構建能源互聯網 應促進“兩網”融合發展

發布日期: 2019-11-20 信息來源: 楊明麗

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        核心提示 11月15日,國網經濟技術研究院、清華大學電機系、清華四川能源互聯網研究院在京共同主辦經研論電·2019年“三型兩網”創新發展研討會。參會代表圍繞“推進能源互聯網規劃引領 促進‘兩網融合’高質量發展”主題碰撞智慧,為“三型兩網”建設、電力系統高質量發展和能源轉型獻計獻策。

  電力系統是

  未來能源系統的核心

  習近平總書記提出的“四個革命、一個合作”能源安全新戰略,引領我國能源發展進入了新時代。推進能源生產和消費革命,構建清潔低碳、安全高效的能源體系,是整個能源行業共同的使命。

  當前我國已進入高質量發展階段,作為關系國計民生的重要基礎性產業,能源行業同樣面臨著如何實現高質量發展的挑戰。

  結合能源轉型的大趨勢,國家電網公司2019年年中工作會議明確提出,到2050年我國能源發展將實現“兩個50%”,即非化石能源占一次能源消費比重超過50%,電能占終端能源消費比重超過50%。這將對能源電力發展產生深刻影響。

  “展望未來,能源系統的核心是電力系統。在能源轉型中,電能將占據更加重要的位置?!敝泄こ淘涸菏?、國家電網公司副總工程師郭劍波在經研論電·2019年“三型兩網”創新發展研討會上表示。

  國網經濟技術研究院董事長、黨委書記潘爾生在研討會上分析,從消費側看,未來終端能源消費總量預計呈現先增加后減小的趨勢,到2050年基本與2018年持平,而終端電能消費占比由2018年的25.5%提升到2050年的超過50%。

  從供給側看,非化石能源消費由2018年的14.3%提升到2050年超過50%,意味著增量消費需全部由非化石能源滿足,存量消費中化石能源還要壓減30%以上。這也意味著,未來進一步推動能源清潔化,關鍵要大力發展非化石能源發電。

  “‘兩個50%’的目標將給電網運行帶來巨大挑戰?!迸碩?。未來電力負荷將持續增長,電力供應壓力長期存在;具有很強隨機性、波動性的新能源大規模并網,轉動慣量、電壓支撐、波動性、電力電子化等問題逐漸凸顯;電網運行效率還面臨下降風險。

  面對這樣的挑戰,來自國內能源電力企業和高校的專家和學者,紛紛就能源變革下的電力系統發展提出建議。

  郭劍波強調,在能源轉型的大趨勢下,電力系統更加應當注重轉型及規劃設計?!暗緦ο低車姆⒄掛履茉醇惺膠頭植際椒⒌綺⒅胤⒄?、互為補充,要將遠距離國內跨區、洲際輸電和柔性直流電網并重,要推動高效率、智能化用電?!彼菇ㄒ椋旱緦ο低徹婊悸竅低橙萘扛呷哂?、輔助服務增加、安全性約束以及市場化改革等因素,同時考慮源荷強時空不確定性引起設備利用率的不確定等;要研究適應能源轉型的法律法規、技術規范;要強化國家層面的規劃及其強制性作用,采用市場化手段決策。

  清華大學副教授張寧表示,未來的能源系統將是對綜合能源系統的集成及應用,需要做好建模與規劃:“通過氣、熱等儲能形式的引入,可提升電力系統靈活性,消納更多可再生能源;通過不同品位能源的梯級利用,可提高終端能源利用效率,具有重要的經濟價值和社會價值?!?/p>

  推進“三型兩網”建設

  構建能源互聯網

  近年來,隨著互聯網、大數據、智能電網、電動汽車等能源互聯網領域的創新日益活躍,能源消費結構得到了持續優化,電力占終端能源能源消費比重持續提升。

  今年年初,國家電網公司順應能源革命和數字革命發展浪潮,提出了“三型兩網、世界一流”戰略目標,推動堅強智能電網與泛在電力物聯網融合發展。

  “兩網”融合發展是電網轉型升級的必由之路,成為研討會代表們的共識。

  “能源互聯網是能源與信息技術的深度融合,是推動能源電力高質量發展,實現能源、電力清潔低碳安全高效的重要途徑和抓手?!迸碩?,“泛在電力物聯網擁有普遍受益的價值體系,其中促進電網提質增效、推動能源低碳轉型的價值追求將有力支撐‘兩個50%’目標實現?!?/p>

  我國能源資源和用能需求呈現逆向分布,大部分風、光等可再生能源資源都集中在西北地區?!耙迪址腔茉湊家淮文茉聰馴戎爻?0%的目標,我們西北電網應該是個主戰場。預計未來西北新能源裝機可能會達到10億千瓦級,是目前裝機的10倍以上?!憊鞅狽植康骺刂行南低吃誦幸淮Ω貝Τせ舫?。他表示,隨著電力電子化設備規模不斷擴大,送端電網元件耦合程度更加復雜、精準感知難度增大、電力平衡難度加大,要求電網必須采用泛在電力物聯相關技術,以柔性化的手段應對能源轉型的需求。

