陕西构建全球能源互联网,能源互联网成为未来
分类:能源科技

今年9月26日,习近平总书记在出席联合国发展峰会时发表重要讲话,倡议探讨构建全球能源互联网,推动以清洁和绿色的方式满足全球电力需求。讲话深刻把握全球能源发展大势,提出构建全球能源互联网的重要战略思想,为世界能源实现绿色发展描绘了新蓝图,为应对气候变化开辟了新思路。

2015年9月,国家主席习近平在联合国发展峰会上倡议探讨构建全球能源互联网,推动以清洁和绿色方式满足全球电力需求,让全球各界对于全球能源互联网构想的关注达到了新高度。同时,也让时任国家电网公司董事长、党组书记刘振亚于同年2月发布的《全球能源互联网》——让未来以“智能电网+特高压电网+清洁能源”为核心的全球能源互联网发展构思向前迈出了一大步。

我国的电力结构以火电为主,每年消费40多亿吨标准煤,其中大约三分之二用来发电,传统的发电方式带来的空气污染问题已经成为我国经济发展道路上的一大障碍,而要解决这一问题,最根本的就是要调整能源结构,大力发展清洁能源。国家电网公司董事长刘振亚在其新书《全球能源互联网》中深入阐释了全球能源互联网的发展理念,他指出全球能源互联网的实质,其中特高压电网是关键,智能电网是基础,清洁能源是重点 。

一年多来,全世界能源行业快速发展,其中新能源保持持续增长势头,风电、光伏表现尤为突出。5月15日,人类能源利用历史上的一件里程碑事件:德国第一次实现全国电力需求几乎全部由可再生能源供应。近年来,我国的风电、光伏等新能源产业发展迅猛,华北、西北和东北的“三北”等风光资源富集地区尤其显著。截至2016年6月底,全国风电装机达到1.4亿千瓦。2016年国家能源局下达的全国新增光伏电站建设规模近2000万千瓦。

能源互联网的构建离不开特高压建设,通过建设输电距离远、规模大、效率高的特高压电网,集约高效开发大煤电、大水电、大核电和大型可再生能源,将我国西部、北部地区的能源资源转化为电力,输送到中东部负荷中心,最终实现能源电力的安全、稳定、可持续供应。其中,陕西的特高压发展对促进全国能源大范围优化配置、实现全国电网互联互通将起到十分重要的作用。“十三五”期间,涉及国网陕西电力的交直流特高压线路共有9条。预计到“十三五”末,陕西境内国网陕西电力公司运行的特高压线路达到2291.8公里,发电总装机将达到8960万千瓦,在满足省内用电需求的同时,需要通过特高压电网,输送到中东部负荷中心。这样既可以进一步促进我省煤炭转化,又可以较好地缓解煤-电-运矛盾,更好地消纳清洁能源。

然而,一方面是坚定选择清洁能源利用的未来和全力推进新能源电源建设,另一方面的情况却让新能源投资者们心存近忧。根据中电联《2016年度前三季度全国电力供需形势分析预测报告》数据,全国6000千瓦及以上电厂风电发电量增长26.8%,设备利用小时1251小时,同比降低66小时;与上年同期相比,新疆、宁夏和甘肃风电设备利用小时同比分别降低388、358、105小时,“三北”地区部分省份弃风情况仍然较为严重。并网太阳能发电装机容量翻倍增长,太阳能发电设备利用小时降幅扩大:全国6000千瓦及以上电厂并网太阳能发电量460亿千瓦时,同比增长63.4%;全国并网太阳能发电设备利用小时889小时,同比降低107小时,其中宁夏、新疆和青海降幅超过100小时,西北地区部分省份弃光情况较为突出。严重超出消纳能力的新能源争相上网,大规模新能源消纳已成为中国和世界的难题。

电网是重要的基础设施,“一带一路”战略实施从基础设施互联互通起步。落实“一带一路”战略部署,必须加快电网的互联互通,陕西作为“一带一路”的重要节点,在全国能源大范围优化配置中发挥着重要作用。国网陕西电力负责人表示,大力发展特高压,建设坚强智能电网,是实现陕西电网更高水平互联互通,助推陕西省资源优势转化,服务“丝绸之路经济带”建设的战略选择。去年12月19日,以提升配电网企业接纳新能源能力,促进带动电力行业结构调整和管理创新为宗旨的陕西省智能配电网新能源协会正式在西安成立。协会的建立将大力推进全省智能配电网与新能源产学研一体化发展,突破该领域核心技术,降低电力行业污染和能源消耗,促进新能源在全省能源生产和消费中的结构优化。

智能电网为分布式能源和微电网提供了坚实基础

我国能源结构以煤为主,有害气体排放量大,对大气环境影响严重,清洁能源的发展势在必行。我国可再生能源资源丰富,仅开发千分之一就能满足需求。陕西是清洁能源大省,在大力发展推广清洁能源这方面,国网陕西电力已经走在了全省的前列。近些年,陕西国网电力积极争取政策支持,开辟绿色通道、规范服务流程、加强调度管理,促进光伏、风电、生物质能等新能源科学发展。同时,配合政府淘汰小火电和落后产能,创新节能业务运作模式,大力实施电能替代。据统计,今年前三季度,国网陕西电力共消纳水能、风能、太阳能等清洁能源电量119.8亿千瓦时。其中水电设备利用时长达到3500个小时,风电发电设备利用时长为2100小时,创历年新高。

