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

2018-02-01 14:18:40 電力系統(tǒng)自動化　點(diǎn)擊量：評論 (0)

英國伯明翰大學(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)”的大會特邀報告，引起了與會專家學(xué)者的極大興趣。張小平教授就相關(guān)觀點(diǎn)撰寫成文，以便與更廣泛的讀者交流，從而展開廣泛討論，集思廣益，推動能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。本文僅代表張小平教授個人觀點(diǎn)。

1. 能源互聯(lián)的發(fā)展

近年來，可再生能源的大力發(fā)展催生了全球能源革命，更確切地說是一場能源互聯(lián)的革命。這場能源互聯(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，跨國，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;

5)不同能源系統(tǒng)(電，氣，熱網(wǎng))在用戶端的高度互聯(lián)及與能源網(wǎng)的高度互動。

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))與儲能，電動汽車的互聯(lián);

3)分布式能源互聯(lián)與用戶的友好，低碳，智能互動。

這個發(fā)展的動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值得思考的問題，即何為柔性，何為剛性?

“柔性”的含義指電能設(shè)備、場站、系統(tǒng)的相對可控性。“剛性”的含義指電能設(shè)備、場站、系統(tǒng)的相對不可控性。顯然，“柔性”與“剛性”的區(qū)別在于是否可控。另外，“柔性”與“剛性”是相對的，而不是絕對的。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、太陽能發(fā)電的波動性與間歇性。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，輸出功率具有相對的不可控性;

負(fù)荷的剛性：缺乏對負(fù)荷的靈活控制;

傳統(tǒng)交流電力網(wǎng)的剛性：缺乏對阻抗、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)擾動帶來的剛性：電流/電壓的突變性擾動;網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的突變性擾動。這些網(wǎng)絡(luò)的突變性擾動大多是剛性的。

能源互聯(lián)網(wǎng)的剛性是其最大的挑戰(zhàn)。過去30年，在應(yīng)對能源互聯(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)近年來的廣泛使用。這些電力電子技術(shù)歸結(jié)為三大類，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˙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)剛性問題解決之道：以柔克剛。

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