中國能源網訊 7月8日,中國能源網攜手中國電機工程學會、中國城市燃氣協會、中國可再生能源協會與中國企業投資協會舉辦的以“合理利用能源,讓城市生活更美好”為主題的“2010中國分布式能源研討會暨展覽會”在上海隆重開幕。
在8日下午舉行的“智能電網的發展與分布式能源的并網”分論壇中,清華大學電機系教授朱守真進行了精彩演講。
以下為發言實錄:
各位專家、各位領導好,今天在這里是各個行業的專家,也是各個行業的熱心的推進分布式能源發電的熱心倡導者,我今天想介紹的題目是智能電網框架下的分布式發電。我不知道大家興趣在哪里,我們在2002年就開始做分布式能源的積極研究,主要研究4個方面,一個是分布式能源在電力系統結構下的一些審批的方式,還有一些規則,第二個研究,分布式能源要發展起來以后對于系統的影響,比如今天我聽說國網公司規定25%能夠在接入點,我們也做了大量的研究,知道是70%的時候這個點是會垮臺的,國外都是15%,這個比25%還是有一定的余地,25%還是比較保守的,第三方面,做了交易模式的研究,分布式能源的價格在可再生能源和CCHP冷熱電三聯供方面分別價格體系是什么,應該用什么方式來建立這一套機制,第四方面,我們研究了一些政策,從政府當中應該用什么樣的政策扶持支持,比如我們希望在備用電源上,還有在每一度電上面,每發一度電上要增收一分錢的支持分布式能源的費用,我們是大量做了一些研究,跟北京電力公司和北京科委一起做的研究,今天我只拿出了一個方面的內容做研究。今年我們想做簡單的研究,分布式能源為什么運行的不好,想在這個方面做比較深入的探討,在北京將近28、29個分布式能源,但是基本上都運行的不好,個別是獨立運行,還可以維持,但是并網上電,并不是說不能并網,大家并網以后運行的也不好,從這個例子上反推為什么分布式能源運行的不好的理由,在上海、北京都做了一些調查,在上海做調查給我一個啟發,就是雙方對于并網的東西還有相互之間的認識,所以我列的題目,如果大家不是特別感興趣可以很快的過去,我今天想介紹的就是這么幾個。 一個智能電網的定義,第二個智能電網的特點以及分布式能源并網的意義,還有技術要求,參數要求,另外是結束語。
智能電網的定義我拷貝了人家的PPT,我把智能電網的定義和歐洲的定義、中國的定義放在一塊,這應該是比較權威的定義,歐洲的定義是對于智能電網的定義主要是為了有效而且是合適的經濟的對于電力全網當中的要求,這是歐洲的定義,IEC的定義,要求系統當中是更緊密的連接起來,是靈活的,對于用戶側當中是很靈活的應用,我們國家在這些基礎之上,提的觀念跟他們不一樣,以前提的智能電網是具有高數字化、自動化水平,并有一定的自愈互動供能的電網,韓曉平寫的文章,說智能電網在理解上就變成高自動化水平的電網,在早期的研究智能電網當中只是提了數字化自動化水平,現在的智能電網發生了根本性的變化,所以目前給的定義,當然這也不是最終版本,但是應該是國網公司當中最新的提法,采用先進的電力技術和設備,信息與通信技術,系統的實現電網的智能型監測、分析和決策控制,支持新型能源發電和靈活優質用電,具有高自動化水平,并有一定自愈互動供能安全可靠高效率電網。這上面有三層含義,第一個,采用的技術設備和常規電網不同,這些地方的技術設備,比如電表原來是單向,現在要求雙向的,技術上,變電站現在已經出臺兩個版本,智能化變電站,結構已經發生了極大的變化。以后可能見不到太多高空的架設,都變成信息網絡的連接,所以在技術設備上和常規的電網非常不同。第二個方面是對于發電和用戶兩端的支持,而不僅僅是發電策略的支持,現在有一種提法叫做用戶側的管理,支持這種論點,有可能用戶側帶有發電,我們應該用什么方式來對待他,第三表明電網本身的特點,電網不僅是大電網,不僅是國網的電網,而且是所有電網本身具有的特點,他應該有智能化的監測分析和決策控制供能,這概括了智能電網的定義,這是現在目前相對來講比較權威性的說法。
