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「电力电气」基于智能电网下的新能源开发措施

[日期:2021-04-08]   来源:   作者:   [字体: ]

1.2智能电网的特征

(1)安全可靠。智能电网是集大量电力设备等要素而组成的完整系统,对于提高电力输送效率具有显著的意义。为给广大用户提供高品质的用电服务,则必须保证智能电网运行的安全可靠,尽可能避免故障或安全事故,若因特殊情况而出现异常状况时,应自动判断并采取隔离等应对措施,将不良影响降到最小,在短时间内使电网恢复正常。

(2)环保效益。现代化发展理念下,节能环保成为各行业重要的主基调,具体至智能电网领域则需要充分发挥出风能、太阳能等可再生能源的应用优势,提高其在资源消费中的比例,摆脱以往局限于传统化石能源的局面,从而减少能源生产及施工期间的环境污染问题,营造“绿水青山”的发展环境。

(3)集成优化。智能电网融合了电力、通信、制造等领域的技术,为充分发挥出多类技术的应用优势,需具有高度的集成化特性,并将技术与硬件设备配套使用,全面监测各元件的状态,做好电网的优化管理工作。经过动态的集成优化后,提高智能电网的运行水平,增强其市场竞争力。

1.3智能电网的技术要求

新能源在地域和时间方面具有较显著的不稳定性,以风能为例,各地区的风力资源条件差异显著,且相同地区不同时段的风力水平也不尽相同,因此对智能电网技术提出较高的要求。一是要广泛收集可再生能源,将其有效对接至智能电网体系内;二是合理应用新能源电源并网技术。智能电网运行期间,在发电的同时需具有足够的储能能力,以便根据需求合理调配电力资源。电能储存的技术方式中,以钠硫电池储能较为主流,具有储能效果好、资源消耗少的特性,可作为现阶段智能电网建设领域的首选技术形式。

2智能电网建设工作的重要性

2.1社会经济发展所产生的紧迫性

首先,我国社会经济的发展势头良好,工业规模逐步扩大,为顺应发展需求,电力供应的品质、稳定性等方面均需在既有基础上实现突破,否则将成为社会经济发展进程中的“绊脚石”。其次,我国是能源消耗大国,传统的煤炭等能源储量有限,因此创建智能电网具有必要性,在提高新能源应用水平的同时可减少能源使用期间的环境污染问题。最后,我国一次性能源的总量正逐步减少,而社会经济发展对于能源的需求量呈增加的趋势,为解决该供需矛盾,创建智能电网并利用可再生能源势在必行。种种迹象表明,智能电网将会成为我国未来发展的重点方向。

2.2智能电网建设对于社会整体发展具有推动作用

一方面,智能电网的建设与运营对于缓解我国能源供需不平衡的现状具有显著的现实意义,同时也满足高生产效率和低环境污染等方面的要求,能够扭转传统层面下能源配置不合理的问题,促使能源的供应能够与社会发展需求相协调。而随着智能电网的建设,能够为清洁能源的发展创设良好的机遇,保证能源供应的安全性,协调能源消费和供应结构的关系;另一方面,智能电网是基于传统电网而衍生出的全新升级形式,电力能源传输效率较高,能够为日常生产生活提供便捷的电力资源支持,且解决了以往因远距离传输而导致的损耗大、安全性不足的问题。

3新能源开发背景下对智能电网提出的挑战

在新能源开发背景下,当前的智能电网发展过程中主要存在新能源分散层面、新能源利用层面等4方面的挑战:

(1)新能源分散层面的挑战。以风力、太阳能为代表的新能源在分布上具有分散的特点,因此对统一的智能电网的建设提出较高的要求,应保证各电网之间具有高效的协同性。

(2)新能源利用层面的挑战。新能源的出现将更改煤炭等传统能源独大的使用格局,但对于新能源应用存在的问题,以何种方式有效应对则显得至关重要,必须要从根本上解决问题,充分发挥出智能电网的应用水平。

(3)新能源间歇性和不稳定性层面的挑战。新能源的使用普遍不具备持续性,难以连续供应能源,因此易对智能电网的运行带来影响,必须通过可行的技术解决新能源间歇性和不稳定性所带来的局限性,给产业的发展以及百姓日常的生活提供充足的电力资源,而此时智能电网应当具备高效、可靠的特点。

