【觀點】智能電網(wǎng)與能源網(wǎng)如何融合?
前文描述了電力行業(yè)、其他能源行業(yè)及互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)博弈下,未來能源利用體系可能的發(fā)展方向。這里的博弈更多是從主觀意識的角度出發(fā),指的是不同行業(yè)之間的政治經(jīng)濟博弈,如爭取國家政策支持等。然而,在不同行業(yè)訴求、國家宏觀政策等主觀因素的推動下,融合模式的形成還應受到客觀因素的制約,并在主客觀因素的共同作用下,使得不同融合模式有不同的應用場景。
能源系統(tǒng)簡單來看是個生產(chǎn)—輸送(存儲、轉換)—消費的過程,其中,輸送環(huán)節(jié)是連接能源生產(chǎn)與消費之間的橋梁,包括了能源傳輸以及信息傳輸。如何構建這座橋梁并滿
足供需平衡便是所討論之智能電網(wǎng)與能源網(wǎng)的融合,其形成的主要客觀約束可以從時間和空間兩個維度闡述:①時間維度:主要指關鍵技術的發(fā)展。技術的發(fā)展具有時間特性,隨著時間的推移,技術會不斷更新,在不同的時間階段會有不同的技術約束;②空間維度:主要指不同地域環(huán)境下,原有的能源基礎設施、能源資源的產(chǎn)量、負荷量及資源與負荷的空間分布等客觀因素。如圖5所示。
圖5融合模式形成的客觀約束
4.1關鍵技術約束
4.1.1能源存儲技術
儲能技術可以有效地平滑負荷,解決可再生能源發(fā)電的間歇性和隨機波動性問題,減少峰谷差,提高現(xiàn)有系統(tǒng)設備的利用率及其運行效率,提高系統(tǒng)運行穩(wěn)定性。儲能技術(儲電、儲氣、儲熱)在融合網(wǎng)絡的應用約束指標主要包括技術水平和經(jīng)濟成本。技術水平主要指儲能設備的轉換效率、使用壽命以及是否能夠大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn);經(jīng)濟成本則包含了設備制造成本及運行成本。當電能儲存技術的應用約束指標相比儲氣、儲熱技術更具有突破性時,將會促進以電網(wǎng)核心形式的融合網(wǎng)絡不斷形成;否則多源并存形式的融合網(wǎng)絡更有競爭力。
4.1.2能源轉換技術
智能電網(wǎng)與能源網(wǎng)的融合需依托于能源轉換器這一重要媒介。除了傳統(tǒng)的一次能源(風、光、化石能源、水、核等)向電能/熱能/化學能轉化、傳統(tǒng)電網(wǎng)中的交流變壓器、整流/逆變器、實現(xiàn)不同電壓等級交流、交直流轉換之外,近年來,電轉氣P2G(PowertoGas)技術、冷熱電聯(lián)產(chǎn)(CombinedCoolingHeatingandPower,CCHP)、直流變壓器、固態(tài)變壓器等技術也受到了廣泛關注。
類似于儲能技術,能源轉換技術在融合網(wǎng)絡的應用約束指標亦包括技術水平和經(jīng)濟成本。固態(tài)變壓器、直流變壓器等基于電能的能源轉換技術的突破及經(jīng)濟成本的降低將促使以電網(wǎng)核心形式的融合網(wǎng)絡形成;而多源并存形式的融合網(wǎng)絡則需P2G、CCHP等多能源流轉換技術的推動。
4.1.3能源傳輸技術
類似能源存儲與轉換技術,能源輸送技術的約束亦在于其技術成本與經(jīng)濟成本,其中,傳輸效率是一個關鍵的指標。目前,在跨區(qū)域遠距離能源傳輸通道上,主要是電能傳輸和天然氣傳輸,供/冷熱網(wǎng)由于其傳輸效率的限制,規(guī)模主要為城市區(qū)域級。未來能源聯(lián)合輸送技術的前景廣闊,當綜合對比其經(jīng)濟、技術在工程應用上可行時,將對傳統(tǒng)單一管道單一能源輸送的方式帶來顛覆。同時,在能源終端若能以聯(lián)合輸送模式滿足用戶多樣化能源的需求,亦能減少由于多級能源轉換帶來的能耗,更有效實現(xiàn)節(jié)能。此時,多源并存的融合模式將占優(yōu)勢。
4.1.4信息系統(tǒng)通信質(zhì)量與信息安全
通信質(zhì)量與信息安全技術的發(fā)展,運行維護成本的降低,是信息網(wǎng)絡建設的重要約束之一。如果無法保證足夠的通信質(zhì)量與信息安全,必將限制未來信息網(wǎng)絡從專用網(wǎng)向互聯(lián)網(wǎng)的跨越,“互聯(lián)網(wǎng)+能源網(wǎng)”的融合模式也將難以形成。并且,只有突破了信息安全的技術壁壘,降低整個信息系統(tǒng)的安全維護成本,互聯(lián)網(wǎng)才可以深度滲透到能源行業(yè),同時進一步推動互聯(lián)網(wǎng)背景下的能源交易、運營管理等,并衍生新的能源產(chǎn)業(yè)鏈,比如在線運維服務、智能家電數(shù)據(jù)中心服務、公共云計算服務等。

責任編輯:電朵云
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