第二方面智能電網建設的特點,我們要配合分布式能源一定要結合智能電網的建設來加強特點,他在電能使用的方式和用戶對于電力網絡需求上面臨根本性的改變,電能的使用方式和用戶的方面,后面我們還會展開再說,我們現在的電力網絡的設計是在20世紀50年代就開始的,這個架構已經不適合現在所用,所以他應該發生根本性的變化,包括接收多種能源的特點,美國對于智能電網的要求,目的就是能源獨立國家安全,就是這么一個目的,但是我們國家是能源的戰略的決策,一個是可持續的發展,還有促進社會經濟的發展。這里也提到了,在特高壓和設施的基礎上,建設千瓦級的風電廠發展堅強的智能電網目標是保護環境和提高大型互聯電力系統的能源利用效率,很重要的目標就是保護環境和能源的綜合利用,在這里,蘇總有一個報告,現在建大型的風電廠,都存在一定的波動性,會很不平衡,有時候來風會出力,沒有風的時候,出力是大面積的問題,而不是簡單的一個風機的問題,是上百臺的風機的問題,功率的波動性是一個很大的問題,解決這個問題的辦法,蘇總建議發展分布式能源和發展三聯供,他認為燃氣機是基本的負荷,比較平穩,可以補充這個方面的不足,我參加研究院做的能源規劃,他當時提出的風電廠,解決風電波動的辦法是加煤電,我當時也跟他討論了這個問題,我說為什么加上煤電,本來風電廠是可再生能源,現在再加上煤電,這個路子是不對的,是捆綁式的。但是他說他也提了很多意見,但是因為那次匯報比較短,所以沒有展開,我說那是很重要的東西,所以風電廠的一些建設要解決風和光的發電,大規模的發電,可能還是要發的燃氣的東西作為補充,這是一個很好的辦法。
在智能電網當中分了幾個環節,剛才周總也講了一些,在發電當中,發展可再生能源和發展微網,微網當中發電和用電可能組合,或者獨立應用,或者系統連接起來一塊供電,電網的建設標準,是可自愈的,出現故障以后,會在配套的當中實現電網自動恢復,用電方面是雙向互動,對于網和用戶都有很重要的意義,設備方面,要大力發展儲能超導能量轉換設備還有發展相應的芯片和電力電子,在技術方面要有傳感,因為信息系統要大力發展,所以有傳感性采集通信信息計算機控制等等方面,最后用電方面達到低碳經濟實現交易。
歐洲,非常關注集成可再生能源,也關注分布式能源,他對于電網有不同的要求,去解決分散和間歇性,哪怕是容量非常小,不論大小只要能向電網輸送電能也會大力鼓勵,我們想看看這個畫,這是他原來的結構,發電量集中在這么幾個方面,將來的趨勢是什么,是非常低了,在酒吧里面喝酒,可能背后的酒吧的基因在冒泡的地方都會產生電能,還有汽車摩擦路來形成電,所以我們說將來電的形式會非常多,所以能源發電分布已經不是簡單的幾個點,而是非常的廣闊,對于整個發電和用電都會發生變革性的變化。
智能電網的發展方向,這里有一個表,21世紀的電網所采用的技術和21世紀以后智能電網所采用的技術,簡單地說,比如盲眼,以前系統當中出現什么故障看不到,很多叫做盲眼,現在可以自我調節自我監測,還有原來通訊是單向的現在是雙向。