【觀點】智能電網與能源網如何融合?
前文描述了電力行業、其他能源行業及互聯網行業博弈下,未來能源利用體系可能的發展方向。這里的博弈更多是從主觀意識的角度出發,指的是不同行業之間的政治經濟博弈,如爭取國家政策支持等。然而,在不同行業訴求、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。
能源系統簡單來看是個生產—輸送(存儲、轉換)—消費的過程,其中,輸送環節是連接能源生產與消費之間的橋梁,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與能源網的融合,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展。技術的發展具有時間特性,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:主要指不同地域環境下,原有的能源基礎設施、能源資源的產量、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,解決可再生能源發電的間歇性和隨機波動性問題,減少峰谷差,提高現有系統設備的利用率及其運行效率,提高系統運行穩定性。儲能技術(儲電、儲氣、儲熱)在融合網絡的應用約束指標主要包括技術水平和經濟成本。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模工業生產;經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,將會促進以電網核心形式的融合網絡不斷形成;否則多源并存形式的融合網絡更有競爭力。
4.1.2能源轉換技術
智能電網與能源網的融合需依托于能源轉換器這一重要媒介。除了傳統的一次能源(風、光、化石能源、水、核等)向電能/熱能/化學能轉化、傳統電網中的交流變壓器、整流/逆變器、實現不同電壓等級交流、交直流轉換之外,近年來,電轉氣P2G(PowertoGas)技術、冷熱電聯產(CombinedCoolingHeatingandPower,CCHP)、直流變壓器、固態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絡的應用約束指標亦包括技術水平和經濟成本。固態變壓器、直流變壓器等基于電能的能源轉換技術的突破及經濟成本的降低將促使以電網核心形式的融合網絡形成;而多源并存形式的融合網絡則需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濟成本,其中,傳輸效率是一個關鍵的指標。目前,在跨區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/冷熱網由于其傳輸效率的限制,規模主要為城市區域級。未來能源聯合輸送技術的前景廣闊,當綜合對比其經濟、技術在工程應用上可行時,將對傳統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,更有效實現節能。此時,多源并存的融合模式將占優勢。
4.1.4信息系統通信質量與信息安全
通信質量與信息安全技術的發展,運行維護成本的降低,是信息網絡建設的重要約束之一。如果無法保證足夠的通信質量與信息安全,必將限制未來信息網絡從專用網向互聯網的跨越,“互聯網+能源網”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,降低整個信息系統的安全維護成本,互聯網才可以深度滲透到能源行業,同時進一步推動互聯網背景下的能源交易、運營管理等,并衍生新的能源產業鏈,比如在線運維服務、智能家電數據中心服務、公共云計算服務等。

責任編輯:電朵云
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