張小平：能源互聯挑戰應對之道——以柔克剛

2018-02-01 14:18:40 電力系統自動化　點擊量：評論 (0)

英國伯明翰大學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網裝備技術高峰論壇上作了題為全球能源互聯網的關鍵：柔性技術的大...

英國伯明翰大學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網裝備技術高峰論壇上作了題為“全球能源互聯網的關鍵：柔性技術”的大會特邀報告，引起了與會專家學者的極大興趣。張小平教授就相關觀點撰寫成文，以便與更廣泛的讀者交流，從而展開廣泛討論，集思廣益，推動能源互聯網的發展。本文僅代表張小平教授個人觀點。

1. 能源互聯的發展

近年來，可再生能源的大力發展催生了全球能源革命，更確切地說是一場能源互聯的革命。這場能源互聯的革命體現在：

1)不同能源系統(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;

2)不同能源系統(電，氣，熱網)間的有效互聯;

3)不同能源系統(電，氣，熱網)與儲能系統的有效集成;

4)不同能源系統(電，氣)與交通系統的有效集成與高度互動;

5)不同能源系統(電，氣，熱網)在用戶端的高度互聯及與能源網的高度互動。

圖1 全球電力能源互聯網的架構

2. 能源互聯網的特點

能源互聯主要特點有三點：

1)特廣域電網乃至全球電力能源網互聯，實現能源在大范圍的優化配置，互補支撐，共享低碳發展;

2)基于城市的綜合能源網：不同能源系統(電，氣，熱網)與儲能，電動汽車的互聯;

3)分布式能源互聯與用戶的友好，低碳，智能互動。

這個發展的動力是可再生能源的大規模使用。而可再生能源大規模使用的發展目前遇到了瓶頸。關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學術界、工業界、政府部門的關注焦點，為何是這樣呢?乃是由于可再生能源本質上是剛性的。

3. 何為柔性與剛性?何為能源互聯網的剛性?

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”的含義指電能設備、場站、系統的相對可控性。“剛性”的含義指電能設備、場站、系統的相對不可控性。顯然，“柔性”與“剛性”的區別在于是否可控。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”可以轉化。此外，“柔性”與“剛性”還有程度上的區分，比如：比較柔、柔、半柔、剛、半剛、比較剛等等。

能源互聯網的剛性包括源/網/荷的剛性

電源的剛性：電源的剛性主要指風電、太陽能發電的波動性與間歇性。這些特點表明，與傳統發電系統(如燃煤、燃氣、燃油)比，輸出功率具有相對的不可控性;

負荷的剛性：缺乏對負荷的靈活控制;

傳統交流電力網的剛性：缺乏對阻抗、潮流的有效、快速控制。

能源互聯網的剛性也包括電網擾動帶來的剛性：電流/電壓的突變性擾動;網絡結構的突變性擾動。這些網絡的突變性擾動大多是剛性的。

能源互聯網的剛性是其最大的挑戰。過去30年，在應對能源互聯的挑戰已積累了相當的經驗。主要體現在電力電子技術近年來的廣泛使用。這些電力電子技術歸結為三大類，即：柔性交流輸電技術;直流輸電技術;可再生能源/負荷的電力電子控制技術。

“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，以柔制剛。”釋義為用柔軟的去克制剛強的。而電力電子技術的采用可提高對能源互聯網的網/源/荷實現有效控制，進而克服能源互聯網網源/荷的剛性，也就是以柔克剛。這一思想與中國哲學思想“以柔克剛”不謀而合。全球能源互聯網剛性問題解決之道：以柔克剛。