智能電網的適應性,智能電網要適應什么樣的環境才能形成真正的電網,智能電網的基本行為,列了幾樣,適應所有發電和儲能選擇,我必須適應他,比如我現在是小的瓦機的電,我也要適應他,當然也是比較漫長的過程,比如我們給分布式能源做了一個定義,是幾十兆瓦到幾百兆瓦叫做分布式能源,再高就不叫做分布式能源,但是他對于所有的發電都應該適應,還有儲能也要適應,另外適應于各個用戶的積極參與,用戶側也有自己的電源,用戶要向系統買電,這個之間的關系也要適應,還有要實現新產品新服務和新市場,這個交易的模式將來會發生很大的變化,就像我們土地一樣,現在新農村的管理模式,已經從剛剛開始的個體到人民公社,從人民公社又到個體承包,現在又到集約性的生產,這個過程并不是大到小,小到大的過程,而是整個交易方式和管理的模式發生變化,現在新農村的管理,土地拿來是生產分配,人民公社的時候也是土地拿來,那個時候大家吃光喝光,勞力很低,都到食堂吃,最后辦不下去了,所以大和小之間的關系,關鍵是經濟的管理模式是什么樣子的,我想將來智能電網要使分布式能源更好的發展和智能電網實現,一定要接受新的模式。[page]下面對為數字化經濟提供高質量電能,現在的電能質量基本上是煤炭太多的電力系統在管,因為這是用戶側不好管,另外你說電不好,否則大要都是指責電力系統給錢,這樣電能質量沒有管理,就沒有優質的服務,所以將來的服務是高質量的電能,優化資產利用率提高運營效率,現在煤電發電只有30-40%,現在發電的效率是不高的,如何提高,很多方式都可以提高發電,煤的方式也可以提高,另外還有其他的方式可以提高,另外自愈功能,我們國家為什么不會發生很大的崩潰現象呢,因為我們留的余地很大,美國的余地很小,比如電本來可以送10兆瓦,我們考慮熱負荷送的很低,當然一發生故障承受能力很強,美國是因為把經濟性放的很高,最后一旦發生故障就會發生大的停電,所以國外發生大停電事故比我們國家多的多,我們國家還是安全系數放的非常高的,但是這個不是靠減少效率來提高,而是靠自愈的功能和自動化水平提高整個電網的效率。
最后對于攻擊和自然災害可以快速恢復運行。比如今年發生大的事故,有些公司能不能快速地恢復,這些是分布式能源可以適應小的快速的局部的恢復,智能電網將來的發展要適應這些變化,才能真正夠的上智能電網。
智能電網的5個優點,供電可靠性和電能質量,安全性和網絡安全,能效方面還有環保方面直接經濟效益,這是幾個優點,將來的智能電網當中應該達到的優點,現在我們正在朝著這個目標前進,分布式能源機組并網的意義,并網的效率是最高的,所以,我們的定義是具有小型化直接安置在用戶近旁的特點,對建設場所要求不高,不占用輸電走廊,施工周期短,能夠迅速應付短期激增的電力需求,供電可靠性高等優點,已經受到各國的普遍重視。
各國都在開展部署能源,而且國外發展比我們國家更加迅速,我們國家觀念上還沒有打破,比如說對于冷熱電的聯產概念的問題,大家就認為他效益不高,認為別人有很多的例子可以證明這個效益不高,但是他沒有綜合算,我們要從綜合能源的角度看,他的效率還是可以高的,另外還有,對于很多的不理解,對于系統的影響,影響的大和小,剛才周總講的我非常同意,技術都是可以解決的,他確實對于系統是有影響的,對于潮流、短路、保護的穩定都有影響,但是是可以解決的,關鍵是不要遠離他,這個方面國網已經開始研究了。
并網有一個定義,在用戶連接點上,從公共點接入系統,方式有4個,今天早上,包老師講了兩個,兩個是并網或者不并網,叫做一級二級,我覺得人家也是很專業的,我們應該跟他們學習,但是我這里分4種,一個是并網不售電,還有獨立運行,還有孤網運行,孤島運行,孤島運行和孤島效應有從的嫌疑,但是現在已經用的很爛了,很多評審的時候,都叫做孤島運行,我后來只是指出來,但是現在好象已經變成了普遍的概念了。第三個方面就是微網運行,微網運行在小型的電源相互聯結在一起,這里有協調和互相配合的問題,還有并網售電,這是將來發展的趨勢,現在大型的燃氣發電都是直接往系統里面送電,但是這里并網發電的期望能夠像系統售電,是指小型可以發電,當他自己平衡不了的時候,有多余的電給系統,這樣整體設計起來就比較容易了,當然也必須要有政策防止他片面的設立很大,為了滿足熱把電設計的很大,這只能從經濟角度平衡他,所以國家發改委在前幾年就跟我們說,能不能推出一個政策來,并網還能售電,我說這個跟電力法可能不太一致,所以這一塊東西還有待于改進。
