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
可再生能源、新能源汽车和未来的车用燃料、智能电网、清洁煤技术与核电、提高能效等等。
毕竟是一个大国,肯定要事先考虑好很多东西,总不能马马虎虎去应对未来可能会碰到的一些事情吧,他们把考虑到的因素都已经计划好了,环保、可再生、清洁、智能等等都计划好了,是别国的模范。
可再生能源
美国清洁能源产业发展的一个重点目标是要大幅提升可再生能源在能源消耗中的比例。2009年1月1日,美国的可再生能源生产能力为 27.8吉瓦。美国府提出的目标是,到 2012年可再生能源生产能力翻一番,达到或超过55.6吉瓦。因此,美国府为提升可再生能源生产能力提供了大力支持。
新能源汽车和未来的车用燃料
联邦府承诺投入160亿美元,用于能够改革交通运输业的项目,包括插电式混合动力车、全电动汽车以及为新型汽车提供电力的基础设施和新型清洁燃料。美国目前没有一家电动汽车生产厂,先进电池生产能力几乎为零,先进电池和电动元器件生产厂只有两家。
智能电网
美国府致力于发展智能电网,推动电网的现代化改造。智能电网的优点在于能够及时监测到断电的可能性,必要时更改供电线路。通过智能电网项目,可以降低用电成本,提高可靠性。智能电网还可以使可再生能源并入电网,为消费者提供更多选择,并控制他们的能源利用。
美国清洁能源产业发展的一个重点目标是要大幅提升可再生能源在能源消耗中的比例。2009年1月1日,美国的可再生能源生产能力为 27.8吉瓦。美国府提出的目标是,到 2012年可再生能源生产能力翻一番,达到或超过55.6吉瓦。因此,美国府为提升可再生能源生产能力提供了大力支持。《美国复苏与再投资法》向可再生能源生产和先进能源制造方面投入 230亿美元。这笔资金有望创造253000个工作岗位,并撬动私营部门新增430亿美元的投资,支持新增469000个工作岗位。
《美国复苏与再投资法》为可再生能源融资提供了便利和支持。根据美国风能协会的报告,有了《美国复苏与再投资法》的投入,在风能领域的私人投资将会更多。以前在没有府资助的情况下,风能企业的开发项目可以获得 40%—50%的贷款支持,而有了府资助,风能企业可以获得70%—80%的贷款支持。美国府承诺,到2010年底,将支持风能、太阳能、地热能等可再生能源增长15吉瓦,足以为400万至500万个家庭供电。美国也致力于提高风轮机、太阳能板及其它可再生能源部件的制造能力。美国还把可再生能源开发的范围扩大到外大陆架。据美国国家可再生能源实验室估计,仅外大陆架的风能的开发就可以为美国提供1900吉瓦的清洁能源。
新能源汽车和未来的车用燃料联邦府承诺投入160亿美元,用于能够改革交通运输业的项目,包括插电式混合动力车、全电动汽车以及为新型汽车提供电力的基础设施和新型清洁燃料。美国目前没有一家电动汽车生产厂,先进电池生产能力几乎为零,先进电池和电动元器件生产厂只有两家。美国政府提出的目标是,到2015年,电动汽车生产厂要达到3家,有30家新型电池和其他电动汽车制造厂全部投入运营,并具备足够的先进电池生产能力,以便每年为50万辆插电式混合动力车提供动力。
政府也在建设相应的基础设施,以支持电动汽车的发展。目前美国的电动汽车充电站不足500家,到2015年,要在12个城市建设10000多家充电站。
智能电网美国府致力于发展智能电网,推动电网的现代化改造。智能电网的优点在于能够及时监测到断电的可能性,必要时更改供电线路。通过智能电网项目,可以降低用电成本,提高可靠性。智能电网还可以使可再生能源并入电网,为消费者提供更多选择,并控制他们的能源利用。《美国复苏与再投资法》有40亿美元的资金投入到智能电网建设上,这笔投入有望创造43000个新工作岗位。联邦府的资金投入可能会撬动私营部门57亿美元的投资,从而再创造 61000个新工作岗位。私营部门在智能电网项目上的配套资金将超过一倍,这些配套资金又可以创造 61000个新工作岗位。据估计,智能电网技术将使2030年的用电量减少4%以上,使美国企业和消费者每年节省 204亿美元的电费。
通过《美国复苏与再投资法》的资金支持以及产业界的投资,将为美国家庭安装1800万个智能电表,使目前使用的智能电表数量增加一倍多。有了这些智能电表,用户可以按月、周,甚至按小时来监测用电情况。到2013年,公共和私营投资支持安装的智能电表数量要达到2600万个;到2015年,智能电表有望达到4000万个。美国府还与产业界共同支持在电力传输系统中安装 877个传感器,以提高电力传输的可靠性和安全性。
清洁煤技术与核电奥巴马总统积极致力于发展碳捕获与封存技术,把它视为清洁能源经济的重要组成部分。美国希望在清洁煤技术领域领先于世界。通过《美国复苏与再投资法》以及贷款担保等措施,府向碳捕获与封存技术项目的投入达100亿美元,这笔投资至少可以撬动40亿的私人投资,使得清洁煤技术领域的公私投入总额超过140亿美元。这些投资将用于支持规模足够大的碳捕获设施,这些项目经过示范后,要能够重复,并在电力行业的商业实践中进行部署。
截至2009年1月,美国没有一家达到商业规模的电厂拥有大型碳捕获与封存设施,每年捕获的二氧化碳量微乎其微。美国府提出的目标是,到2015年,拥有大型碳捕获与封存设施的电厂要达到5家,每年捕获的二氧化碳要达到1200万吨以上。
核电作为清洁能源的优势获得了奥巴马府承认。美国是世界核电生产能力最强的国家,拥有 104座核电站,但自1979年三里岛事故以来没有再建设一座新的核电站。2010年2月,美国总统奥巴马宣布,将重启核电建设计划。美国府将提供80亿美元贷款担保,帮助建造两个核反应堆。到2011年,美国将为3—4个核反应堆建设提供贷款担保。奥巴马表示:“美国将建成一批设计新颖,更安全、更清洁的核电站。”
提高能效能效是发展清洁能源经济的关键。美国府强调要提高建筑物的能效,提高汽车能效和电器的能效。《美国复苏与再投资法》特别为美国家庭建筑能效的提高投入了大量资金,这是历史上绝无仅有的。根据该法案,美国府将为美国家庭用于提高能效的资金投入提供高达 30%的税收减免。美国能源部也启动了一项名为“改建强化”(RetrofitRamp-Up)的创新运动,支持一次性对各区进行整体改建。该运动将简化住宅改建流程,帮助美国家庭进行住房改建,降低改建的成本。该计划的另一目标是使能源效率成为一个公认的会准则。
美国府对商业和家用电器实施了更加严格的能效标准,包括微波炉、炉灶、洗碗机、电灯及其他常用电器。新能效标准的出台对常用电器的制造提出了能效要求。每个家庭和企业使用的电器都会受到影响,因而会使能耗显著减少。
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。
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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。
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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。