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張小平:能源互聯(lián)挑戰(zhàn)應(yīng)對(duì)之道——以柔克剛

2018-02-01 14:18:40 電力系統(tǒng)自動(dòng)化   點(diǎn)擊量: 評(píng)論 (0)
英國(guó)伯明翰大學(xué)張小平教授在首屆全球華人電氣與能源工程師大會(huì)暨能源互聯(lián)網(wǎng)裝備技術(shù)高峰論壇上作了題為全球能源互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵:柔性技術(shù)的大
英國(guó)伯明翰大學(xué)張小平教授在首屆全球華人電氣與能源工程師大會(huì)暨能源互聯(lián)網(wǎng)裝備技術(shù)高峰論壇上作了題為“全球能源互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵:柔性技術(shù)”的大會(huì)特邀報(bào)告,引起了與會(huì)專(zhuān)家學(xué)者的極大興趣。張小平教授就相關(guān)觀點(diǎn)撰寫(xiě)成文,以便與更廣泛的讀者交流,從而展開(kāi)廣泛討論,集思廣益,推動(dòng)能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。本文僅代表張小平教授個(gè)人觀點(diǎn)。
 
1. 能源互聯(lián)的發(fā)展
 
近年來(lái),可再生能源的大力發(fā)展催生了全球能源革命,更確切地說(shuō)是一場(chǎng)能源互聯(lián)的革命。這場(chǎng)能源互聯(lián)的革命體現(xiàn)在:
 
1)不同能源系統(tǒng)(主要是電,其次是氣)的大范圍、特大范圍(全國(guó),跨國(guó),洲際,全球)的互聯(lián);
 
2)不同能源系統(tǒng)(電,氣,熱網(wǎng))間的有效互聯(lián);
 
3)不同能源系統(tǒng)(電,氣,熱網(wǎng))與儲(chǔ)能系統(tǒng)的有效集成;
 
4)不同能源系統(tǒng)(電,氣)與交通系統(tǒng)的有效集成與高度互動(dòng);
 
5)不同能源系統(tǒng)(電,氣,熱網(wǎng))在用戶(hù)端的高度互聯(lián)及與能源網(wǎng)的高度互動(dòng)。
 
 
圖1 全球電力能源互聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)
 
2. 能源互聯(lián)網(wǎng)的特點(diǎn)
 
能源互聯(lián)主要特點(diǎn)有三點(diǎn):
 
1)特廣域電網(wǎng)乃至全球電力能源網(wǎng)互聯(lián),實(shí)現(xiàn)能源在大范圍的優(yōu)化配置,互補(bǔ)支撐,共享低碳發(fā)展;
 
2)基于城市的綜合能源網(wǎng):不同能源系統(tǒng)(電,氣,熱網(wǎng))與儲(chǔ)能,電動(dòng)汽車(chē)的互聯(lián);
 
3)分布式能源互聯(lián)與用戶(hù)的友好,低碳,智能互動(dòng)。
 
這個(gè)發(fā)展的動(dòng)力是可再生能源的大規(guī)模使用。而可再生能源大規(guī)模使用的發(fā)展目前遇到了瓶頸。關(guān)鍵問(wèn)題是所謂的如何消納可再生能源。可再生能源的消納成為全球?qū)W術(shù)界、工業(yè)界、政府部門(mén)的關(guān)注焦點(diǎn),為何是這樣呢?乃是由于可再生能源本質(zhì)上是剛性的。
 
3. 何為柔性與剛性?何為能源互聯(lián)網(wǎng)的剛性?
 
可再生能源的消納就帶出了一個(gè)值得思考的問(wèn)題,即何為柔性,何為剛性?
 
“柔性”的含義指電能設(shè)備、場(chǎng)站、系統(tǒng)的相對(duì)可控性。“剛性”的含義指電能設(shè)備、場(chǎng)站、系統(tǒng)的相對(duì)不可控性。顯然,“柔性”與“剛性”的區(qū)別在于是否可控。另外,“柔性”與“剛性”是相對(duì)的,而不是絕對(duì)的。在一定條件下,“柔性”與“剛性”可以轉(zhuǎn)化。此外,“柔性”與“剛性”還有程度上的區(qū)分,比如:比較柔、柔、半柔、剛、半剛、比較剛等等。
 
能源互聯(lián)網(wǎng)的剛性包括源/網(wǎng)/荷的剛性
 
電源的剛性:電源的剛性主要指風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電的波動(dòng)性與間歇性。這些特點(diǎn)表明,與傳統(tǒng)發(fā)電系統(tǒng)(如燃煤、燃?xì)狻⑷加?比,輸出功率具有相對(duì)的不可控性;
 
負(fù)荷的剛性:缺乏對(duì)負(fù)荷的靈活控制;
 
傳統(tǒng)交流電力網(wǎng)的剛性:缺乏對(duì)阻抗、潮流的有效、快速控制。
 
能源互聯(lián)網(wǎng)的剛性也包括電網(wǎng)擾動(dòng)帶來(lái)的剛性:電流/電壓的突變性擾動(dòng);網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的突變性擾動(dòng)。這些網(wǎng)絡(luò)的突變性擾動(dòng)大多是剛性的。
 
能源互聯(lián)網(wǎng)的剛性是其最大的挑戰(zhàn)。過(guò)去30年,在應(yīng)對(duì)能源互聯(lián)的挑戰(zhàn)已積累了相當(dāng)?shù)慕?jīng)驗(yàn)。 主要體現(xiàn)在電力電子技術(shù)近年來(lái)的廣泛使用。這些電力電子技術(shù)歸結(jié)為三大類(lèi),即:柔性交流輸電技術(shù);直流輸電技術(shù);可再生能源/負(fù)荷的電力電子控制技術(shù)。
 
“以柔克剛”出處為三國(guó)˙蜀˙諸葛亮《將苑》:“善將者,其剛不可折,其柔不可卷,故以弱制強(qiáng),以柔制剛。”釋義為用柔軟的去克制剛強(qiáng)的。而電力電子技術(shù)的采用可提高對(duì)能源互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)/源/荷實(shí)現(xiàn)有效控制,進(jìn)而克服能源互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)源/荷的剛性,也就是以柔克剛。這一思想與中國(guó)哲學(xué)思想“以柔克剛”不謀而合。全球能源互聯(lián)網(wǎng)剛性問(wèn)題解決之道:以柔克剛。
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責(zé)任編輯:lixin

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