在發(fā)展可再生能源已成趨勢(shì)的今日,中國(guó)能源領(lǐng)域談?wù)撟顭衢T的話題,就是足以推動(dòng)可再生能源持續(xù)健康發(fā)展的國(guó)家智能電網(wǎng)建設(shè)。無論是太陽能和風(fēng)能的轉(zhuǎn)化與貯存,還是新能源汽車的電池,都需要?jiǎng)恿﹄姵氐霓D(zhuǎn)換。正因如此,智能電網(wǎng)的接入和并網(wǎng)才受到了行業(yè)內(nèi)外前所未有的關(guān)注。
所謂可再生能源,即包括太陽能、風(fēng)能、水能、地?zé)帷⒊毕⑸镔|(zhì)能以及各種熱泵技術(shù)。而智能電網(wǎng)的發(fā)展前景,則很大程度上取決于清潔能源、可再生能源利用的充分程度。當(dāng)前,能源利用效率問題是全世界無法回避的共同課題。世界各國(guó)對(duì)于可再生能源利用的平均水平不足1%,即便在歐盟等發(fā)達(dá)地區(qū),也不足10%。眾所周知,我國(guó)長(zhǎng)期采用較為粗放的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式,與美國(guó)、歐盟相比,我國(guó)創(chuàng)造相同的GDP,還要多消耗5至7倍的能源。對(duì)此,國(guó)家電網(wǎng)公司近年來一直在致力于破解這一困局,為智能電網(wǎng)的普及應(yīng)用探索出一條新路。
那么,可再生能源與智能電網(wǎng)究竟是什么樣的關(guān)系?
智能電網(wǎng),是以物理電網(wǎng)為基礎(chǔ),將現(xiàn)代先進(jìn)的傳感測(cè)量技術(shù)、通信技術(shù)、信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和控制技術(shù)與物理電網(wǎng)高度集成而形成的新型電網(wǎng)。當(dāng)今世界各國(guó)因經(jīng)濟(jì)水平和發(fā)展戰(zhàn)略不同,智能電網(wǎng)建設(shè)的水平和側(cè)重目標(biāo)亦不相同。美國(guó)側(cè)重于利用可再生能源發(fā)電,以解決電網(wǎng)老化和設(shè)備更新升級(jí)等問題。歐盟擴(kuò)大可再生資源利用,則將目標(biāo)指向減少溫室氣體排放,提高能源利用效率。中國(guó)當(dāng)前的目標(biāo),則是建設(shè)以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架,各級(jí)電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展,具有信息化、自動(dòng)化、互動(dòng)化特征的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)。
舉例而言,位于河西走廊西段的酒泉市素有“世界風(fēng)庫(kù)”之稱。甘肅省近年來在此建設(shè)了我國(guó)首個(gè)千萬千瓦級(jí)風(fēng)電基地——甘肅酒泉千萬千瓦級(jí)風(fēng)電場(chǎng),2010年底實(shí)現(xiàn)裝機(jī)容量550.45萬千瓦,風(fēng)電發(fā)電量突破20億千瓦時(shí),接近了三峽電站的發(fā)電量。但是風(fēng)電的外送和并網(wǎng)問題一直是困擾風(fēng)電發(fā)展的大難題,只有通過加快建設(shè)特高壓智能電網(wǎng),才能提升對(duì)可再生能源的接納能力,為可再生能源的發(fā)展提供高效的發(fā)展平臺(tái)。
風(fēng)力發(fā)電機(jī)雖然直接產(chǎn)生三相交流電,但是頻率會(huì)隨風(fēng)速變化。若把風(fēng)電輸進(jìn)電網(wǎng),第一步是把它整流成為直流電。在兩種情況下,都需要用變流器把直流電變成與電網(wǎng)頻率上嚴(yán)格同步、相位上準(zhǔn)確匹配的交流電。這不但需要昂貴的設(shè)備,而且導(dǎo)致變流時(shí)能量損耗。由于風(fēng)能的間歇性,特別風(fēng)能的高峰時(shí)間與用電的高峰時(shí)間在大部分情況下不吻合,如果要使風(fēng)能成為主要的能源,能量?jī)?chǔ)存是不可缺少的。一般來講,可再生能源發(fā)電的分布式供能具有不穩(wěn)定和不連續(xù)的特點(diǎn),當(dāng)并網(wǎng)的分布式能源的系統(tǒng)數(shù)量越多時(shí),對(duì)電網(wǎng)的沖擊越大。而智能電網(wǎng)恰恰在這方面有著不可替代的優(yōu)勢(shì),它實(shí)現(xiàn)了規(guī)模電能儲(chǔ)存,做到了穩(wěn)定、連續(xù)供電,其規(guī)模儲(chǔ)能單元起到了“電能銀行”的作用。
從上述稍顯晦澀的描述中,我們可以大致想象出一個(gè)畫面——以往城市中的鍋爐、煙筒將不復(fù)存在,冬季取暖的熱能和夏季空調(diào)的供電將絕大部分來自于太陽能、風(fēng)能、地?zé)岬瓤稍偕茉矗踔廖蓓數(shù)淖匀还庖部梢酝ㄟ^導(dǎo)管導(dǎo)入地下車庫(kù)用來照明。人們將在智能電網(wǎng)的幫助下分享可再生能源對(duì)人類的厚愛。
恰如國(guó)際大電網(wǎng)組織秘書長(zhǎng)科瓦爾在接受CBN記者采訪時(shí)所說,可再生電源的發(fā)展和提高能效,被看作是智能電網(wǎng)發(fā)展的主要因素。目前,中國(guó)已經(jīng)擁有世界上最先進(jìn)的電網(wǎng)設(shè)備,需要探索的只是如何將可再生能源并入電網(wǎng),并安全使用電網(wǎng)的問題,即以清潔、高效、分布式為推進(jìn)核心。只有在引進(jìn)消化最新智能電網(wǎng)技術(shù)的同時(shí),創(chuàng)新推廣最新智能電網(wǎng)產(chǎn)品,才是服務(wù)于未來、讓中國(guó)站在世界智能電網(wǎng)發(fā)展最前沿的終極路徑。