  雄安,正堅持“世界眼光、國際標準、中國特色、高點定位”的規劃理念,致力打造未來之城。國家電網公司正在雄安新區穩步推進以綠色引領、智慧共享、安全穩定為愿景的能源互聯網建設。

  雄安新區供電公司副總經理丁斌在研討會上介紹了如何基于“三型兩網”開展雄安能源互聯網規劃建設。歷經兩年,雄安供電公司匯聚了一大批系統內外優勢資源,扎實推進能源互聯網建設。按照“三型兩網”建設思路,該公司以全面信息感知和終端應用便捷靈活為主,實現綠色堅強智能電網和泛在電力物聯網“兩網”融合;搭建特高壓交直流為網架、“北風南水”的供電格局,配電網按照差異化建設原則,實現縱向源網荷儲協調、橫向多能優化互補。

  “能源互聯網與雄安智慧城市建設相契合,實現4個方面、16類場景、6大類數據全面感知,對內涵蓋企業運行、運營和客戶服務3個板塊10個業務域,對外涵蓋綜合能源服務平臺等5個業務域……”丁斌介紹,城市智慧能源管控系統(CIEMS)、智慧工地管控系統(EIM)及低壓直流生態已經形成系列產品并在雄安落地應用。

  擁抱數字化轉型

  推動電力物聯網發展

  “2018年,中國整體數字經濟的規模已經達到近31萬億元,約占GDP的三分之一。同比來看,美國差不多是21%、22%左右,世界平均水平差不多在12%~13%。所以說中國在這個領域已經領先于世界?!被際跤邢薰局悄蓯縈氪媧⒘煊蚋弊懿枚吃諮刑只嶸纖?。

  董斐表示,擁抱數字化轉型已經成為諸多行業的共識,傳統行業正在逐步成為數字化主戰場。比如在交通、電力領域,隨著數字化的不斷深入,人們已經意識到數據成為新的生產資料,智能成為新的生產力,越來越多的企業將數據基礎設施建設作為數字化、智能化的一個關鍵。

  清華大學教授沈沉表示,在當前能源革命和數字革命的發展浪潮下,探索應用數字孿生技術,將有效助力能源互聯網發展。

  他介紹,能源互聯網是以電力系統為核心,利用可再生能源發電技術、信息技術,融合電力網絡、天然氣網絡、供熱/冷網絡等多能源網以及電氣交通網形成的能源互聯共享網絡。因構成網絡多,特性差異大,不同能源子系統間耦合關系復雜,能源互聯網的規劃、運行和控制面臨大量難題。能源互聯網數字孿生是充分利用能源互聯網的物理模型、先進計量基礎設施提供的在線量測數據、能源互聯網的歷史運行數據,集成電氣、流體、熱力、計算機、通信、氣候、經濟等多學科知識進行的多物理量、多時空尺度、多概率的仿真過程,通過在虛擬空間中完成對能源互聯網的映射,反映能源互聯網的全生命周期過程。

  “能源互聯網數字孿生融合了物聯網技術、通信技術、大數據分析技術和高性能計算技術,具有可視性、可預測性、可假設性、可解釋性和可互動性等特點,有助于解決當前能源互聯網發展面臨的技術問題?!鄙虺了?。清華大學電機系和清華四川能源互聯網研究院共同針對交直流混聯電力系統開發了基于數字孿生技術的全電磁暫態云仿真平臺——CloudPSS,針對能源互聯網規劃設計了能源互聯網規劃云平臺——CloudIEPS。

  在研討會上,還有不少代表圍繞電力物聯和設計創新展開了豐富對話?;嵋槿銜?,電力物聯是未來電網的發展趨勢,設計創新是如今電網的建設要道。多站融合、互聯互通、能源互聯、協同創新是電力系統發展的基本方向。數據是核心,綠色、融合是導向,開放、共享是目標。

  在電力物聯技術方面,國網經研院設計中心副主任李本良介紹了基于物聯網思維的電力基礎設施共享設計技術。在共享型企業建設中,輸電線路、變電站作為電力基礎設施,都可以與外界共享。比如,輸電桿塔可以與氣象、消防等行業共享,開展各種氣象數據監測、 防火視頻監測等,而遍布廣泛的變電站也可以成為與儲能站、充電站、通信基站、北斗基站等共同建設的共享型變電站。這些都將進一步推動泛在電力物聯網發展,廣泛連接內外部、上下游資源和需求,助力打造能源互聯網生態圈。

  在配電網發展建設討論中,浙江大學教授江道灼分析,我國電力系統面臨著日益增長的用電需求和對電能質量的要求,且呈現出非線性化、多樣化的負荷特點,規范化配置、區塊化分布、微網組合成網是未來的配電網新形態。他和團隊構想了一種蜂巢狀有源配電網,并正在開展關鍵技術研究,以期打造堅強的網絡架構,讓供電可靠性更高、消納新能源能力更強、擴展靈活性更高,并助力更好地實現電力市場化。 

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