电网智能化 分布式电源并网遇挑战

    编者按：世界范围的新一轮能源变革对我国能源发展格局和电力发展方式带来了重大影响，坚强智能电网将进入全面建设和创新发展的新时期。作为先进信息技术和高级物理电网的充分结合，智能电网是解决未来能源输送问题的理想方案，是未来电网发展的大趋势。2013年，我国电网建设将延续2011年投资力度不断加大、建设速度和规模稳步推进的态势，智能电网将继续占据重要位置。同时，随着分布式电源快速发展，接入管理政策和配电网升级改造也急需跟进。此外，智能电网建设和分布式电源接入的不断发力，将给智能电网设备市场带来发展良机。

    电力能源是国民经济的一项重要基础产业，也是国民经济发展的先行产业。世界各国的发展表明：国民经济每增长1%，电力工业要相应增长1.3%～1.5%才能提供足够的动力。随着我国经济社会的平稳持续发展，电力能源的需求日益增大。但在这一过程中，一些矛盾和问题也越来越凸显，国内煤电运紧张局面反复出现，西南水电、内蒙古和西北电力外送“瓶颈”问题日益突出；与此同时，生态和环境保护形势日趋严峻，应对气候变化的压力越来越大，我国需要加快调整能源结构。

    在传统能源耗量日增和节能环保意识的驱动下，以新能源和智能电网为标志的新一轮能源技术革命孕育并出现了，我国电力能源的发展形势正发生深刻变化。

    电网智能化日趋重要

    智能电网是2009年5月由国家电网提出的，覆盖从发电到用电和调度的6个环节的全面智能化。它是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上，通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用，实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标。

图1 智能电网的六大特点

    据市场调查显示，2012年我国电力装机达到11.4亿kW，而采用智能化技术使系统运行效率提高了10%，带来的能耗降低相当于3个三峡工程的装机总量。中电联近日发布的《2013年全国电力供需形势分析预测报告》指出：2012年，全国跨区送电量2018亿kWh，同比增长20.2%；跨省输出电量7222亿kWh，同比增长14.2%；特高压和智能电网功不可没。

    国家电网公司发展策划部副主任张正陵分析说，转变电网发展方式，实现智能化升级可提高电网的安全性、经济性和适应性，解决电力能源“两头薄弱”问题的同时，还带来了能耗节约的环保效益。由此可见，智能电网在我国电力发展格局中占据着越来越重要的位置。

    在智能电网建设热潮的推动下，我国能源开发重心西移北移、负荷中心在东中部地区的基本格局长期不会改变，电力能源大规模、远距离输送和大范围优化配置将日益突出。

    “十二五”智能电网发展前景

    科技部去年印发的《智能电网“十二五”专项规划》指出，“十二五”期间的重点任务是要发展大规模间歇式新能源并网技术，要突破大规模间歇式新能源电源并网与储能、智能配用电、大电网智能调度与控制、智能装备等智能电网核心关键技术。根据规划，“十二五”期间，我国将建成20-30项智能电网技术专项示范工程和3-5项智能电网综合示范工程，建设5-10个智能电网示范城市和50个智能电网示范园区。

    根据国家电网发布的《关于加快推进坚强智能电网建设的意见》，2011-2015年为智能电网的全面建设阶段，此阶段电网投资约2万亿元；2016-2020年为智能电网基本建成阶段，此阶段电网投资为1.7万亿元。

    无论是从政策扶持力度还是电网企业投资力度来看，“十二五”期间智能电网建设都将进入全面提速阶段。从国家电网的实际投资规划来看，在全面建设阶段的2011-2015年，能够落实到智能化方面的投资总额约在2860亿元左右，主要分布在骨干网建设、用电信息采集、配电自动化及调控等方面，具体比例如下：

图2 国家电网“十二五”电网智能化投资（亿元）

    具体到2013年的电网工作计划，国家电网强调“转变电网发展方式，关键是建设坚强智能电网，实现各级电网协调发展。其中，发展特高压是重中之重”。南方电网今年的工作重点则是要加快“两渡”直流工程建设，逐步打造智能、高效、可靠、绿色的现代化电网。

    2013年将全力推进特高压前期工作，确保年内特高压“四交三直”开工，“四交”核准，“两交两直”取得路条，尽快建成“三华”特高压同步电网和“两纵两横”骨干网架，以期提高西南水电基地及“三北”地区煤电、新能源基地的外送通道能力。

    智能配网对接分布式电源

    智能电网将使发电、输电、配电、服务运营商、客户等多个领域相互“对话”。智能配电网对基本负荷没有影响，但是客户可以通过其参与峰值载荷的管理，最终可以实现客户与电网系统的互动。因此，分布式电源的存在将更显重要。智能配电及分布式电源接入是坚强智能电网发展中不可缺少的重要环节。

    截至2012年底，我国已并网投产的分布式电源1.56万个，装机容量3436万kW，其中分布式水电2376万kW，世界第一；余热、余压、余气资源综合利用和生物质发电近年来增长迅速，装机871万kW。

    随着智能配电及分布式电源接入的快速发展，电动汽车、储能装置等大量应用，配电网由无源网成为有源网、潮流由单向变为多向，对以往从大电网到用户端的电网管理模式以及自上而下的电源传输方式，带来了控制、安全等诸多变化和挑战。

    专家举例指出，分布式电源接入可能会对电网电压造成影响，或者不经意地造成短路甚至引起配网孤岛化等问题。该专家认为，如果能够由一个先进的能源管理系统来控制分布式电源，通过先进的技术手段进行监控，分布式电源接入电网可能带来的种种问题将会得到有效解决。

