可再生能源与智能电网是什么关系?
在发展可再生能源已成趋势的今日,中国能源领域谈论最热门的话题,就是足以推动可再生能源持续健康发展的国家智能电网建设。无论是太阳能和风能的转化与贮存,还是新能源汽车的电池,都需要动力电池的转换。正因如此,智能电网的接入和并网才受到了行业内外前所未有的关注。
所谓可再生能源,即包括太阳能、风能、水能、地热、潮汐、生物质能以及各种热泵技术。而智能电网的发展前景,则很大程度上取决于清洁能源、可再生能源利用的充分程度。当前,能源利用效率问题是全世界无法回避的共同课题。世界各国对于可再生能源利用的平均水平不足1%,即便在欧盟等发达地区,也不足10%。众所周知,我国长期采用较为粗放的经济发展模式,与美国、欧盟相比,我国创造相同的GDP,还要多消耗5至7倍的能源。对此,国家电网公司近年来一直在致力于破解这一困局,为智能电网的普及应用探索出一条新路。
那么,可再生能源与智能电网究竟是什么样的关系?
智能电网,是以物理电网为基础,将现代先进的传感测量技术、通信技术、信息技术、计算机技术和控制技术与物理电网高度集成而形成的新型电网。当今世界各国因经济水平和发展战略不同,智能电网建设的水平和侧重目标亦不相同。美国侧重于利用可再生能源发电,以解决电网老化和设备更新升级等问题。欧盟扩大可再生资源利用,则将目标指向减少温室气体排放,提高能源利用效率。中国当前的目标,则是建设以特高压电网为骨干网架,各级电网协调发展,具有信息化、自动化、互动化特征的坚强智能电网。
举例而言,位于河西走廊西段的酒泉市素有“世界风库”之称。甘肃省近年来在此建设了我国首个千万千瓦级风电基地——甘肃酒泉千万千瓦级风电场,2010年底实现装机容量550.45万千瓦,风电发电量突破20亿千瓦时,接近了三峡电站的发电量。但是风电的外送和并网问题一直是困扰风电发展的大难题,只有通过加快建设特高压智能电网,才能提升对可再生能源的接纳能力,为可再生能源的发展提供高效的发展平台。
风力发电机虽然直接产生三相交流电,但是频率会随风速变化。若把风电输进电网,第一步是把它整流成为直流电。在两种情况下,都需要用变流器把直流电变成与电网频率上严格同步、相位上准确匹配的交流电。这不但需要昂贵的设备,而且导致变流时能量损耗。由于风能的间歇性,特别风能的高峰时间与用电的高峰时间在大部分情况下不吻合,如果要使风能成为主要的能源,能量储存是不可缺少的。一般来讲,可再生能源发电的分布式供能具有不稳定和不连续的特点,当并网的分布式能源的系统数量越多时,对电网的冲击越大。而智能电网恰恰在这方面有着不可替代的优势,它实现了规模电能储存,做到了稳定、连续供电,其规模储能单元起到了“电能银行”的作用。
从上述稍显晦涩的描述中,我们可以大致想象出一个画面——以往城市中的锅炉、烟筒将不复存在,冬季取暖的热能和夏季空调的供电将绝大部分来自于太阳能、风能、地热等可再生能源,甚至屋顶的自然光也可以通过导管导入地下车库用来照明。人们将在智能电网的帮助下分享可再生能源对人类的厚爱。
恰如国际大电网组织秘书长科瓦尔在接受CBN记者采访时所说,可再生电源的发展和提高能效,被看作是智能电网发展的主要因素。目前,中国已经拥有世界上最先进的电网设备,需要探索的只是如何将可再生能源并入电网,并安全使用电网的问题,即以清洁、高效、分布式为推进核心。只有在引进消化最新智能电网技术的同时,创新推广最新智能电网产品,才是服务于未来、让中国站在世界智能电网发展最前沿的终极路径。文章来源OFweek智能电网
智能电网是能够监测分析客户、电网设备及网络节点上电力流与信息流,控制电力流与信息流双向流动,实现电网自主优化运行的新型电力系统。
