可再生能源与智能电网是什么关系

​8月中旬，美国加州经历了19年来首次滚动停电。加州独立系统运营商发出警告， 由于电网吃紧，需要采取分区滚动式停电模式来防止电网崩溃。 消息一出，引发关注。正值美国大选之际，这一话题瞬间被政治化。据媒体报道，停电事件中，超过100万人失去了电力供应。

目前的初步原因汇总显示：停电是多种概率事件同时发生造成的，其中包括天然气机组的宕机；高温天气跨区联络线过热限流，部分老化线路容量不足；风电场宕机等等。系统调度与监管机构对于系统是否购置了足够充足的备用仍旧存在认定上的争论。

上一次加州下令滚动停电是在2001年能源危机期间。 从1月到5月，发生多次停电，其中一次影响150多万客户，其原因是能源短缺和能源批发商操纵市场合力发挥作用的结果。

加州州长纽森（Gavin Newsom）强调，加州电力短缺是“不可接受的”。他将电力短缺归因于加州从污染性的天然气过渡到太阳能、风力发电等“清洁”能源的结果，因为太阳下山之后或无风时，无法发电。他承诺释出更多能源，也将对电力短缺进行全面调查。纽森表示， 由于过去几天创纪录的高温，用电需求大增， 曝露 出可再生能源的不足。

光伏发电出力特性会给电网安全稳定运行造成巨大影响。截至2019年年底，美国加州光伏发电的装机容量为2740万千瓦，占美国光伏发电总装机容量比例约36%，居全美第一。光伏发电量通常情况下占加州总发电量的比例约为20%。

在高比例光伏发电接入的情况下，加州净负荷曲线为“鸭型”曲线，即负荷曲线在中午前后到达低点，在15时之后开始上升，负荷曲线峰谷差大，这为加州电力调度带来困难。

为此， 加州一直非常重视需求响应发展，通过相关激励手段调动负荷侧灵活资源积极性，以解决电力供需矛盾。 然而，此次罕见热浪袭击加州，加之疫情影响，居民大多居家，空调负荷等温度调节负荷激增，大大激化了原有的电力供需矛盾。

本次加州轮流停电事件一方面说明， 光伏发电、风电等电源出力具有波动性、反调峰性，对电网安全稳定运行造成的威胁不可忽视 。高比例新能源发电接入的情形下，亟须开展电力电子化电力系统稳定性基础分析、电力电子化电源的宽频带振荡特性等基础理论研究，完善电力系统稳定计算标准体系，突破海量超电磁暂态仿真技术瓶颈，提高电网仿真分析能力，支撑深度认知电网特性。

另一方面，本次加州轮流停电事件中，高比例光伏发电接入、罕见高温、疫情居家等多因素交织，充分表明在电网安全运行中，考虑单一因素具有一定的局限性，多种情景叠加则进一步考验电网供电能力。 电网企业需在规划、运行、营销乃至应急等环节充分考虑综合因素，确保供电可靠。

随着分布式电源、储能系统、新能源 汽车 等领域相关技术不断发展， 负荷侧灵活资源有着极大的开发利用空间 。我国经过多年摸索，在负荷侧灵活资源利用上取得了显著成效。据相关研究，我国负荷侧灵活资源超过2亿千瓦，通过相关政策、机制挖掘这些资源价值，意义重大。

电力服务具有普惠特点，涉及民生问题。本次加州轮流停电事件中，电力供需紧张在电力及上游能源市场上造成了一系列连锁影响。 电价快速上涨加重了防疫期间居民、企业的经济负担，对经济 社会 发展造成巨大影响。

反观国内，在防控新冠肺炎疫情期间，电网企业主动担当，坚决执行国家降低电价政策，有力支撑“六稳”“六保”目标实现，充分体现出我国的制度优势。可见，我国电网 健康 发展需要坚持制度自信，发挥“六个力量”，为经济 社会 发展和民生改善提供有力保障。

因为直接用可再生能源发电导致电网的调峰压力非常大，巨大。弃风弃光弃水问题很严重。储能是提高电网调节能力的最佳手段之一。目前应用最多的是抽水蓄能，其次也有储热、电化学电池、压缩空气的各种技术路线。

本质上电制氢也是储能的一种。在电网下调峰能力不足的时候（即出现弃电的时候），将弃电部分用来制氢，或者在夜间负荷低的时候，用低价电制氢，在需要的时候，不管是发电还是直接燃烧，取用储存的能量。

用氢作为能源发电，两步过程中能量难免会有损失，但是其实仔细琢磨一下，还是可行的，主要是得采用廉价易得的电能来电解之制氢，像大规模的太阳能、风能都是很好的清洁能源。

