能源互聯(lián)網(wǎng)成為未來電力主形態(tài)

    2015年9月，國家主席習近平在聯(lián)合國發(fā)展峰會上倡議探討構(gòu)建全球能源互聯(lián)網(wǎng)，推動以清潔和綠色方式滿足全球電力需求，讓全球各界對于全球能源互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)想的關注達到了新高度。同時，也讓時任國家電網(wǎng)公司董事長、黨組書記劉振亞于同年2月發(fā)布的《全球能源互聯(lián)網(wǎng)》――讓未來以“智能電網(wǎng)＋特高壓電網(wǎng)＋清潔能源”為核心的全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展構(gòu)思向前邁出了一大步。

    一年多來，全世界能源行業(yè)快速發(fā)展，其中新能源保持持續(xù)增長勢頭，風電、光伏表現(xiàn)尤為突出。5月15日，人類能源利用歷史上的一件里程碑事件：德國第一次實現(xiàn)全國電力需求幾乎全部由可再生能源供應。近年來，我國的風電、光伏等新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，華北、西北和東北的“三北”等風光資源富集地區(qū)尤其顯著。截至2016年6月底，全國風電裝機達到1.4億千瓦。2016年國家能源局下達的全國新增光伏電站建設規(guī)模近2000萬千瓦。

    然而，一方面是堅定選擇清潔能源利用的未來和全力推進新能源電源建設，另一方面的情況卻讓新能源投資者們心存近憂。根據(jù)中電聯(lián)《2016年度前三季度全國電力供需形勢分析預測報告》數(shù)據(jù)，全國6000千瓦及以上電廠風電發(fā)電量增長26.8%，設備利用小時1251小時，同比降低66小時；與上年同期相比，新疆、寧夏和甘肅風電設備利用小時同比分別降低388、358、105小時，“三北”地區(qū)部分省份棄風情況仍然較為嚴重。并網(wǎng)太陽能發(fā)電裝機容量翻倍增長，太陽能發(fā)電設備利用小時降幅擴大：全國6000千瓦及以上電廠并網(wǎng)太陽能發(fā)電量460億千瓦時，同比增長63.4%；全國并網(wǎng)太陽能發(fā)電設備利用小時889小時，同比降低107小時，其中寧夏、新疆和青海降幅超過100小時，西北地區(qū)部分省份棄光情況較為突出。嚴重超出消納能力的新能源爭相上網(wǎng)，大規(guī)模新能源消納已成為中國和世界的難題。

    智能電網(wǎng)為分布式能源和微電網(wǎng)提供了堅實基礎

    在電力消費總量相對較大的我國中、東、南部地區(qū)，國家“十三五”發(fā)展規(guī)劃也提出要加快發(fā)展中東部及南方地區(qū)分散式風電、分布式光伏發(fā)電。近年來，在一些東部沿海省份，分布式光伏發(fā)展速度較快，在上海、廣東等省份光伏裝機容量中已處于絕對主導地位，更有人說2017年分布式電站建設將會“大規(guī)模爆發(fā)”。在“政府引導、市場運作、統(tǒng)一管理”的模式下，不僅發(fā)揮了眾多工業(yè)園區(qū)廠房屋頂資源豐富的優(yōu)勢，而且工商業(yè)平均電價和煤電脫硫標桿上網(wǎng)電價在國內(nèi)均屬較高水平。

    與傳統(tǒng)及集中式發(fā)電相比，分布式發(fā)電具有環(huán)境污染小、投資少，建設周期短、靈活性高等優(yōu)點。然而，分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)，加大了其所在區(qū)域的負荷預測難度，改變了原有負荷增長模式。大量的分布式電源的接入，使配電網(wǎng)的改造和管理變得更為復雜。

    國網(wǎng)北京經(jīng)濟技術研究院副院長韓豐認為，面對大規(guī)模接入的分布式電源和多元化負荷，配電網(wǎng)規(guī)劃建設必須要堅持統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一標準，推行模塊化設計和標準化建設，積極引導分布式電源、多元化負荷與配電網(wǎng)協(xié)調(diào)、健康發(fā)展。

    大數(shù)據(jù)分析、機器學習和預測是能源互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)生命體特征的重要技術支撐。能源互聯(lián)網(wǎng)通過整合運行數(shù)據(jù)、天氣數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)、電網(wǎng)數(shù)據(jù)、電力市場數(shù)據(jù)等，進行大數(shù)據(jù)分析、負荷預測、發(fā)電預測、機器學習，打通并優(yōu)化能源生產(chǎn)和能源消費端的運作效率，需求和供應將可以進行隨時的動態(tài)調(diào)整。