随着特高压输电技术以及互联网、物联网、云计算、大数据技术的发展,人们对智能电网的内涵、构架、作用的认识不断深化。国家发改委、能源局的《意见》中提到:
智能电网是在传统电力系统基础上,通过集成新能源、新材料、新设备和先进传感技术、信息技术、控制技术、储能技术等新技术,形成的新一代电力系统,具有高度信息化、自动化、互动化等特征,可以更好地实现电网安全、可靠、经济、高效运行。发展智能电网是实现我国能源生产、消费、技术和体制革命的重要手段,是发展能源互联网的重要基础。
国家电网公司对坚强智能电网的表述是:以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强电网为基础,以信息通信平台为支撑,具有信息化、自动化、互动化的特征,包含电力系统的发电、输电、变电、配电、用电和调度各个环节,覆盖所有电压等级,实现“电力流、信息流、业务流”的高度一体化融合的现代电网。也就是说,人可远程指挥调度解决问题,如分析问题、解决问题、发出指令的主体,构建无人值守+集中管控变电站。
可采用图扑软件构建轻量化的 3D 可视化场景,建立动态的数字化变电站模型,数字孪生变电站可视化系统。多维度呈现变电站运维场景,实现变电站运行状态实时监测,运维设备、控制系统和信息系统的互联互通。加强变电站设备的全状态感知力与控制力,增强变电站安全生产保障能力,提高运检精益管理水平。
也提供结合 GIS 地图展示所有变电站点位的解决方案,HT for Web GIS 产品的定位在于运用产品强大的可视化技术,将地理信息系统( Geographic Information System,GIS )的数据进行丰富的可视化展示,实现将数量庞大的变电站点位数据呈现在三维地图上。使用 GIS 的好处是可以通过多细节层次( Levels of Detail , LOD )的方式加载出更多地图细节,可以直接了解到每座变电站所处具体位置。
采用轻量化三维建模技术,根据变电站现场的 CAD 图、鸟瞰图、设备三视图等资料进行还原外观建模,实现可交互式的 Web 三维场景,可进行缩放、平移、旋转,场景内各设备可以响应交互事件。
截至2020年底,根据我国智能电网建设规划,我国已基本建成坚强智能电网建设,初步形成智能电网运行控制和互动服务体系。在“十四五”阶段中,我国将重点发展智能电网新能源体系建设。
智能电网建设规划实施以来电网投资额一直维持较高水平
2009年,中国正式启动智能电网计划,自此我国智能电网建设拉开了序幕。中国的智能电网被定义为“坚强的智能化电网”(Strong &Smart Grid)。在“2009特高压输电技术国际会议”上,国家电网公司首次提出了中国的智能电网发展规划,并确立了总体发展目标。国家智能电网规划的出台,不仅拉开了智能电网建设的序幕,更引领了我国电网系统的不断升级与建设发展。
在我国发展的早期阶段,我国电网在智能化投资的比例较低,但是随着智能电网的推进,智能化投资在电网投资中的比例显著提升。按照我国最初的规划,智能化投资在“十二五”期间的年均投资额是第一阶段的一倍,占电网投资比例也由6.2%提升到11.7%。
随着智能电网建设的展开,智能化投资将明显增加,二次设备投资占比将由目前的不足5%提升至12%-15%。根据规划,2009-2010年、2011-2015年以及2016-2020年三大阶段我国电网计划投资额分别是5510亿元、15000亿元和14000亿元,其中智能电网计划投资额为341亿元、1750亿元和1750亿元。
自2008年实施坚强智能电网建设以来,我国电网投资一直保持快速增长势头,从2010年的3410亿元增长到2018年的5373亿元,年均增速7.2%。在电力体制改革的大背景下,不论是社会形态和电网生态都对给电网企业及电力行业带来全新的挑战。积极转型,由粗放式发展转向集约化发展模式,正成为电网企业长期发展的首要任务。
