發展以風電和太陽能為主的新能源,是解決化石能源所面臨突出問題的必然趨勢。目前世界各國都在大力推動新能源的發展。但新能源發展也存在突出的問題。一是隨機性和波動性,光伏發電和風電高度依賴于天氣和氣候,所以它們上網后對電網的安全穩定運行影響很大。二是風電和光伏發電資源分布的不均勻性,我國規劃的風電、光伏發電基地,大部分都在北部或西北,但是用電負荷中心都在中東部地區,所以就存在新能源傳輸和消納的問題。
根據新能源發展存在的問題,近年來我國在智能電網技術方面做了大量的創新工作,助力新能源的發展。智能電網技術創新主要包括三項技術。第一項技術是輸電技術,它的作用主要是支持大規模的新能源開發,將其輸送到負荷中心。第二項技術是大規模的新能源接網、并網技術,前兩年出現了風電、光伏發電并網難的問題,實際上是因為風電、光伏發電發展很快,而我們對新能源并網技術研究得不夠,所以這幾年我國加快了研究大規模風電、光伏發電的并網技術,支持新能源的大規模開發。第三項技術是智能配用電技術,因為新能源除了大規模的集中開發外,還有分布式的,在新能源分布式并網方面也存在技術上的難題。
第一項先進輸電技術包括特高壓輸電技術和柔性輸電技術。目前國家電網公司已經建成“三交四直”特高壓工程,正在建設“四交六直”特高壓工程,其中主流輸電等級提升至1100千伏,輸送容量1200萬千瓦?,F在哈密到鄭州的特高壓線路,將哈密的風電、火電打捆送到河南,支持了新能源的大規模開發。中國的特高壓技術還走出了國門,國家電網公司中標巴西美麗山水兩期項目,不僅實現技術輸出,還成立聯合公司負責項目的建設運營,所以說中國在輸電技術方面已位于世界前列。另一個先進輸電技術是柔性輸電技術。近幾年柔性直流輸電技術發展迅速,但由于目前直流輸電技術還是端對端、點對點的,存在只能控制關合,靈活性差的問題,未來將利用可關控全面控制技術來解決。國家電網公司正在張家口地區研發建設柔性直流電網示范工程,未來張家口將成為新能源集中發展的要地,整個工程裝機將達到5000萬千瓦,這將是全世界電壓等級最高的柔性直流工程。
第二項先進技術是大規模新能源并網技術。針對新能源的隨機性,近幾年中國電力科學研究院風能研究所依據我國1000余個新能源場站三年以上的數據,通過數據分析,揭示新能源規律,提出創新方法,提高新能源預測精度?,F在我國在新能源預測精度方面已經趕上了國際先進水平。國家電網公司在研發新技術的同時還研發功率預測系統,包括風電和光伏功率預測系統,對100多個風電場進行了布局。預測好了還要調度得好,前段時間的棄風棄光程度很高,這種現象不是技術問題,是政策問題,是利益的博弈。國家電網公司為了保障新能源上網,進行了優化調度。
另外,由于新能源的波動性,如何讓新能源配合電網穩定運行,就要研發大規模的儲能技術。以前我國的儲能技術都是進口的,現在實現了全面國產化。國家很重視蓄能技術,目前正在建設8座蓄能電站,可為風光上網提供有力支持。此外,針對風電、光伏發電本身存在的缺陷,如抗導能力差、低電壓穿越時容易脫網等問題,國家電網公司還專門研發了控制技術,就是保證電網故障時能堅持運行一段時間,維護電網安全運行。目前該技術已經應用,對電網的安全性有很大的提升。還有一項技術是虛擬同步技術,它可以使光伏、機電元件產生慣性,在不需要人工調節的情況下就可以實現系統的穩定運行,目前該技術已經研發成功。運用這些技術后,我國增加了130多億度的新能源電力,我國在新能源裝機及技術方面已和國際處于同步水平。
最后一項技術是智能配用電技術。配電網直接面向用戶,未來配電網將面對分布式接入,電動汽車也將互動起來,電動汽車既是一種負荷,又可以在需要時作為一種電源提供電。根據現在電網的互動性質,配電網需要實現智能化。傳統配電網在可靠性方面要實現信息監控,在自愈技術方面及快速消化新能源等方面還有很多技術要改革。用電技術更是與老百姓息息相關,我國在智能用電方面是和國際接軌的,特別是在用電信息采集和電動車的充放電設施及智能樓宇園區、智能家居方面的創新工作做得很多。國家電網公司在用電信息采集上提前布局,為客戶安裝智能電表,提高互動性。目前,國家能源局已經開展了30個光伏示范項目。將來新能源在配網接入后,會直接對用戶有影響,還需要儲能技術相配合。
近年來,我國大規模發展輸電技術、新能源并網、智能配用電技術等,智能電網技術對新能源的發展起到了有力的支持作用。但是由于我國自身特點,發展上有很多無序和非理性的東西,新能源發展速度太快,電網和電源發展規劃的不協調使得棄風棄光現象嚴重。國家“十三五”規劃對于新能源消納問題正在采取舉措解決。新能源的開發利用,不僅是技術層面,還需要國家不斷完善激勵政策,推動新能源不斷發展。(本文根據作者在“一帶一路”亞歐智能電網專題峰會上的發言整理,有刪節)