作者:倪思洁 来源:科学网 www.sciencenet.cn 发布时间:2017/9/13 13:32:59
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华北电力大学电气与电子工程学院院长李庚银:
用新一代电力系统解决新能源并网输送难题

 

电力系统,被称为地球上最复杂的人造系统。风电、太阳能等新能源的加入,使这个复杂系统更加令人“头痛”。

“大规模风电、太阳能光伏电站是靠天发电的,不像火电可以被灵活控制。它们的输出功率具有随机波动性和不可准确预测性,造成了电力系统的调度运行非常困难。”9月12日,华北电力大学电气与电子工程学院院长李庚银在“产业前沿技术大讲堂”上说。

在我国,新能源的储量非常丰富,特别是风电和太阳能发电,都具有大规模开发的可行性。按照李庚银的估计,到2020年新能源会占到能源消费的15%左右,已经成为重要的“替代能源”;到2030年预计新能源将占能源消费的25%左右,成为“主流能源”;到2050年,这一比例将会达到40%左右,新能源将成为“主导能源”。

然而,新能源发电领域早已冰火两重天。一方面,风电、太阳能发电得到追捧,大力开发包括风能、太阳能、生物质能、核能在内的新能源,早已成为实现能源和环境可持续发展的必然选择;另一方面,电源结构性矛盾非常突出,缺少快速响应新能源电力随机波动性的调峰能力,大规模新能源电力的消纳面临挑战,弃风、弃光现象严重。

除了入网问题外,输送也让电力系统变得更复杂。“我们的能源基地,无论是传统的火电、水电,还是新能源电力,大部分集中在西南、西北、华北北部、东北,而电力负荷中心基本都在东南沿海地区,于是西电东送成为必然趋势,而这种大容量、远距离的输送,使得电力系统的运行控制变得非常复杂。”李庚银说,目前,我国在建和建成的最远输电距离已经超过三千公里。

在传统电力生产格局受到挑战的情况下,科学家提出了一个新概念——系能源电力系统。李庚银介绍,电力系统要在随机波动的负荷和随机波动电源之间,实现能量的供需平衡,其结构形态、运行控制方式以及规划建设、管理都会发生根本性的变革,所以形成了以新能源电力生产传输消费为主体的新一代电力系统,即新能源电力系统。

这并不是我国仅有的概念。2008年,德国提出了国家级能源互联网项目“E-Energy”,利用信息和通信技术开发新的解决方案,以满足未来以分布式能源供应为主的电力系统需求。针对可再生能源的日益普及,美国能源部也提出了FREEDM项目,其理念是在电力电子、高速数字通信和分布控制技术的支撑下,建立具有智慧功能的革命性电网构架,吸纳大量分布式能源。

对于“新能源电力系统”,我国科学家要研究的内容还不少。“我们要从电网的响应、电源的响应、负荷的响应三个角度挖掘其内涵。”李庚银说,从电网的角度,要研究新型电网结构,包括特高压输电、电网智能调度及控制安全防御等;从电源的角度,要研究电网友好型先进发电技术、多能源互补和火力发电的产业运行等;从负荷的角度,要研究可平移负荷资源的利用与储能、新型用电方式和供需机制等。

“现在,这个研究工作还是在理论研究阶段、方法研究阶段,没有形成能够在电力市场应用的产业化软件,但是我们有一些计算实例,希望在未来几年能够进一步得到企业的支持。”李庚银说。

据悉,产业前沿技术大讲堂由中国科协企业工作办公室和北京市科协联合主办,中关村天合科技成果转化促进中心承办,自2016年以来已举办了18期。

 
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