2019年,电网投资进一步受到管控,全年电网工程投资完成额仅为4856亿元,同比下滑9.62%,为近四年最低。电网公司推行精准投资,意在压减低效投资。电网严控投资主要压的是基建,包括输电、变电、架空线入地,还有收益低且不能计入输配电价的储能,包括发电侧的抽水蓄能和电网侧的电化学储能。2020年电力设备行业受益 “新基建”,国家电网2020以来已经两次追加年度电网投资至4600亿元,发力特高压及电力物联网。
2020年智能电网引领提升阶段基本完成
根据规划,截至2020年,我国智能电网发展的引领提升阶段已经基本完成,基本全面建成统一的坚强智能电网,技术和装备也达到国际先进水平。
“十四五”着力构建现代新能源体系建设
2021年3月,《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》(下称“《纲要》”)发布,构建现代能源体系成为了我国下一阶段能源发展的首要任务。而在现代能源体系的框架下,加快电网基础设施智能化改造和智能微电网建设,提高电力系统互补互济和智能调节能力,加强源网荷储衔接,提升清洁能源消纳和存储能力,提升向边远地区输配电能力,推进煤电灵活性改造,加快抽水蓄能电站建设和新型储能技术规模化应用等智能电网相关推进政策也在《纲要》中有所体现。
—— 以上数据来源于前瞻产业研究院《中国智能电网行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》
1.
接入新能源,保障安全 首先风能、太阳能和海洋能等可再生能源,受季节、气象和地域条件的影响,具有不明显的不连续、不稳定性,而大规模的储能技术可以将不稳定的可再生能源拼接起来,转化为可靠稳定的能源供应。 其次,储能技术也是智能电网建设的坚强后盾,它不仅可以提高智能电网对可再生能源发电兼容量,同时也可以实现智能电网能量双向互动。新能源并入电网后,储能在功率上能够实现实时的平衡,能提升能源的消纳能力,削峰填谷,为能源安全再套上一层保护壳。
2.
合理调控,大大降低成本 在使用储能电池时,用“谷电”对储能系统充电,在高峰期应用于生产、运营,电能的利用效率高,不仅可以减轻电网负担,还可以降低运营成本。
智能电网是信息通信、自动化、能源等技术与传统电网高度集成而形成的新型智能化电网。包括发电、输电、变电、配电、用电、调度六个环节。
举例而言,位于河西走廊西段的酒泉市素有“世界风库”之称。甘肃省近年来在此建设了我国首个千万千瓦级风电基地——甘肃酒泉千万千瓦级风电场,2010年底实现装机容量550.45万千瓦,风电发电量突破20亿千瓦时,接近了三峡电站的发电量。但是风电的外送和并网问题一直是困扰风电发展的大难题,只有通过加快建设特高压智能电网,才能提升对可再生能源的接纳能力,为可再生能源的发展提供高效的发展平台。
2022年2月7日,远景动力电池制造基地二期项目在江苏无锡开工。无锡市委书记杜小刚,市委常委、江阴市委书记许峰,远景科技集团CEO张雷等一行出席了开工仪式。
据悉,远景动力电池制造基地二期项目将生产最新一代高品质动力电池产品,规划产能超15GWh,于2023年建成投产。
张雷在现场致辞中表示:“远景动力电池制造基地二期项目意义非凡。这里生产的产品会销往全球,满足包括德国、英国、法国、日本等国头部汽车主机厂商的动力电池需求。同时将成为远景最先进的标杆工厂,向全球复制。二期项目既承载着远景进一步全球化发展的希望,也是基础。”
(无锡远景动力电池制造基地二期项目效果图)
