智能電網相關技術是應對能源環境問題的有效途徑

　　能源和環境問題是本世紀最具挑戰性的問題之一，為了應對這一挑戰，開發和利用可再生能源成了世界各國的共同選擇。在這種大背景下，電力行業也意識到僅靠傳統、常規的電力技術和手段，難以解決越來越多新能源接入的問題。所以近年來，智能電網技術，尤其是作為智能電網技術重要組成部分的可再生能源發電及并網技術等逐漸成為了業界研究的熱點。

　　智能電網技術不論從理論層面看還是從實踐層面看，都能更好地讓可再生能源接入電網。當前可再生能源接入包括很多技術，有些技術不是常規的，有一些是新的。比如說智能電網技術里面的儲能技術。由于可再生能源發電是間歇性的、隨機的和難以控制的，所以加入儲能技術后可以更好地協調能源利用的供需平衡，如抽水蓄能、電池儲能、超導、壓縮空氣、飛輪等等，這些儲能技術有的目前還處于研究階段，有的已經得到了少量開發，有的則已經投入了正式使用，它們的成熟度不一樣，此其一。其二是需求側管理（DSM）或需求側響應（DR），通過利用通信和信息技術，并采用技術、經濟和行政等手段，維持發電側和需求側的供需平衡。一旦發電量不足，便能適時通知用戶減少用量或變化用電方式，或者利用價格變化進行相應的調節控制。其中，利用高級計量系統（AMI）是完成需求側響應的一項重要手段，此外還有電力電子技術等。鑒于可再生能源的接入會對電網造成一定影響，我國利用了柔性交流輸電系統（FACTS）技術，通過移相器、電力電子等手段以適應潮流的多變性。再比如說海上風電，由于輸電距離和輸送容量等的限制，大容量、長距離輸送離岸風電不能用交流電纜，因為交流電纜最長傳輸距離一般為四、五十公里。為了應對這種情況，我們便利用海底電纜、基于VSC的高壓直流輸電、IGBT等技術進行解決。

　　需客觀看待電動汽車充電對電力系統造成的影響

　　到目前為止，電動汽車的充電模式主要有以下四種：1）VOG模式（單向無序電能供給），在此模式下，電動汽車接入電網即可立即充電；（2）TC--Timed Charging模式（單向有序電能供給），在此模式下，電動汽車可以在給定的時刻開始充電；（3）V1G模式（電動汽車充電受電網控制），在此模式下，電動汽車可以與電網進行實時通信，優化充電安排、提高電網效率，在電網允許時刻進行充電，弊端是不能向電網反饋送電；（4）V2G模式（雙向有序電能供給），在此模式下，電動汽車可以作為電能存儲設備、備用電源設備等，與電網的[FS:PAGE]能量管理系統通信并受其控制，實現電動汽車與電網間的能量轉換（充、放電）。

　　我們應該用辯證的眼光看待電動汽車充電的利弊，一方面，如果合理利用和控制電動汽車充電，便可使其削峰填谷的作用得到充分發揮，給電網負荷帶來積極的調節；另一方面，它給電力系統帶來的負面影響同樣不容小覷，其中主要體現在以下幾個方面：無計劃的臨時性快充對電網產生短時性負荷沖擊；電動汽車通過逆變向電網供電，不可避免給電網帶來反向潮流、電壓變化、電能質量問題和無功功率平衡問題；給電網的規劃和調度運行帶來新的問題，尤其是配電網規劃和運行等。

　　舉個例子，目前我國汽車保有量約為1億輛，假設到2030年時我國汽車保有量為3億輛，而電動汽車為6000萬輛，占其中的五分之一，每輛電動汽車充電功率為10千瓦，極端情況下同時充電，則總充電功率將達到6億千瓦，將占2030年時電網裝機總容量24億千瓦的1/4,如果不對此加以協調并采用相關技術手段有效控制，而無序地同時充電的話，將會出現"峰上加峰"的情況，從而增大電網調峰難度，加大輸配電網建設的壓力，降低發電機組和電網的運行效率。因此，在智能電網建設過程中，我們應把對電動汽車充放電運行模式的研究作為一項工作重點，充分利用電動汽車作為時間上可平移負荷的特點，依靠智能電網中所支持的需求側響應，在一定程度上削峰填谷、平滑負荷曲線，提高設備利用效率、降低系統損耗。再比如，電動汽車充電站屬于諧波源負荷，其產生的諧波主要是6k±1次諧波，如果這些諧波電流注入公用電網，將導致電網損耗增加、設備過熱及壽命損失、對控制和通信電路的干擾，同時會造成電壓畸變、功率因數下降， 影響電網中的電能質量水平及其他用電設備的正常運行等。因此，只有正視電動汽車充電給電網帶來的負面影響，采取積極的手段盡量抑制諧波進入公用電網，才能最大化保障電網的安全、經濟運行。

