发展智能电网是推动能源变革和第三次工业革命的必由之路

2014-1-5 19:36| 编辑:电工学习网| 查看: 7621| 评论: 0

从历史进程看，建立在化石能源传统利用方式基础上的工业文明已经难以为继，第三次工业革命应建立在可持续供应的能源基础上。以电为中心转变能源开发利用方式，已成为全球能源发展的战略方向，今后的能源变革都将围绕更清洁更经济的发电、更安全更高效的配置、更便捷更可靠的用电展开，由可再生能源转换而来的电能全面取代化石能源只是时间问题。
电力广泛应用，必须依靠电网来实现。1886年，美国西屋公司建成了世界上第一个交流输电系统，从此世界电网遵循电压等级由低到高、联网规模由小到大、配置能力由弱到强、自动化程度越来越高的客观规律快速发展，可划分为三个阶段。一是初级电网阶段（从19世纪后期到20世纪中期），主要是基于早期控制技术、小机组发电技术，以低电压、弱联系为特征，以城市或局部区域电力配置为主的小型孤立电网。二是互联电网阶段（从20世纪中期到20世纪末），主要是基于现代控制技术、大机组稳定发电技术、大规模远距离输电技术，以高电压、强互联为特征，具有全国或跨国电力配置能力的大型同步电网。三是智能电网阶段（从本世纪初开始），基于新能源技术、分布式发电技术、大规模储能技术、超远距离超大规模输电技术、信息网络技术和智能控制技术的快速发展，世界电网进入智能电网发展阶段。
未来的智能电网，是网架坚强、广泛互联、高度智能、开放互动的“能源互联网”。网架坚强，是指电网规划科学、结构合理、安全可靠、运行灵活，适应风电、光伏发电、分布式电源大规模接入，适应供用电关系灵活转换，具有强大的资源配置能力。主网架的电压等级包括特高压、超高压、高压等。广泛互联，是指互联既跨地域，也跨行业。洲际骨干网架、国家骨干网架、地区电网、配电网、微电网协调发展、紧密衔接，构成广泛覆盖的电力资源配置体系；电网、互联网、物联网等相互融合，构成功能强大的社会公共服务平台。互联的广泛性带来了资源配置的广泛性，既广泛配置电力资源，也广泛配置其他公共服务资源。高度智能，是指广泛使用信息网络、广域测量、高速传感、高性能计算、智能控制等技术，发电、输电、变电、配电、用电和调度六大环节高度智能化、自动化运行，自动预判、识别大多数故障和风险，具备故障自愈功能。开放互动，是指发挥电网的网络市场功能，构建开放统一、竞争有序，在能源资源配置中起决定性作用的电力市场体系，促进用户与各类用电设备广泛交互、与电网双向互动，能源流在用户、供应商之间双向流动。
智能电网是承载第三次工业革命的基础平台，对第三次工业革命具有全局性的推动作用。
一是推动能源开发方式变革。地球的可再生能源资源十分丰富。世界能源理事会估算，全球陆地风电资源超过1万亿千瓦，太阳能资源超过100万亿千瓦，还有丰富的海洋风能、水能、生物质能、潮汐、地热资源，都可以转化为电能加以利用。智能电网基于新能源发电技术和大规模储能技术，对间歇式、不稳定电源大规模接入的适应性更强，能支撑风能、太阳能大规模开发，推动能源开发从化石能源向清洁能源转变。同时，在智能电网中，千家万户都可以开发利用风能、太阳能，能源生产模式从以集中生产为主，向集中生产与分布式生产并重转变。
二是推动能源配置方式变革。经过上百年开发，世界许多国家的能源基地与负荷中心的距离越来越远，风能、太阳能资源也主要集中在远离负荷中心的严寒、酷热及沙漠、戈壁等地区。智能电网基于超远距离超大规模输电技术，能源配置范围更广、能力更强，只有通过智能电网才能实现这些能源基地的大规模开发，实现能源从就地平衡向大范围优化配置、更大范围统筹平衡转变。
三是推动能源消费方式变革。随着分布式电源加快发展，越来越多的用户拥有能源供应商与消费者的双重身份，发用电关系灵活转换。智能家电广泛普及后，用户的智能用电和互动服务需求越来越高。传统电网的电力流只能从供应侧向需求侧单向传输，难以适应这些新的需求。只有基于信息网络技术和智能控制技术的智能电网，才能适应能源消费的新变化，推动能源消费从单向接收、模式单一的用电方式，向互动、灵活的智能化用电方式转变。
四是推动生产生活方式改变。智能电网对未来社会影响的范围之广、程度之深，将远远超出我们的想象。基于智能电网的清洁能源大规模开发利用，将推动生产生活的低碳化；智能电网与物联网、互联网等深度融合后，将构成价值无法估量的社会公共平台，能源供应、信息通讯、家政医疗、物流交通、远程教育、电子商务等各方面的服务都可以基于这个平台，实现公共服务集成化；智能电网将支撑智能家庭、智能楼宇、智能小区、智慧城市建设，推动生产生活智慧化。
五是推动战略性新兴产业发展。与传统的互联电网相比，智能电网技术密集型特征更加突出，对新能源、新材料、智能装备、电动汽车、新一代信息产业，具有很强的带动作用。欧美发达国家已将发展智能电网纳入国家战略，欧盟将发展智能电网作为新兴经济的重要支柱，估算未来20年的建设投资规模将达到5000亿欧元；美国将智能电网作为实现经济复苏的战略性基础设施，估算未来20年的建设投资规模达到1.5万亿美元。我国规划确定的20项战略性新兴产业重大工程，绝大多数与智能电网密切相关。

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