作为最国际化的电池科技领军企业之一,远景动力已在中国、日本、美国、法国、英国布局了7大生产基地和多个研发与工程中心, 预计到2025年全球产能超过200GWh。2021年6月,远景成为雷诺全面电动化战略伙伴,同时在杜埃建设法国第一座数字化、绿色的动力电池超级工厂。同年7月,远景和日产深化战略合作,在英国创建世界首个集汽车生产、电池制造、智能电网、可再生能源电力系统的零碳新工业区。
远景动力电池制造基地位于无锡“远景绿色科技产业园”内,一期项目已于2021年实现量产。电池制造基地连同远景智能风机制造中心等新能源产业布局,形成了“能源+交通”两大千亿级绿色科技产业链,协同引领零碳新工业革命。
除无锡外,远景还正在全球首个零碳产业园“远景鄂尔多斯零碳产业园”内建设20GWh的储能及动力电池产能以及产业链生态项目,每年将为超过3万台电动重卡提供动力电池,并提供超10GWh的储能电池产品。远景鄂尔多斯零碳产业园集成了可再生能源、动力电池与储能、电动重卡、电池材料等上下游业链,依托覆盖风电、光伏、储能、氢能、碳管理、电力交易等领域的系统解决方案,实现产业园区的零碳闭环。
关于远景动力
远景动力(Envision AESC)隶属于远景科技集团(Envision Group)。远景科技集团是全球领先绿色科技公司,旗下拥有智能风电和智慧储能系统技术公司远景能源、智能电池企业远景动力、开发全球领先智能物联操作系统的远景智能、管理远景-红杉百亿碳中和基金的远景资本,以及远景电动方程式车队,并在美国、欧洲和亚洲等地设立多个全球创新研发中心。2021年,远景荣登《财富》杂志“改变世界的公司”全球榜单第二位。2019年,远景荣登权威机构《麻省理工科技评论》“全球50家最聪明公司”榜单前十。
远景动力是全球领先的智能电池科技公司,致力于动力电池系统、储能电池系统的研发、设计、制造及销售,在日本、美国、英国、中国及法国设有7大生产基地,拥有来自海内外2500名优秀员工。在过去15年,远景动力已经为44个国家的60多万辆电动汽车提供电池产品,迄今为止从未发生任何一起重大事故。2021年6月,远景动力再次被英国知名锂离子电池供应链研究机构Benchmark评为“全球一级电池制造商”。
远景动力始终以科技创新为驱动,以高品质为核心,大力投入新一代产品开发,携手战略伙伴,持续提升产品、工艺、质量、制造、商业模式等领域的领先优势,以最高效率为客户提供高性能、高安全、高性价比的卓越产品。远景动力还将充分利用远景科技集团在可再生能源、储能、智能物联、数字化、碳管理等领先技术,助力全球零碳转型。
每周看氢能,小知为您整理了氢能与燃料电池产业要闻动态,来看看1月第4周有哪些产业大事发生吧。
A本期目录
1、国家发改委发布《西部地区鼓励类产业目录(2020年本)》,鼓励多地氢能产业发展
2、河北省发布2021年省重点建设项目名单,多个氢能与燃料电池项目入选
3、贵州贵阳市十四五规划建议,大力推进氢能等新能源产业
4、河南开封市十四五规划建议,加快建设加氢站,推动郑州大都市圈氢能源基地建设
5、《关于广州市能源资源节约“1+N”行动方案》审议通过, 探索 氢作为化石燃料替代
6、政协淄博市委员会2021年协商工作计划,打造氢能产业基地,助推新经济发展
7、山东青岛李沧区,推动氢能项目全面融入山东半岛“氢动走廊”建设
B内容要点
1、国家发改委发布《西部地区鼓励类产业目录(2020年本)》,鼓励多地氢能产业发展