　　多方面協調配合為可再生能源并網創造條件

　　隨著可再生能源產業規模的不斷擴大，我國可再生能源發展面臨的問題也逐步凸顯，尤其在風電等新興可再生能源發電并網方面，更是困難重重。由過去主要來自技術水平、產業發展能力方面的約束，轉變為來自市場機制、發展體制方面的制約，要破解可再生能源的并網難題，需要多方面的協調配合。

　　首先要有序接入。因為廠網分開之后，當前存在無序發展的情況，有些地方的風電建設超出了高壓電網建設的速度。風電等新能源的建設要和線路建設相配合。第二，增加儲能。儲能[FS:PAGE]技術對智能電網改善電能質量、提高可再生能源接入起著重要作用。具有間歇性、不穩定性的可再生能源發電會影響電網的運行。以風能為例，電力系統的運行人員雖然通過風力發電預測技術來協助調度，但預測的誤差是無法避免，而且在風電變化大的情況下，即使預測精確，仍需要具備一定的儲能手段。應用儲能技術，可大大增加風力發電的信用度。第三，可再生能源要與常規能源協調發展。要在政府政策基礎上，協調好風電等新能源與傳統火電能源的關系，雙方要形成互補。當然，在滿足接納全部可再生能源發電電量的前提下，常規能源發電（如煤電）的經濟性和效率會有一定程度的下降。另外，對風電間歇性和不穩定性而言，需要加強風電功率的預測工作，同時，風電的制造廠家也需要提高性能技術——低電壓穿越技術，避免事故的多發以及由事故引發的風力發電機跳閘，進而影響供電和系統穩定性能。此外，我們還應學習丹麥的經驗，增強聯絡線輸送功率的能力。

　　風電和光伏發電要堅持分散和集中相結合的原則，盡可能就地消化。當前我國是以集中式的風力發電為主，而國外如日本等則是以分散式的太陽能光伏發電為主。隨著未來我國風電所占比例的逐漸上升，尤其是當風力發電和太陽能發電所占比例超過30%時，我們甚至可以考慮利用風能、太陽能通過制作氫，作為燃料電池的燃料，以供發電。這也是國外某些發達國家正在探討的技術路線之一。

　　微網技術是發揮分布式發電供能系統效能的最優途徑

　　微網技術是解決分布式發電的最好技術，它可以將對配電網的影響減到最小，同時將對用戶自身的供電可靠性提高到最大程度，其重要性不言而喻。現有研究和實踐已表明，將分布式發電供能系統以微網的形式接入到大電網并網運行，與大電網互為支撐，是發揮分布式發電供能系統效能的最有效方式。在微網系統中，用戶所需電能由風力發電系統、光伏發電系統、燃料電池、以天然氣和沼氣等為燃料的冷/熱/電聯供系統（CCHP），通過微電網來提供，往往可同時滿足用戶供熱、供冷和供電的需求。這種綜合的用能方式比常規的方式效率要高，一般不考慮余熱利用的發電效率為30%左右，如果將余熱加以利用的話，就可以將總效率提高到70%-80%,使我們充分達到節能和合理用能的目的。

　　目前，由于條件的制約，微網相關工作在我國海島、鄉村邊遠地區的應用要相對多一些。當然，就微網在城市的發展而言，我國也抱以同樣的重視，天津生態城建設就是在這方面很好的探索。隨著未來天然氣、風能、光伏等[FS:PAGE]清潔能源的分布式發電的并網需求的不斷增多，人們對城市微網的需求還將逐漸增大。

　　此外，隨著微網技術的不斷發展，電力電子設備在微網當中的應用也將逐漸增多，這可能會造成一些特殊的問題，同樣值得我們引起重視。比如說它會產生一些諧波，造成電能質量下降，影響繼電保護的動作等等。原先的分布式發電基本上采取就地控制的辦法，現在由于通訊系統、光纖技術、電力系統技術等的不斷提高，加強通訊系統建設的可行性大為增加。通過加強微電網通訊和信息方面的相關技術，有助于解決微電網中控制、保護中遇到的一些難題，從而提高電能質量和電網的安全穩定運行性能。