2015年9月,國家主席習近平在聯合國發展峰會上倡議探討構建全球能源互聯網,推動以清潔和綠色方式滿足全球電力需求,讓全球各界對于全球能源互聯網構想的關注達到了新高度。同時,也讓時任國家電網公司董事長、黨組書記劉振亞于同年2月發布的《全球能源互聯網》——讓未來以“智能電網+特高壓電網+清潔能源”為核心的全球能源互聯網發展構思向前邁出了一大步。
一年多來,全世界能源行業快速發展,其中新能源保持持續增長勢頭,風電、光伏表現尤為突出。5月15日,人類能源利用歷史上的一件里程碑事件:德國第一次實現全國電力需求幾乎全部由可再生能源供應。近年來,我國的風電、光伏等新能源產業發展迅猛,華北、西北和東北的“三北”等風光資源富集地區尤其顯著。截至2016年6月底,全國風電裝機達到1.4億千瓦。2016年國家能源局下達的全國新增光伏電站建設規模近2000萬千瓦。
然而,一方面是堅定選擇清潔能源利用的未來和全力推進新能源電源建設,另一方面的情況卻讓新能源投資者們心存近憂。根據中電聯《2016年度前三季度全國電力供需形勢分析預測報告》數據,全國6000千瓦及以上電廠風電發電量增長26.8%,設備利用小時1251小時,同比降低66小時;與上年同期相比,新疆、寧夏和甘肅風電設備利用小時同比分別降低388、358、105小時,“三北”地區部分省份棄風情況仍然較為嚴重。并網太陽能發電裝機容量翻倍增長,太陽能發電設備利用小時降幅擴大:全國6000千瓦及以上電廠并網太陽能發電量460億千瓦時,同比增長63.4%;全國并網太陽能發電設備利用小時889小時,同比降低107小時,其中寧夏、新疆和青海降幅超過100小時,西北地區部分省份棄光情況較為突出。嚴重超出消納能力的新能源爭相上網,大規模新能源消納已成為中國和世界的難題。
1、智能電網為分布式能源和微電網提供了堅實基礎
在電力消費總量相對較大的我國中、東、南部地區,國家“十三五”發展規劃也提出要加快發展中東部及南方地區分散式風電、分布式光伏發電。近年來,在一些東部沿海省份,分布式光伏發展速度較快,在上海、廣東等省份光伏裝機容量中已處于絕對主導地位,更有人說2017年分布式電站建設將會“大規模爆發”。在“政府引導、市場運作、統一管理”的模式下,不僅發揮了眾多工業園區廠房屋頂資源豐富的優勢,而且工商業平均電價和煤電脫硫標桿上網電價在國內均屬較高水平。
與傳統及集中式發電相比,分布式發電具有環境污染小、投資少,建設周期短、靈活性高等優點。然而,分布式光伏發電并網,加大了其所在區域的負荷預測難度,改變了原有負荷增長模式。大量的分布式電源的接入,使配電網的改造和管理變得更為復雜。
國網北京經濟技術研究院副院長韓豐認為,面對大規模接入的分布式電源和多元化負荷,配電網規劃建設必須要堅持統一規劃、統一標準,推行模塊化設計和標準化建設,積極引導分布式電源、多元化負荷與配電網協調、健康發展。
大數據分析、機器學習和預測是能源互聯網實現生命體特征的重要技術支撐。能源互聯網通過整合運行數據、天氣數據、氣象數據、電網數據、電力市場數據等,進行大數據分析、負荷預測、發電預測、機器學習,打通并優化能源生產和能源消費端的運作效率,需求和供應將可以進行隨時的動態調整。
在智能電網的基礎上,不斷提高能源系統的靈活性和接納能力,各類能源間的互補、替代、耦合和協調將日益深化,一次能源的多能互補將是我國能源供給方式的重要特征。
2、特高壓電網是提高大規模電源能效的關鍵
大力發展新能源,需要將大規模集中開發與分布式發展相結合,提高利用效率。我國水能、風能、太陽能資源主要分布在西北地區,但受當地負荷需求小、網架薄弱、調峰資源有限、跨區輸電能力不足等因素制約,難以有效消納。依托大電網,充分利用不同區域負荷特性差異,實現能源開發綜合效益最大化。突破清潔能源富集地區本地消納能力有限的制約,加快大型新能源基地外送通道的建設,在全國范圍內消納清潔能源發電。
大型新能源基地外送主要通過特高壓電網輸送通道。作為全球能源互聯網的骨干網架(通道),自2009年我國第一條交流特高壓輸電線路投運至今,特高壓線路輸送容量不斷突破,大范圍優化配置資源能力大幅提升。據國家電網公司發布的數據,截至2016年初,國家電網公司已經建成“三交四直”特高壓工程,在建“四交五直”工程,在運在建和獲得核準線路長度達2.88萬千米。特高壓輸送技術進步,特高壓電網逐步建成,電力長距離傳輸將沒有地區和國界的差別,電力資源在全球更大范圍內的優化配置變得更加便利。
3、電能替代改善能源終端結構
在能源消費上實施電能替代,以電能替代煤炭、石油、天然氣等化石能源,提高電能在終端消費中的比重,盡快實現電能替代,是從需求端主動改善能源消費結構,進而促進電力系統能效的整體優化。
2016年5月,國家發展改革委、國家能源局與有關部門聯合印發了推進電能替代的指導意見,指出電能具有清潔、安全、便捷等優勢,實施電能替代對于推動能源消費革命、落實國家能源戰略、促進能源清潔化發展意義重大。電能替代重點領域包括,生產制造領域的電鍋爐、電窯爐、電灌溉,交通運輸領域電能替代燃油,北方地區集中管網覆蓋范圍以外居民采暖等。
“十三五”期間,我國將全面推進上述領域的電能替代,實現能源終端消費環節替代散燒煤、燃油消費約1.3億噸標煤,帶動電煤占煤炭消費比重提高約1.9%,帶動電能占終端能源消費比重提高約1.5%,促進電能消費比重達到約27%。根據《中國可再生能源發展路線圖2050》報告,到2050年,我國終端能源消費量為32億噸標準煤,電力占整個終端能源消費60%以上。
風、光資源是大自然賦予人類的寶貴財富,大規模利用風、光等清潔能源是人類能源利用的重大進步。隨著工業技術水平不斷提高,風電、太陽能發電的利用率、穩定性進一步提高,電價水平將降到市場合理水平。
2016年11月4日,應對氣候變化的《巴黎協定》正式生效,對人類能源利用的新發展開啟了新篇章。走清潔發展的道路,已經成為我國、世界和人類社會的共同選擇。不論是作為我國首個智能電網綜合示范區所在地的中新天津生態城,從可再生能源并網、新能源公共交通,到智能家居、分布式發電,智能電網的建設藍圖正一步步實現;還是蘇州建設國際能源變革發展典范城市的戰略構想初步成型,將推動全球能源互聯網戰略思想在蘇州率先落地,打造能源清潔、綠色、高效發展的“蘇州樣板”;亦或是華銳風電張北壩頭風電場“互聯網+智慧風能”在提高發電量和運維效率上的管理模式的突破,可以設想,作為優化電力系統能效的重要手段——能源互聯網必將是未來電力工業發展的主形態。
來源:中國電力企業管理
圖片來源:找項目網