    在智能電網(wǎng)的基礎上，不斷提高能源系統(tǒng)的靈活性和接納能力，各類能源間的互補、替代、耦合和協(xié)調(diào)將日益深化，一次能源的多能互補將是我國能源供給方式的重要特征。

    特高壓電網(wǎng)是提高大規(guī)模電源能效的關鍵

    大力發(fā)展新能源，需要將大規(guī)模集中開發(fā)與分布式發(fā)展相結(jié)合，提高利用效率。我國水能、風能、太陽能資源主要分布在西北地區(qū)，但受當?shù)刎摵尚枨笮?、網(wǎng)架薄弱、調(diào)峰資源有限、跨區(qū)輸電能力不足等因素制約，難以有效消納。依托大電網(wǎng)，充分利用不同區(qū)域負荷特性差異，實現(xiàn)能源開發(fā)綜合效益最大化。突破清潔能源富集地區(qū)本地消納能力有限的制約，加快大型新能源基地外送通道的建設，在全國范圍內(nèi)消納清潔能源發(fā)電。

    大型新能源基地外送主要通過特高壓電網(wǎng)輸送通道。作為全球能源互聯(lián)網(wǎng)的骨干網(wǎng)架（通道），自2009年我國第一條交流特高壓輸電線路投運至今，特高壓線路輸送容量不斷突破，大范圍優(yōu)化配置資源能力大幅提升。據(jù)國家電網(wǎng)公司發(fā)布的數(shù)據(jù)，截至2016年初，國家電網(wǎng)公司已經(jīng)建成“三交四直”特高壓工程，在建“四交五直”工程，在運在建和獲得核準線路長度達2.88萬千米。特高壓輸送技術進步，特高壓電網(wǎng)逐步建成，電力長距離傳輸將沒有地區(qū)和國界的差別，電力資源在全球更大范圍內(nèi)的優(yōu)化配置變得更加便利。

    電能替代改善能源終端結(jié)構(gòu)

    在能源消費上實施電能替代，以電能替代煤炭、石油、天然氣等化石能源，提高電能在終端消費中的比重，盡快實現(xiàn)電能替代，是從需求端主動改善能源消費結(jié)構(gòu)，進而促進電力系統(tǒng)能效的整體優(yōu)化。

    2016年5月，國家發(fā)展改革委、國家能源局與有關部門聯(lián)合印發(fā)了推進電能替代的指導意見，指出電能具有清潔、安全、便捷等優(yōu)勢，實施電能替代對于推動能源消費革命、落實國家能源戰(zhàn)略、促進能源清潔化發(fā)展意義重大。電能替代重點領域包括，生產(chǎn)制造領域的電鍋爐、電窯爐、電灌溉，交通運輸領域電能替代燃油，北方地區(qū)集中管網(wǎng)覆蓋范圍以外居民采暖等。

    “十三五”期間，我國將全面推進上述領域的電能替代，實現(xiàn)能源終端消費環(huán)節(jié)替代散燒煤、燃油消費約1.3億噸標煤，帶動電煤占煤炭消費比重提高約1.9%，帶動電能占終端能源消費比重提高約1.5%，促進電能消費比重達到約27%。根據(jù)《中國可再生能源發(fā)展路線圖2050》報告，到2050年，我國終端能源消費量為32億噸標準煤，電力占整個終端能源消費60%以上。

    風、光資源是大自然賦予人類的寶貴財富，大規(guī)模利用風、光等清潔能源是人類能源利用的重大進步。隨著工業(yè)技術水平不斷提高，風電、太陽能發(fā)電的利用率、穩(wěn)定性進一步提高，電價水平將降到市場合理水平。

    2016年11月4日，應對氣候變化的《巴黎協(xié)定》正式生效，對人類能源利用的新發(fā)展開啟了新篇章。走清潔發(fā)展的道路，已經(jīng)成為我國、世界和人類社會的共同選擇。不論是作為我國首個智能電網(wǎng)綜合示范區(qū)所在地的中新天津生態(tài)城，從可再生能源并網(wǎng)、新能源公共交通，到智能家居、分布式發(fā)電，智能電網(wǎng)的建設藍圖正一步步實現(xiàn)；還是蘇州建設國際能源變革發(fā)展典范城市的戰(zhàn)略構(gòu)想初步成型，將推動全球能源互聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略思想在蘇州率先落地，打造能源清潔、綠色、高效發(fā)展的“蘇州樣板”；亦或是華銳風電張北壩頭風電場“互聯(lián)網(wǎng)+智慧風能”在提高發(fā)電量和運維效率上的管理模式的突破，可以設想，作為優(yōu)化電力系統(tǒng)能效的重要手段――能源互聯(lián)網(wǎng)必將是未來電力工業(yè)發(fā)展的主形態(tài)。