规模替代煤电、水电、核电、风电、光伏发电等大型电源,需要通过集中式发电和大规模远距离输电满足将来的用电需求。此外,分布式电源所发出的电力同样需要接入到大电网中进行销售。
  黄碧斌表示,虽然电力系统面临的形势正因能源革命的深入推进发生变化,但电网连接能源生产和消费,作为能源资源转换利用的枢纽和基础平台的作用依然没有改变,电网在适应和引领再电气化进程中仍将发挥关键作用。“大电网伴随着电力工业发展的需要逐步发展起来,作为大机组、大电源高效开发利用的解决方案,以及实现大范围资源优化配置的平台,大电网目前仍是世界各国电网的主要形态。近年来,虽然随着热电冷多联供技术和风电、太阳能等新能源发电技术的进步,分布式能源在一些国家得到发展和应用,但分布式供电未来仍将是集中式供电的补充。”
 
  分布式能源需要更坚强智能的电网作支撑
  美国电力工业组织爱迪生电力协会在一份报告中警告说,“电力行业尤其是电网企业正在面临分布式电源‘破坏性的挑战’,正如固定电话产业受到移动电话技术的冲击,电力公司也担心,随着越来越多的公司和家庭、个人启用太阳能、风能和其他新能源自行生产电能,他们将失去顾客和收入,与此同时,还得继续负担维系庞大电网的费用。”
  事实情况是怎么样的?让我们通过一组数据来了解。当前,我国分布式光伏呈爆发式增长态势。截至2017年年底,我国分布式光伏发电装机容量2966万千瓦,同比增长190%;新增装机容量1944万千瓦,同比增长370%。国家电网经营区内,分布式光伏发电累计并网容量2810万千瓦,同比增长207%,累计并网户数74.28万户,同比增长265%。新增并网容量1894万千瓦,同比增长330%。在国家电网供区内,共有8个省份分布式光伏发电累计并网容量超过了100万千瓦。
  与此同时,我国发电装机容量、售电量、跨省交易电量也向更高纪录发起冲击。2017年,国家电网供区售电量38745亿千瓦时,同比增长7.5%,省间交易电量8735亿千瓦时,同比增长10.6%,营业收入23237亿元,同比增长10.9%。这组数据当中,省间交易电量的快速增长,反映出大电网省间调配能源作用仍然处于主流地位。
  有关专家告诉记者,分布式能源的快速发展并不是不再需要大电网,而是需要更加坚强智能的大电网作为支撑。
  分布式能源发展最突出的一个瓶颈,在于其间歇性和随机性。分布式能源发电无论是风能还是太阳能,均具有随机性强、出力不稳定、调峰调频能力差、不能大规模储存的特性,在发电过程中可能对电网造成功率的冲击,影响客户的用电质量。此外,技术瓶颈导致分布式能源发电成本居高难下,尚未形成规模经济,产业运营的总体成本偏高。
  一方面,出于提高供电可靠性的考虑,除了少数偏远地区独立运行的分布式电源外,分布式电源一般均接入电网,正常运行时由电网为其提供电压频率支撑、系统备用等服务,发生故障或检修退出时,由电网继续为其客户提供可靠的电力服务,以满足电力客户的可靠供电要求。
  另一方面,为了节约投资,获得最优的经济效益,分布式电源在设计时,往往以客户的基本用电负荷、部分重要用电负荷作为容量选择的参考。因此,在客户用电高峰时期,分布式电源很有可能无法完全满足客户的用电需求,或在客户的用电低谷时期,分布式电源电量过剩,需要大电网为分布式电源和用户提供电量调剂余缺。
  分布式电源大量接入将导致配电网潮流双向流动,成为有源网络,出现本地分布式电源发电过剩而频繁向主网送电的情况。黄碧斌说:“就我国实际情况来看,随着分布式电源装机容量的迅速扩大,在2020年前,浙江嘉兴、北京延庆等局部地区将出现分布式电源渗透率高达200%的情况,潮流将返送至220千伏电网。”
  分布式电源改变了传统电力输送模式,要求主网网架结构更加坚强、功能更加完善,不仅能够应对分布式电源大量接入对大电网安全稳定的影响,还进一步要求主网与配电网建立起更加紧密的联系,将分布式电源纳入到主网监控范围内,在全网范围内优化配置分布式电源。
  为了适应和服务可再生能源发展,国家电网公司围绕电网建设、运行消纳、市场交易、并网服务、技术创新等方面,开展了大量工作。公司积极建设新能源并网及输送工程,2017年共建成新能源并网及送出线路2742千米,满足了5426个新增新能源项目并网需要。
  储能的作用也不可或缺。公司为提高系统调峰能力,正加快抽水蓄能电站建设,截至2017年年底,累计建成21座抽水蓄能电站,装机容量达到1916万千瓦。为提升电网平衡调节能力,公司实施全网统一调度,加强省间电网调峰互济,尽最大努力消纳可再生能源,同时推进“两个替代”,扩大可再生能源消纳空间,组织省间交易,扩大新能源市场等。
  通过这些措施,国家电网支持和服务新能源和分布式的能力得到不断加强。未来能源时代,分布式能源由于技术的成熟、经济性的提高,在一定程度上弥补了大电网的局限性,有望成为集中式供电的有益补充,成为未来电力系统的重要组成部分。同时,大电网也对分布式能源更加友好,支撑着分布式能源的快速发展。




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