并網電壓,大型的并到10千伏,甚至并到10萬的。接入容量,DG機組并網后,不能超過上層負荷的25%,在國外大部分要求15%,我們做下來70-75%,系統是會崩潰的,應該說25-70%還是保守的,余地還是比較大的。分布式能源機組對于運行參數的要求,前面都是說他應該并到什么上面去,后面,我們對于本身機組的參數要求是很大的,今天來得的都是制造商運營商,這次我們在上海調研的時候,一個很關鍵的問題就是他要求初裝費比較高,我聽上海電力公司講了一堆理由,對于用戶來講,他們也是覺得高,這個高,如果我們的運行參數和裝置能滿足電力系統改造費,初裝費就可以減下來,要求制造商現在必須把裝置向電網的基本要求相靠攏,這樣你的裝置將來才可以有一些發展的前景。
這里我指了幾點,主要是運行參數的要求、電能質量的要求、當系統在并網以后,和并網發生故障以后,保護的供能和跳閘的供能,還有在條例當中確立的東西。這里提了5個運行電壓的范圍,供電質量,這個范圍也有一定的要求,GD接入系統以后,末端也會抬高,對于系統的要求,還有對于系統當中電壓偏移的要求,這里列了一些國外的,美國德州要求電壓運行在95-到105%,我們國家的要求也是如此。還有電壓波動和閃變的要求,一般波動2%,就是0.2赫茲,如果在超過了這個數對于系統來講是一個影響,另外還有閃變,對于系統會產生電壓閃變,我們曾經做過幾個站的測試,有些地方電燈質量非常好,沒有波動,有些地方確實有問題,還有就是運行頻率,頻率要求也比較高,美國加州還有澳大利亞的要求,加州是59.3%-69.5%,澳大利亞是19.8%-59.2%,這都是頻率的要求,電壓和諧波都要滿足單次諧波不能大于基波的3%,還有功率因素,一般是0.9%-0.95%之間,臺灣的要求很高,盡量維持在1.01%之間。
中國應該加速發展分布式發電。分布式發電具有清潔環保投資少,見效快等一系列優點,目前已經成為一些發達國家電力供應的新的增長點,我們國家也在發展,但是發展還不夠完善,需要進一步的發展,尤其是對于冷熱電聯共的并網還沒有有正式的規范,對于可再生能源現在是無條件必須接受也有一定的補償,政府也有補償,但是對于三聯供的機組沒有規范,變成一是一,這是不正常的,所以我們想這些應該制訂相應的標準,中國供電部門或者電力部門應該在發展分布式能源當中起到指導作用,應該在項目的設立選型安裝驗收方面給予指導,這個指導不是壓制,而是給他合理的指導,使我們可以更加健康的發展。另外在機組的設備及其保護裝置的選用上,應該有一個專門的機構,我認為這個機構認為這個東西行,電力部門也不應該說什么,制造商也不應該說什么,否則現在各說各的理,最后造成達不成一致的協議。
最后分布式電源與配電網并網運行能夠充分發揮DG機組的優勢,當前許多國家和地區都提倡分布式電源并網運行,并且制訂了相關的并網規則,我國起步比較晚,各地發展也不平衡,但是已經有成功的案例,希望可以大力發展,我國應該加快并網條例的制訂,使得分布式電源有章可循,促進我國分布式能源快速穩定有序的發展,謝謝各位。
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