(4)能源结构调整层面的挑战。在节能发展理念的带动作用下,能源结构发生持续性的调整,新能源凭借高效、环保等特性而取得广泛的应用,在整个能源体系中的占比较大,而传统石化能源的市场总量减少,燃油交通系统正逐步向电力方向发展,此时智能电网的规划和发展水平将对整体能源事业带来显著的影响,应当提高智能电网的供电水平,填补石化能源供应减少的空缺,避免出现能源供应中断的问题。

4提高智能电网建设水平的策略

4.1应用储能技术,形成技术体系

传统电力系统运行全流程中主要包含“生产、运输、使用”3个环节,具有“随产随用”的特点。而在智能电网的发展模式中则引入了储能技术,从而实现“存储”的功能,对于保证电力资源品质、提高电力资源效率大有裨益。以可再生能源发电系统为例,所配置的储能装置应具有较显著的综合性能,例如能量密度大、功率密度大,可以在供电系统功率突变的情况下及时补偿功率;较高的灵敏度,提高在应急事故发生时的响应能力;储能效率高;稳定性好,例如在极端高温或低温环境下依然可以正常使用;储能总量丰富,可解决因可再生能源不稳定性而出现的电力供应中断问题。

4.2发展分布式智能电网,深化可再生能源的利用

分布式智能电网集小型发电机组、储能装置、微型电网等于一体,是具有高度协同性的完整体系。发电机组主要是指可再生能源发电系统,包含风力、太阳能等多种新型的能源形式。分布式电源的接入可保持以往优质的配电网结构,同时可降低电网成本。通过分布式电源的接入,无论在提高电网供电稳定性还是供电质量方面都具有显著的应用效果。而现阶段的发展状况也足以表明,分布式智能电网已然是电力事业的主流发展方向,是充分利用可再生能源的关键途径。

4.3农村发电系统的新能源开发

4.3.1建设微型沼气输送网络

以加压站和生物质沼气发电站等装置为主体,彼此联接后构成完整的地下微型沼气输送系统,在其运行期间,沼气采集加压站和沼气发生池各自所适配的输出管可以实现无阻碍联接,再于管道的接口区域加装计量表和逆止阀,利用该装置实现计费。

4.3.2家庭屋顶光伏发电

根据农村房屋的结构特点,于屋顶建设光伏发电自用电站。具体而言,在屋顶处设置光伏阵列,在其作用下实现太阳能向电能的转化,为所在房屋的电器提供电力支持,减少对国家公网发电站的依赖,发挥太阳能的应用优势,达到集约化发展的目的。

4.3.3风光互补发电系统

以风力发电机和太阳能电池方阵为核心,将生产所得的电能转入蓄电池组,当用户侧存在用电需求时,可以在逆变器的作用下将预先存储的直流电转为交流电,通过输电线路的载体作用传至负载端。通过风光互补发电系统的应用,可以兼具风能和太阳能的双重发电优势,满足用户的用电需求。

4.3.4农村能源发电系统的应用优势

(1)能够充分利用可再生能源,发挥出此类节能型能源的经济效益优势,以沼气输送管系统为例,可避免生物质运输工作量过大的问题,创造可观的电能。

(2)提高农村的经济发展水平,带动经济的转型,面向农村提供更加丰富的就业机会。

(3)优化生态环境,实现环保发展,同时对农村的教育、卫生、科技等领域的发展均产生促进作用。

(4)减少传统煤电发电过程中的煤炭资源使用量,缓解环境污染以及能源紧缺的局面,有利于农村电网和电压质量的提升。

4.4城市新能源智能电网建设

城市的用电体量较大,对新开发区以及楼宇生活集中办公区等地,应因地制宜制定清洁能源天然气燃机分布式发电计划,以便有效解决冷、热的供给问题。在天然气燃机分布式发电系统的组成中,实现对供热制冷设备和天然气发电的深度整合,相较于传统的天然气发电模式而言,其生产的电能品质有所提高、总量有所扩大,兼具经济效益和环境效益,能够更好地满足用户在电力供应总量和品质方面的要求。

5结语

新能源开发及应用的进程中,智能电网的建设为重点内容,此类电网具有显著的自动化特征,可深度发挥出新能源的应用优势,对于能源结构的调整、低碳环保型发展等相关工作都具有推动作用,基于智能电网的新能源开发事业应当得到有关人员的高度重视,迎难而上,提高现代化能源应用水平。

作者:王晓东 (中国大唐集团内蒙古规划发展中心,)

本文刊发于《中国高新科技》杂志2020年第23期



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