国家发改委正式发布《西部地区鼓励类产业目录(2020年本)》,自2021年3月1日起施行。有多项产业目录涉及氢能及燃料电池产业,具体为:贵州省,氢加工制造、氢能燃料电池制造、输氢管道和加氢站建设;陕西省,风电、光伏、氢能、地热等新能源及相关装置制造产业,地热、氢能等新能源产业运营服务;内蒙古自治区,高性能稀土永磁、催化、抛光、合金、储氢、发光等稀土功能材料、器件开发及生产,氢加工制造、氢能燃料电池制造、输氢管道和加氢站建设。
2、河北省发布2021年省重点建设项目名单,多个氢能与燃料电池项目入选
河北省发展改革委正式印发《河北省2021年省重点建设项目名单》,名单包含新开工项目252项、续建项目318项、建成投产项目112项,氢能与燃料电池领域项目总计4项,包括邯郸科华产业园开发氢能装备 科技 园区项目(邯郸经开区)、张家口市氢能 科技 风冷型氢燃料电池堆项目(下花园区)、亿华通动力燃料电池发动机(张家口桥东区)以及崇礼新天风能风电制氢项目(崇礼区)等。
3、贵州贵阳市十四五规划建议,大力推进氢能等新能源产业
《中共贵阳市委关于制定贵阳市国民经济和 社会 发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标的建议》发布,其中明确:积极培育新兴产业和未来产业,大力推进氢能、动力电池等新能源产业;开展天然气直供试点,加快发展氢能、地热能等新能源,申建国家新型综合能源战略基地和国家数字能源基地。
4、河南开封市十四五规划建议,加快建设加氢站,推动郑州大都市圈氢能源基地建设
《中共开封市委关于制定开封市国民经济和 社会 发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标的建议》发布,其中明确:实施战略性重大 科技 工程,在氢能等领域取得一批标志性成果;加快建设充电设施、加氢站;推动郑州大都市圈氢能源基地建设,全面提升能源安全绿色保障水平。
5、《关于广州市能源资源节约“1+N”行动方案》审议通过, 探索 氢作为化石燃料替代
近日,广州市审议通过了《关于广州市能源资源节约“1+N”行动方案》,方案涉及绿色生活创建、工业、公共建筑、交通运输、商贸等重点领域,明确了广州能源资源节约工作的总体要求和主要目标。方案要求 探索 氢作为化石燃料替代,着力发展氢能产业, 探索 氢作为化石燃料替代,推动氢能与电能互补支撑。接下来,广州将重点发展新能源 汽车 、高效节能装备制造、智能电网、可再生能源装备制造、氢能源、资源循环利用、生态农业、装配式建筑、节能服务业等绿色产业,培育新的经济增长点。
6、政协淄博市委员会2021年协商工作计划,打造氢能产业基地,助推新经济发展
近日,政协淄博市委员会发布2021年协商工作计划,专题协商2项,其中一项为“打造氢能产业基地,助推新经济发展”,牵头部门为淄博市政协经济委员会,主要协商部门为淄博市工信局及 科技 局。
7、山东青岛李沧区,推动氢能项目全面融入山东半岛“氢动走廊”建设
李沧区第六届人民代表大会明确,李沧区将以智能新能源 汽车 、现代轨道交通装备等为主攻方向,以氢能为突破口,实现营业收入200亿元以上。打造氢能与燃料电池技术实验室,推进制氢、储氢、运氢、加氢等基础设施建设,新增1000公斤级加氢站2座。建设氢能与燃料电池核心技术孵化园区,推动氢能项目全面融入山东半岛“氢动走廊”建设和胶东经济圈一体化发展。
一是优化能源结构
能源活动二氧化碳占我国温室气体总排放80%左右。推动能源革命,加快构建清洁低碳安全高效的能源体系和以新能源为主体的新型电力系统。
严格控制化石能源消费,“十四五”时期严控煤炭消费增长,“十五五”时期逐步减少,合理调控油气消费,有序引导天然气消费。安全高效发展核电,因地制宜发展水电,大力发展风电、太阳能、生物质能、海洋能、地热能。加快抽水蓄能和新型储能规模化应用,提高电网对高比例可再生能源的消纳与调控能力。积极发展绿色氢能。推动工业、建筑、交通、公共机构等节能和提高能效。