提高电解制氢的效率后，能量从太阳能转移到氢能源里。由于氢气能量密度大，移动性好，不受天气影响，所以用氢气作为汽车的驱动能源还是很不错的选择，清洁环保。这其中最主要的还是得提高制氢的效率和氢转化为电和动力的效率。

可再生能源制氢的用处

可再生能源制氢有它的优势，采用了可再生能源，以风光水等等可再生能源为载体，以氢气作为一个二次能源的载体，在能源转型中可以和电力互为补充，以实现工业、建筑、电力、交通运输等产业互联。

目前广泛使用的氢源主来自化石燃料、电解水和化工副产氢。此外，生物质制氢、核能制氢和光催化制氢正在研究，还没达到工业化应用的水平。可再生能源制氢只能选择电解水制氢，化石燃料制氢和化工副产氢都是有碳排放的。

这些可再生能源只是一种能量形式，最终一般都会用来发电，对传统电网来说，都是电，与传统火电相比，存在间歇和不稳定特点，容易产生谐波和负荷剧烈波动等情况，因此一般需要配备大规模储能系统进行调压，纯手敲，望采纳。

德国会进行用电量的预测供电方会在之前已经通过数据调查掌握了一些大数据，比如说客户的用电需求，在某个时间段的用电情况，而这些数据都来在于过去几年的积累，工作日即周一到周五的每天用电量是多少，周末是多少，有一些大型活动，比如说球赛，电视机的使用量会剧增，那反映到用电量上就一定会有变化。再比如天气因素，温度不同，用电量也不同，根据以往经验，温度每下降一度，用户就会提高五百兆瓦的用电量。夏天非常热，空调之类的制冷设备要工作，用电量也会显著上升，根据这些数据，供电方就会制定用电的预测表，做出粗略的估计。对绿色电会有气象站的记录数据什么是绿色电？就是环保的电，也就是新能源发电。新能源与传统能源相比要不稳定的多。比如风电要靠风，风速就会影响发电，太阳能电要靠晒，日晒强度和时长都会影响发电。供电方在前一天就会预测第二天的用电量，而这些数据来源于气象站的评估。评估精确到了每十五分钟靠风力或者日照产生的电能有多少。 举个例子，通过气象站数据可以预测出明天下午一点半在某地产生的太阳能发电量是3165兆瓦，风能发电为122兆瓦。供求之间的协调预测之后，供求双方就会通过一个虚拟的交易中心来交易电量，有点类似股票交易。买卖双方在中午12点前达成关于第二天的用电协议，这种交易模式叫“Day-ahead-Handel”。我们之前提到的绿色电或者传统能源提供的电都会在交易中心被买卖。比如说一个燃气发电厂每小时卖多少兆瓦的电，价格每千瓦5cent(欧元的一种金钱计量单位），同时一家水电站这个时候就在交易中心等着，一旦价格跌到2cent，水电站就会买入其需要的用电量，为什么发电站还要买电？因为水电站要利用水的势能来发电，所以他需要水泵把水泵到高处，这里需要的电，如果价格很划算，他们就会买进。如果一旦高于6cent，他们就会用自己的电来泵水。如果价格是在这两者之间的话，那机器就压根不用工作，说到底都是为了省钱....电价每小时都会被计算交易所经过多方数据整合会确定第二天每个小时的电价。每天下午一点这些电价会公开。一个燃气发电站通常每天下午五点开始工作，为啥？因为白天日照产了很多电量，下午就可以用。水电站下午供电，因为交易站电价这个时候比较高，等晚上再从电网买电，把水泵上去，因为晚上没啥人用电价格便宜。这都是由每个发电站执行操作的。如果预测与实际出现偏差这种状况不难理解，尤其是新能源供电，风强度低于或者高于期望值，或者用户的需求变化了，怎么办？就要重新评估了。交易所有一套对应机制“Intra-Day-Handel”，具体来说就是在约定好了的供应时间前的半小时内仍可以临时交易，十五分钟内完成。比如说，客户订好了11:45到12:00供电，也就是说在11:15之前都可以进行用电交易。一旦过了这个点，就要开始供应了。发电站就会根据刚达成的交易供电，新能源类的就会提供自己刚刚产生的电。但其实总体来说，预测值和实际值还是比较接近的。而之所以要提供这样的交易机制，是因为可再生能源发电常常不稳定，会对电网造成影响。电量缺少会反应在频率上电网是否缺电还有电能过剩都会反应在频率上。通常交流电频率为50Hz，也就是每秒振动50次，缺电频率也会下降，过剩频率就会上升。频率一旦超出了49.99-50.01这个范围的话，供电方就会进行控制。比如燃气发电站爆炸了，核电站突然被破坏了，在欧洲电网上都会看到明显的频率下降。除此之外还有一些欧洲电网的交易，比如某国风能过剩就会运往邻国，就些都是德国电网稳定的因素。差不多就这些，如果发现新的因素还会补充。