智能電網,是以物理電網為基礎,將現代先進的傳感測量技術、通信技術、信息技術、計算機技術和控制技術與物理電網高度集成而形成的新型電網。當今世界各國因經濟水平和發展戰略不同,智能電網建設的水平和側重目標亦不相同。
美國側重于利用可再生能源發電,以解決電網老化和設備更新升級等問題。歐盟擴大可再生資源利用,則將目標指向減少溫室氣體排放,提高能源利用效率。中國當前的目標,則是建設以特高壓電網為骨干網架,各級電網協調發展,具有信息化、自動化、互動化特征的堅強智能電網。
在發展可再生能源已成趨勢的今日,中國能源領域談論最熱門的話題,就是足以推動可再生能源持續健康發展的國家智能電網建設。無論是太陽能和風能的轉化與貯存,還是新能源汽車的電池,都需要動力電池的轉換。正因如此,智能電網的接入和并網才受到了行業內外前所未有的關注。
所謂可再生能源,即包括太陽能、風能、水能、地熱、潮汐、生物質能以及各種熱泵技術。而智能電網的發展前景,則很大程度上取決于清潔能源、可再生能源利用的充分程度。當前,能源利用效率問題是全世界無法回避的共同課題。世界各國對于可再生能源利用的平均水平不足1%,即便在歐盟等發達地區,也不足10%。眾所周知,我國長期采用較為粗放的經濟發展模式,與美國、歐盟相比,我國創造相同的GDP,還要多消耗5至7倍的能源。對此,國家電網公司近年來一直在致力于破解這一困局,為智能電網的普及應用探索出一條新路。
那么,智能電網與可再生能源究竟是什么樣的關系?
舉例而言,位于河西走廊西段的酒泉市素有“世界風庫”之稱。甘肅省近年來在此建設了我國首個千萬千瓦級風電基地——甘肅酒泉千萬千瓦級風電場,2010年底實現裝機容量550.45萬千瓦,風電發電量突破20億千瓦時,接近了三峽電站的發電量。但是風電的外送和并網問題一直是困擾風電發展的大難題,只有通過加快建設特高壓智能電網,才能提升對可再生能源的接納能力,為可再生能源的發展提供高效的發展平臺。
風力發電機雖然直接產生三相交流電,但是頻率會隨風速變化。若把風電輸進電網,第一步是把它整流成為直流電。在兩種情況下,都需要用變流器把直流電變成與電網頻率上嚴格同步、相位上準確匹配的交流電。這不但需要昂貴的設備,而且導致變流時能量損耗。由于風能的間歇性,特別風能的高峰時間與用電的高峰時間在大部分情況下不吻合,如果要使風能成為主要的能源,能量儲存是不可缺少的。
一般來講,可再生能源發電的分布式供能具有不穩定和不連續的特點,當并網的分布式能源的系統數量越多時,對電網的沖擊越大。而智能電網恰恰在這方面有著不可替代的優勢,它實現了規模電能儲存,做到了穩定、連續供電,其規模儲能單元起到了“電能銀行”的作用。
從上述稍顯晦澀的描述中,我們可以大致想象出一個畫面——以往城市中的鍋爐、煙筒將不復存在,冬季取暖的熱能和夏季空調的供電將絕大部分來自于太陽能、風能、地熱等可再生能源,甚至屋頂的自然光也可以通過導管導入地下車庫用來照明。人們將在智能電網的幫助下分享可再生能源對人類的厚愛。
恰如國際大電網組織秘書長科瓦爾在接受CBN記者采訪時所說,可再生電源的發展和提高能效,被看作是智能電網發展的主要因素。目前,中國已經擁有世界上最先進的電網設備,需要探索的只是如何將可再生能源并入電網,并安全使用電網的問題,即以清潔、高效、分布式為推進核心。只有在引進消化最新智能電網技術的同時,創新推廣最新智能電網產品,才是服務于未來、讓中國站在世界智能電網發展最前沿的終極路徑。