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能源互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)

2015-08-10 15:45:06 世紀(jì)新能源網(wǎng)

要真正實(shí)現(xiàn)能源的互聯(lián)互通,涉及到眾多的技術(shù)應(yīng)用。與傳統(tǒng)電網(wǎng)不同,能源互聯(lián)網(wǎng)是由多個(gè)微電網(wǎng)互聯(lián)而成。每個(gè)微電網(wǎng)內(nèi)部又包括發(fā)電(各種形式的發(fā)電)、儲(chǔ)能、用戶、輸配電以及并網(wǎng)系統(tǒng)。因此,能源互聯(lián)網(wǎng)涉及的技術(shù)要比傳統(tǒng)電網(wǎng)的面更為寬廣。例如,能源轉(zhuǎn)化、能源的收集、電網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)融合、能源存儲(chǔ)等諸多方面。為了方便起見,我們分為智能微電網(wǎng)和廣域的能源互聯(lián)網(wǎng)兩部分介紹相關(guān)技術(shù)。

一、智能微電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)

作為能源互聯(lián)網(wǎng)的細(xì)胞,大量微電網(wǎng)的建設(shè)和運(yùn)營是能源互聯(lián)網(wǎng)存在的基礎(chǔ)。而微電網(wǎng)中的許多關(guān)鍵技術(shù)與現(xiàn)有的電網(wǎng)技術(shù)也大不相同。

(一)各類新能源發(fā)電設(shè)備

能夠作為微電網(wǎng)的電源的其它可再生能源有如下幾種:

光伏發(fā)電,風(fēng)力發(fā)電,小型水力電站,生物質(zhì)能電站(主要是沼氣發(fā)電,可與垃圾處理、有機(jī)肥的生產(chǎn)相結(jié)合),采用天然氣的微型燃?xì)廨啓C(jī)。

上述各種形式的新能源技術(shù)現(xiàn)在基本成熟,但在如何提高能源的轉(zhuǎn)換效率方面還有許多可以改進(jìn)的地方。

(二)儲(chǔ)能技術(shù)

微電網(wǎng)的儲(chǔ)能系統(tǒng)要滿足以下三種情況的要求:1)在電源或電網(wǎng)事故情況下,儲(chǔ)能系統(tǒng)能夠迅速替代電源;2)在微網(wǎng)內(nèi)大型負(fù)荷啟動(dòng)時(shí),由于電流往往數(shù)倍于運(yùn)行電流,需要儲(chǔ)能系統(tǒng)提供瞬時(shí)大電流;3)在光伏以及其它電網(wǎng)發(fā)電不足時(shí),起到為微網(wǎng)內(nèi)負(fù)荷供電的功能。

目前,較為成熟的儲(chǔ)能技術(shù)是鉛酸蓄電池,但有壽命短和鉛污染的問題。能夠適用于智能光伏微電網(wǎng)的新型儲(chǔ)能系統(tǒng)有如下幾種:釩流體電池,飛輪儲(chǔ)能,超級(jí)電容。這幾種新型儲(chǔ)能系統(tǒng)各有優(yōu)缺點(diǎn),隨著產(chǎn)業(yè)化程度的不斷成熟,相信產(chǎn)品的質(zhì)量、性能、穩(wěn)定性均將有大幅提高,成本也可以大幅度下降。

(三)微網(wǎng)控制技術(shù)

與傳統(tǒng)電網(wǎng)不同,智能微電網(wǎng)的網(wǎng)內(nèi)有多個(gè)電源和多處負(fù)荷。負(fù)載的變化、電源的波動(dòng),都需要通過儲(chǔ)能系統(tǒng)或外部電網(wǎng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。這些電源的調(diào)節(jié)、切換和控制就是由微網(wǎng)控制中心來完成的。

微網(wǎng)控制中心除了監(jiān)控每個(gè)新能源發(fā)電系統(tǒng)、儲(chǔ)能系統(tǒng)和負(fù)載的電力參數(shù)、開關(guān)狀態(tài)和電力質(zhì)量與能量參數(shù)外,還要進(jìn)行節(jié)能和電力質(zhì)量的提高。

(四)智能微電網(wǎng)的信息系統(tǒng)

微電網(wǎng)在正常運(yùn)行時(shí),通常采取與主干電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行的方式。微電網(wǎng)內(nèi)部的控制系統(tǒng)需要與主干網(wǎng)的電力調(diào)度系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行信息通訊,要做到在電源或負(fù)荷變化時(shí),將信息通報(bào)給主電網(wǎng),并給主電網(wǎng)以充足的時(shí)間進(jìn)行調(diào)度,這樣,就可以保證微電網(wǎng)的供電和主電網(wǎng)的穩(wěn)定。

