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从世界电网发展思考新能源革命以微电网与大电网融合为例解析_[#第一枪]柔性电缆

时间:2021/06/08 06:20:37 编辑:

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作者:聂光辉

1875年巴黎兴建了第一座火电厂,1879年美国旧金山实验电厂开始发电,成为世界上最早出售电力的电厂,19世纪80年代英美分别建设了第一批水电站,1954年苏联建设了第一座核电站,2009年,当时世界上电压等级最高的输变电工程晋东南-南阳-荆门的1000千伏特高压交流工程在中国投运。世界电网经过一百多年的发展,已经成为全球经济发展的重要基础支撑,若根据世界电网的发展历史来分析,可以将世界电网的发展分为三大阶段。

世界电网演变的三大阶段

第一阶段的发展是世界第二次大战以前,世界电网状态是以小机组、低电压为主要特征,受制于当时的电网规模及技术水平,通常以孤立电网的形式存在,这一阶段被视为世界电网的兴起阶段。

第二阶段是在世界二战以后,电网才真正迎来了规模化发展阶段,尤其伴随着当时的美苏争霸的政治影响,大机组、超高压被视为电网技术突破的重要的竞争指标,而在第二阶段后期,苏联解体、东欧剧变后,地缘政治的因素对于电网发展的影响逐渐被淡化,大电网互联互通逐渐取代超高压、大机组成为重要特征。目前,一般认为世界电网的发展正处于第三阶段,既是第二阶段的延续,同时又是第一、二阶段的融合。

第三阶段的电网发展是以新能源革命为重要背景。目前业内关于新能源革命问题的立场和视角不尽相同,对于新能源革命的内涵理解也存在差异,但大体上形成的观点是,新能源革命是要建立一个新的能源体系,既有供给侧的改变,又有消费侧的改变。从全球气候恶化及环境保护、资源枯竭的角度看,新能源革命意味着传统的煤炭、石油等化石能源被逐步替代,这可被视为新能源革命的第一大内涵,那第二大内涵就是,新能源革命意味着能源的高效综合利用以及节能技术的突破。

新能源革命

以新能源革命为背景的第三阶段的电网发展必然引发电网格局的调整与改变,能够体现出第一、二阶段世界电网特点的融合问题,比如,微电网概念就是在第三阶段产生的。尽管在电网发展历史中的第一、二阶段中也有以孤立小电网的形式存在,且有并网的需求,但和目前的微电网概念还是有本质的区别的。在当前的微电网概念中,微电网是指由分布式电源、储能装置、能源转换装置、负荷、监控和保护装置等组成的小型发配电系统,是能够实现自我控制、保护和管理的智能化的自治系统。在技术上,微电网技术内涵在于解决分布式能源灵活、高效的并网运行问题,但在微电网并网过程并不像想象的那么简单的主要原因是来自于非技术层面的。作为智能配电系统的一部分,尤其在可再生能源有效接入大电网的过程中,依托政策的推进确保新能源革命的成功同时却掩盖了微电网与大电网融合过程中的经济性问题的讨论。

能源变革

相对于世界电网第一、二阶段的发展,世界电网的第三阶段发展更侧重于技术实现路径的经济性。以微电网与大电网融合为例,理解经济性问题就是基于微电网技术和大电网技术基础上又融合经济学知识的交叉性研究分析,在新能源或可再生能源成为经济发展新动能的重要产业的背景下,理清微电网与大电网融合背后的经济性问题,不仅有助于对区域产业发展产生积极作用,或将对全国范围内的能源产业结构调整有部分参考价值,甚至对于电力改革的深入推进或将起到一定的积极影响,最起码对目前的增量配电网业务中的微电网项目建设有一定的积极作用。但为何微电网并不没有获得理想中长足发展?问题的关键在哪里?

目前对于微电网项目实际上还处于政府主导的示范阶段,并没有真正进入到市场竞争的环境中,微电网建设和发展的初衷在于解决分布式能源“即插即用”的问题,同时通过政策导向作用最大限度的利用可再生能源和清洁能源;而大电网处于安全稳定运行的考虑,对于微电网接入缺乏内在的需求,新一轮电力体制改革中设计到的能源结构调整也是基于政策的压力,基于顶层设计的思考展开的对于微电网与电网并网进行必要的技术可行性分析,针对微电网与大电网并网的系统功能、性能及实现智能化的电力系统的各项约束条件,从技术角度研究稳点玩与大电网融合成大系统的可能性,是讨论微电网与大电网融合经济性问题探讨的技术基础。

全球能源消费趋势解析

对于微电网与大电网并网,目前主要的关注点集中在如何通过技术应用实现微电网的并网行为,微电网建设项目分析侧重于建设的必要性及负荷需求分析,而大系统接受微电网这一小系统的侧重于接入方案的设计以及系统接入过程中的技术保障。微电网接入到大电网带来电力资源的重新配置或调整,以及对大电网原有的监控系统及调度自动化、二次系统安全防护等构成一定的挑战,这是微电网与大电网融合后带来的技术应用改变的必然结果。对于微电网与大电网融合过程中的技术可行性讨论不能仅从实现并网的愿景为唯一目标,更应该从技术实现路径的经济性问题着手。技术可行性分析与技术实现路径的经济性问题分析是有本质区别的,技术实现路径的经济性问题讨论落脚点在于微电网并网的最优方案的获取。微电网与大电网融合标准是最基本的要求,真正发挥微电网的潜力需要在技术实现路径的最优上下功夫,甚至可能基于微电网并网技术路径的经济性问题形成新的市场竞争空间。

技术实现路径的经济性问题

微电网作为世界电网第三阶段的重要组成部分,客观上并不能完全代表新能源革命的全部内涵,但一叶知秋的作用还是存在的。新能源革命作为世界电网第三阶段的时代背景,无论是能源替代还是高效综合利用、节能等,探索的都是能源生产与消费的最优实现路径问题,确切的讲就是技术实现路径的经济性问题。

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