在电力消费总量相对较大的我国中、东、南部地区,国家“十三五”发展规划也提出要加快发展中东部及南方地区分散式风电、分布式光伏发电。近年来,在一些东部沿海省份,分布式光伏发展速度较快,在上海、广东等省份光伏装机容量中已处于绝对主导地位,更有人说2017年分布式电站建设将会“大规模爆发”。在“政府引导、市场运作、统一管理”的模式下,不仅发挥了众多工业园区厂房屋顶资源丰富的优势,而且工商业平均电价和煤电脱硫标杆上网电价在国内均属较高水平。

构建全球能源互联网,可以满足清洁能源大规模开发、大范围配置的需要,实现产、供、销一体化,使能源资源丰富地区将清洁能源优势转化为经济优势,解决长期困扰人类发展的能源和环境问题。为了实现这样一个远大而宏伟的目标,陕西已经在路上。

与传统及集中式发电相比,分布式发电具有环境污染小、投资少,建设周期短、灵活性高等优点。然而,分布式光伏发电并网,加大了其所在区域的负荷预测难度,改变了原有负荷增长模式。大量的分布式电源的接入,使配电网的改造和管理变得更为复杂。

国网北京经济技术研究院副院长韩丰认为,面对大规模接入的分布式电源和多元化负荷,配电网规划建设必须要坚持统一规划、统一标准,推行模块化设计和标准化建设,积极引导分布式电源、多元化负荷与配电网协调、健康发展。

大数据分析、机器学习和预测是能源互联网实现生命体特征的重要技术支撑。能源互联网通过整合运行数据、天气数据、气象数据、电网数据、电力市场数据等,进行大数据分析、负荷预测、发电预测、机器学习,打通并优化能源生产和能源消费端的运作效率,需求和供应将可以进行随时的动态调整。

在智能电网的基础上,不断提高能源系统的灵活性和接纳能力,各类能源间的互补、替代、耦合和协调将日益深化,一次能源的多能互补将是我国能源供给方式的重要特征。

特高压电网是提高大规模电源能效的关键

大力发展新能源,需要将大规模集中开发与分布式发展相结合,提高利用效率。我国水能、风能、太阳能资源主要分布在西北地区,但受当地负荷需求小、网架薄弱、调峰资源有限、跨区输电能力不足等因素制约,难以有效消纳。依托大电网,充分利用不同区域负荷特性差异,实现能源开发综合效益最大化。突破清洁能源富集地区本地消纳能力有限的制约,加快大型新能源基地外送通道的建设,在全国范围内消纳清洁能源发电。

大型新能源基地外送主要通过特高压电网输送通道。作为全球能源互联网的骨干网架,自2009年我国第一条交流特高压输电线路投运至今,特高压线路输送容量不断突破,大范围优化配置资源能力大幅提升。据国家电网公司发布的数据,截至2016年初,国家电网公司已经建成“三交四直”特高压工程,在建“四交五直”工程,在运在建和获得核准线路长度达2.88万千米。特高压输送技术进步,特高压电网逐步建成,电力长距离传输将没有地区和国界的差别,电力资源在全球更大范围内的优化配置变得更加便利。

电能替代改善能源终端结构

在能源消费上实施电能替代,以电能替代煤炭、石油、天然气等化石能源,提高电能在终端消费中的比重,尽快实现电能替代,是从需求端主动改善能源消费结构,进而促进电力系统能效的整体优化。

2016年5月,国家发展改革委、国家能源局与有关部门联合印发了推进电能替代的指导意见,指出电能具有清洁、安全、便捷等优势,实施电能替代对于推动能源消费革命、落实国家能源战略、促进能源清洁化发展意义重大。电能替代重点领域包括,生产制造领域的电锅炉、电窑炉、电灌溉,交通运输领域电能替代燃油,北方地区集中管网覆盖范围以外居民采暖等。

“十三五”期间,我国将全面推进上述领域的电能替代,实现能源终端消费环节替代散烧煤、燃油消费约1.3亿吨标煤,带动电煤占煤炭消费比重提高约1.9%,带动电能占终端能源消费比重提高约1.5%,促进电能消费比重达到约27%。根据《中国可再生能源发展路线图2050》报告,到2050年,我国终端能源消费量为32亿吨标准煤,电力占整个终端能源消费60%以上。

风、光资源是大自然赋予人类的宝贵财富,大规模利用风、光等清洁能源是人类能源利用的重大进步。随着工业技术水平不断提高,风电、太阳能发电的利用率、稳定性进一步提高,电价水平将降到市场合理水平。

2016年11月4日,应对气候变化的《巴黎协定》正式生效,对人类能源利用的新发展开启了新篇章。走清洁发展的道路,已经成为我国、世界和人类社会的共同选择。不论是作为我国首个智能电网综合示范区所在地的中新天津生态城,从可再生能源并网、新能源公共交通,到智能家居、分布式发电,智能电网的建设蓝图正一步步实现;还是苏州建设国际能源变革发展典范城市的战略构想初步成型,将推动全球能源互联网战略思想在苏州率先落地,打造能源清洁、绿色、高效发展的“苏州样板”;亦或是华锐风电张北坝头风电场“互联网+智慧风能”在提高发电量和运维效率上的管理模式的突破,可以设想,作为优化电力系统能效的重要手段——能源互联网必将是未来电力工业发展的主形态。

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