二是推动产业和工业优化升级
工业部门占终端碳排放近70%,要加快低碳转型,力争率先达峰。坚决遏制高耗能、高排放行业盲目发展。
“十四五”要严把新上项目的碳排放关,防止碳排放攀高峰。推动能源、钢铁、有色、石化、化工、建材等传统产业优化升级。发展新一代信息技术、高端装备、新材料、生物、新能源、节能环保等新兴产业。发展智能制造与工业互联网。控制氢氟碳化物等非二氧化碳温室气体在相关工业行业的排放。
三是推进节能低碳建筑和低碳基础设施
建筑部门占终端碳排放约20%,城市和乡村建设都要落实绿色低碳要求。合理控制建筑规模,杜绝大拆大建。
推进既有居住建筑节能更新改造,持续提高新建建筑节能标准。加快发展超低能耗、近零能耗、低碳建筑,鼓励发展装配式建筑和绿色建材。在基础设施建设、运行、管理各环节落实绿色低碳理念,建设低碳智慧型城市和绿色乡村。
四是构建绿色低碳交通运输体系
交通部门占终端碳排放约10%,随着城镇化的推进和生活水平的提高,未来一段时期内还呈增长趋势,力争加快形成绿色低碳、多元立体的运输方式。
优化运输结构,提高铁路、水运、海运、航空等低碳运输方式比重,建设绿色机场和绿色港口。优先发展公共交通等绿色出行方式。发展电动、氢燃料电池等清洁零排放汽车,建设加氢站、换电站、充电站。
五是发展循环经济
提高资源能源利用效率,从源头上实现经济发展与碳排放和污染物排放脱钩。加强该领域相关立法,坚持生产者责任延伸制度。推进产业园区循环化发展,促进企业实施清洁生产改造。
提高矿产资源综合利用水平,推动建筑垃圾资源化利用。建设现代化“城市矿产”基地,促进再制造产业发展。推进生活垃圾和污水资源化利用。加强塑料污染全链条治理。建立完善让所有参与方都受益的商业模式。
六是推动绿色低碳技术创新
技术创新是实现碳达峰碳中和的关键,要加快绿色低碳科技革命。研究发展可再生能源、智能电网、储能、绿色氢能、电动和氢燃料汽车、碳捕集利用和封存、资源循环利用链接、可控核聚变等成本低、效益高、减排效果明显、安全可控、具有推广前景的低碳零碳负碳技术。
七是发展绿色金融以扩大资金支持和投资
资金投入是实现碳达峰碳中和的保障。建立健全有利于绿色低碳发展的财政投入体系,加大公共资金支持力度,发挥公共资金引导与杠杆作用,鼓励吸引社会资本参与绿色投资,设立相关产业投资基金。
建立完善绿色金融体系,设立碳减排货币政策工具,补充完善《绿色债券支持项目目录》和《绿色产业指导目录》,支持金融机构发行绿色债券,创新绿色金融产品和服务。研究设立国家绿色低碳转型基金。
八是出台配套经济政策和改革措施
加快应对气候变化立法,健全生态环境、清洁能源、循环经济等方面法律法规和标准。深化电力体制改革。
完善电价形成机制以及差别化用能价格政策,对节能环保、可再生能源、循环经济、低碳零碳等技术、产品、项目、企业在财政、税收、价格上实行鼓励性的政策。
九是建立完善碳交易市场
碳交易机制以尽可能低的成本实现全社会减排目标。今年7月首先在电力行业启动了全国碳市场上线交易。
今后逐步覆盖钢铁、石化、化工、建材、造纸、有色、航空等重点排放行业,将碳汇纳入碳市场,丰富交易品种和方式。
十是实施基于自然的解决方案
保护、修复、管理自然生态系统的相关行动,有助于增加碳汇、控制温室气体排放、提高适应气候变化的能力、保护生物多样性。
不断强化森林、草原、湿地、沙地、冻土等生态系统保护,科学划定并严守生态保护红线,实施重大生态修复工程,持续推进大规模国土绿化。加强农田管理,发展生态绿色农业,提高气候适应能力,保障粮食安全。
发展“蓝碳”,保护和修复海岸带生态系统,提升红树林、海草床、盐沼等固碳能力。