微電網(wǎng)和主網(wǎng)要進(jìn)行實(shí)時(shí)信息交換,這是通過微電網(wǎng)的信息系統(tǒng)來完成的,微電網(wǎng)的信息系統(tǒng)還可以幫助微電網(wǎng)之間的互聯(lián)和互相調(diào)度,這樣,有助于主電網(wǎng)的穩(wěn)定,減少主電網(wǎng)的供電壓力。信息系統(tǒng)是微電網(wǎng)與外界信息交互的基站。它不僅可以大大減少微電網(wǎng)發(fā)電的波動(dòng)性,也能夠因地制宜,充分利用微電網(wǎng)所在地區(qū)的各種可再生能源和資源。

以上四大類技術(shù)就微電網(wǎng)涉及的主要技術(shù)。此外,在能源綜合利用的微能源網(wǎng)的情形,還要涉及垃圾處理、沼氣及有機(jī)肥的生產(chǎn)技術(shù),甚至于供暖系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù),制冷技術(shù),地?zé)岬鹊取?/p>

二、能源互聯(lián)網(wǎng)的廣域技術(shù)

多個(gè)微電網(wǎng)的互聯(lián)即構(gòu)成能源互聯(lián)網(wǎng)。因此,能源互聯(lián)網(wǎng)的廣域技術(shù)主要指微電網(wǎng)的網(wǎng)際互聯(lián)以及多種能源形式的集成所設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)。

(一)能源互聯(lián)傳輸相關(guān)技術(shù)

微電網(wǎng)之間的電力傳輸可以通過主電網(wǎng),但更多的是需要建設(shè)新的輸電線路。除了電纜外,新型輸電材料如常溫超導(dǎo)材料也是能源互聯(lián)網(wǎng)的遠(yuǎn)距離輸電研究的技術(shù)方向。要實(shí)現(xiàn)電力在低壓傳輸過程中有效輸送和回收,充分利用各分布式小功率能源采集和生產(chǎn)單元的余電并網(wǎng),使用常溫超導(dǎo)體可以大大降低輸電損耗。

此外,是高壓還是低壓,交流還是直流,微電網(wǎng)的建成可能會(huì)對(duì)現(xiàn)有的技術(shù)進(jìn)行重新選擇。

(二)信息的互聯(lián)互通技術(shù)

能源互聯(lián)網(wǎng)的信息互通可以利用現(xiàn)有的信息互聯(lián)網(wǎng)。但是,如前所述,對(duì)于實(shí)時(shí)性要求非常高的控制信號(hào),可能需要更可靠的信息傳輸方式。利用電力網(wǎng)加載高頻信號(hào)實(shí)現(xiàn)信息通信,是當(dāng)前研究熱點(diǎn)之一。

要將數(shù)據(jù)分類,通常實(shí)時(shí)性要求高的數(shù)據(jù),量并不大,而數(shù)據(jù)量大的如圖像視頻等,實(shí)時(shí)性要求不高。因此,實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)分級(jí)是必要的。

(三)多種能源方式的集成技術(shù)

電力是能源的主要形式,但并非是唯一形式。對(duì)于居民和工業(yè)來說,除了電作為能源的一種形式外,還有供暖、制冷、燃?xì)獾男枨蟆H绻彝ト∨赡苡霉鉄岜裙夥l(fā)電再帶動(dòng)空調(diào)的方式能源效率更高。此外,家庭的燃?xì)馊绻捎谜託獾脑挘绾伪WC沼氣供應(yīng)的質(zhì)量的穩(wěn)定,也是能源互聯(lián)網(wǎng)需要考慮的問題。對(duì)于電動(dòng)汽車的充電,也要考慮許多新的技術(shù)手段。多種能源集成的時(shí)候,相互之間也有許多互補(bǔ)的作用可以提高相互的效率。這些都需要在使用過程中逐步使用和解決。

總之,能源互聯(lián)網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)涉及到很廣泛的技術(shù),并非只是電力專業(yè)一門技術(shù)。鑒于其中大量的技術(shù)都是已經(jīng)在其它行業(yè)里應(yīng)用的成熟技術(shù),只不過在能源互聯(lián)網(wǎng)這個(gè)新的框架下需要重新找到實(shí)現(xiàn)的新的方式。




責(zé)任編輯: 李穎

標(biāo)簽:能源互聯(lián)網(wǎng),微電網(wǎng)