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清华大学高峰:新型电力系统是能源互联网的核心形态

北极星电力网新闻中心  来源:中电传媒能源大数据  作者:张振兴  2021/8/11 9:30:30  我要投稿  

北极星火力发电网讯:2021年,我国能源互联网发展6周年。

这一年,以新能源为主体的新型电力系统为能源电力行业锚定新的发展方向。这一年,我国55个能源互联网示范项目建设已满四年。

一边是“3060”目标下持续收紧的碳减排压力,一边是数字化转型的奔涌大潮。2021年,在技术、商业模式中摸索的能源互联网面临着挑战,同时也蕴藏着机遇。

我们应该如何定位新型电力系统下的能源互联网?如何看待能源互联网示范项目的得与失?我国力推的新型储能又给能源互联网带来哪些机遇?

日前,记者采访了清华大学能源互联网研究院副院长高峰。

(来源:微信公众号“中电传媒能源大数据”  ID:zdzksjk  作者:张振兴)

新型电力系统是能源互联网发展方向

记者:2015年7月国务院发布《关于积极推进“互联网+”行动的指导意见》以来,能源互联网发展已满6年,但是行业认知差异依然存在。能源行业认为是能源的互联网化升级转型、互联网行业则认为是互联网的能源化应用。您如何评价当前两种观点,在构建以新能源为主体的新型电力系统发展目标下,我们又如何界定当前的能源互联网?

高峰:为了支撑2016年2月国家发展改革委、国家能源局、工信部发布的国家能源互联网行动纲领性文件《关于推进“互联网+”智慧能源发展的指导意见》,清华大学能源互联网研究院在2015年承担了国家能源局能源互联网战略研究课题,辨析能源互联网的定义、内涵、关键技术等。

能源互联网是将系统性思维和数字化技术与能源生产、传输、存储、消费以及能源市场深度融合的新型生态化能源系统,以可再生能源优先,以电力为基础,通过多能协同、供需协同等破解“能源不可能三角”。

新型电力系统是能源互联网双碳目标下现阶段发展的核心形态。未来电力系统就像互联网系统一样,以平台拉近供需距离,实现供需协同,大众广泛参与,形成新型电力生态;以数据中心、5G网络等新基建为支撑,通过“技术+机制”创新电力生态,实现数字转型和能源转型携手共进。

记者:您如何定位新型电力系统,它应该具备哪些特征?

高峰:碳达峰、碳中和目标给能源革命提出了具体的时间表,这也是在能源发展过程、基于能源发展所取得的阶段性成果而提出的目标。构建以新能源为主体的新型电力系统是在双碳目标下能源革命内涵的深化,为电力发展指明了方向,也给电力系统推进能源革命、推进生态文明建设、实现双碳目标提出了具体要求。

新型电力系统还将呈现出其他几个支撑性的具体特征。一是灵活性特征,未来的电力系统将是一个强不确定性系统,这就需要灵活性资源得到充分利用。一方面是电源端和负荷端的灵活性,新能源将呈现智能灵活和友好并网,灵活性火电机组、天然气机组和储能电站将共同构成调峰电源体系;另一方面是电网灵活性,未来电网将从传统的发输配用的垂直单一模式转变为含多电力电子变换的功率与信息双向流动模式,电网电力电子化,实现软件定义电网。二是数字化特征,即泛在贯通,赋能高效。通过无处不在的数据采集和数据贯通,为电力生产、输送、调度和消费赋能,以电力大数据服务社会治理与经济发展,培育新型电力数字产业,为数字赋能。三是综合能源多网协同,即电力的延伸特征。电力系统将与天然气、交通、建筑等多领域互联互通,智能电网将与热力管网、天然气管网、交通网络进行互联互通,形成综合能源供应,构成综合能源系统,这也是推进新能源消纳、实现能源电力系统高效运行的有效措施。

能源互联网示范项目的创新价值

记者:2020年,我国开展首批55个“互联网+”智慧能源(能源互联网)示范项目验收工作,结果显示,55个首批能源互联网项目中,有部分项目通过了验收。我们应该如何看待这种情况?

高峰:能源互联网示范项目具有探索性,全行业需要用宽容的心态看待它们。能源互联网示范项目中,成功的经验、失败的教训,对于能源行业的发展都有参考价值。

清华大学受到国家能源局委托,从事央企能源互联网示范项目的评审。另外,受到地方政府委托,参与地方能源互联网示范项目的评审。整个行业对能源互联网认识程度、技术能力、投资能力存在差异,均会影响到项目的实施。这种情况下,的确有部分项目无法通过验收,但是也有很多技术能力强、商业模式创新,具备推广价值的优秀项目。

记者:能源互联网示范项目为我们带来哪些新的创新因子?能否举例说明?

高峰:能源互联网示范项目中,也有很多具有开创性的突破。例如,珠海唐家湾三端柔性直流配电网工程建设是依托国家能源局首批“互联网+”智慧能源示范项目进行的,是中国建设直流配电网、推进能源互联网技术的重要探索。

清华大学能源互联网研究院直流研究中心参与了工程系统规划、架构设计、工程专题、核心技术研究、关键设备研发,突破了柔性直流配电网成套设计技术,自主创新研发了多套±10kV直流核心装备,包括三端口直流断路器、IGCT交叉箝位型换流阀。无论定制IGCT器件、装置原理拓扑先进性,还是系统电压等级与容量均达到目前国际最高参数水平,攻克了柔性直流配电网关键装备研制难关!

珠海唐家湾三端柔性直流配电网工程的核心在于清华大学研发的多端口的直流断路器,它发挥能源互联网路由器的功能,是新型电力系统所需要的数字化转型乃至软件定义电力系统的重要支撑。传统电力系统更多强调可调控的资源,比如储能电站、燃气电站等,电网自身的灵活性相对欠缺。在电网潮流不断变化特别是在配电侧大规模接入分布式电源时,通过电力电子模块化装置可以“模块组合、灵活适配”,让配电网设备始终运行在效率最高的工况下,改变传统电力系统设备最佳运行工况单一的问题,有效降低系统全工况损耗。这就是新型电力系统下新型电力装备实现“着力提高利用效能”目标的具体体现。

因此,我们认为,基于电力电子的新型电力装备将在新型电力系统中发挥越来越重要的作用。

记者:电力工业起步之初,爱迪生的直流电系统由于固有条件的限制,而被特斯拉的交流电系统所替代。如今直流电再次重归人们视野。

高峰:国家号召要把握数字化、网络化、智能化融合发展的契机,以信息化、智能化为杠杆培育新动能。我们深刻认识到,数字革命与能源革命的融合,将重构能源电力系统的运行模式和电力企业的治理方式。

在大城市,电能替代正在加速,特别是电动汽车的大规模使用,城市电负荷增量很大,城市资源空间受限,直流承载更高容量、功率、潮流,具有很强的适用性。直流也成为城市配电网转型的重要方向。

分布式微电网直流系统内部实现模块化,使整个系统处在效率比较高的状态。目前,直流设备可靠性、经济性还存在一定的发展空间,但是直流是城市配电网可以明确预知的一个方向。大的复杂的交流系统会导致系统震荡等一系列问题,交流弊端显现,分布式微网直流系统更加高效、灵活、稳定。在以新能源为主体的新型电力系统建设中,越来越多的集中式、分布式新能源接入,分布式微网直流系统将会发挥更加重要的作用。

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