    从宏观政策来看，2013年以来，配电网升级改造日益加紧。不久前召开的全国能源工作会议将“大力发展分布式光伏发电”提至今年八项能源工作重点的第二位。另外，为满足消纳风电、太阳能发电及分布式能源能力的客观要求，2013年国家电网公司将加大城乡电网改造力度，促进城镇化建设，提高配电网对分布式电源的消纳能力。2月27日，国家电网发布的《关于做好分布式电源并网服务工作的意见》，将天然气、生物质能、风能、地热能、资源综合利用发电等所有类型的分布式发电方式纳入并网范围。

    分析人士认为，国家电网此举旨在扫清分布式电源并网难题，推进配网侧智能化、高效、安全，有利于促进分布式电源应用市场的快速发展。

    不过，对电网进行智能化改造还面临一项很实际的问题，就是分布式能源上网电价和管理政策还一直不明确，这让有意向做分布式能源发电的企业很担忧。

    国家电网在《意见》中承诺将促进光伏、风电、天然气等分布式电源并入国家电网，并提供优惠并网条件、加强配套电网建设，优化并网流程等；分布式光伏发电、风电项目不收取系统备用容量费，其他分布式电源项目执行国家有关政策。但是，目前发改委并未就天然气等分布式电源上网电价出台详细政策，这令相关企业颇感纠结。

    一位能源企业高管表示，分布式能源有电价的难题，一旦电网敞开收购余量电力，用电低谷期电网用什么价格收购余量电力也需明确，对于楼宇冷热电三联供等方式存在的分布式能源，是否享受峰谷差价，企业希望有进一步的政策出台。

    中商流通生产力促进中心分析师宋亮发表言论称，分布式电源并网推出后，相关配套政策推出速度慢于市场的发展。“分布式光伏发电成本高于大型光伏电站，目前仍然需要政府在价格上予以补贴。”

    国家电网公司新闻发言人张正陵对此表示，具体价格正在衡定；分布式电源具有点多面广分散的特点，之前的可再生能源补贴主要针对大企业、大业主，并且过程复杂，并不适用于分布式电源，这应该尽快调整；同时，财政补贴也应改为事后补贴。

    智能设备市场获良机

    智能电网建设和分布式电源接入的不断发力，将给智能电网设备市场带来刺激性作用。按照规划，智能电网的建设重点将是通过现代先进技术的高度融合，全面提高大电网运行控制的智能化水平，以及供电服务的能力和水平，从而最终实现电网的跨越式发展。在设备投入上，除了以特高压为主的一次设备之外，智能电网建设将全面转向电网智能化的六大方面：发电、智能输电、智能化变电站、智能配电网、智能用电和智能调度。

    据预测，至2020年，包括电网接入、柔性输电、电网监测、智能化变电站、智能电表、充电站/桩等设备在内，电网智能化所带来的设备市场容量将超过6200亿元。

    目前电力电子、新能源、自动化等多个行业的设备制造厂商们纷纷紧跟国家智能电网的建设进度，按照国内智能电网的要求循序渐进地开发适合的新产品，力争结合电力系统的实际应用需求，以创新型的产品为智能电网建设蓝图提供有力的技术支撑。

    在核电、风电、光伏发电这三种主要类型的新能源中，太阳能作为一种广泛存在、获得方式稳定可靠，且基本无污染的能量源，在未来的智能电网电力获取方式中将占据非常大的比重。预计到2020年，以风电、光伏为代表的新能源发电接入设备总需求将超过1000亿元，其中，由于风电已过了高速成长期，因此光伏逆变器的市场增幅更为迅速，其年平均增长率约为50%，市场需求量最高可达605亿元。

    但就目前光伏行业的建设情况来看，在整体规划上还存在着许多亟待解决的问题。例如，在中国，目前大规模进行光伏发电的区域基本上都位于西部高海拔、长日照的地区，而产生的电力在当地无法就地消化，需要远距离运输，这就要依托高电压的输电网，电力传输是一个比较大的经济建设问题。另外，如果在电力需求比较旺盛的沿海地区兴建太阳能发电项目，则可能会因为丰富的雨水及污染较大的环境，给日光的直射造成影响，而无法获得较好的发电效率，投入产出比则有待考量。

    值得关注的是，随着市场的逐渐成熟，带有新型功能的太阳能逆变器产品也在不断的演进之中。一位不愿具名的企业高管表示，逆变器的开发要依托市场的需求，在智能电网的建设过程中，新型逆变器种类会孕育而生，如为了避开用电高峰，且更有效地利用用电低谷，能够在白天发电、晚上储能的智能储能型双向逆变器就是一种非常好的产品类型，这也将推动对储能型产品的开发。

    智能电网关系经济社会发展

    目前，虽然我国发展智能电网尚存在技术升级改造、市场推广应用等难题，但是在传统能耗日益严峻、经济下行压力加大及外需不振的形势下，推进智能电网建设和分布式电源接入对于优化能源结构、推动节能减排、促进经济长期平稳较快发展具有重要意义。

    从经济意义来说，智能电网是培育战略性新兴产业发展，服务国家经济发展方式转变的重要实践。

    智能电网将融合通信、能源、新材料等高科技产业，一方面带动其上下游及相关产业的发展，推动电力和其他产业结构调整，促进技术进步和装备升级；另一方面将为通信、自动化、制造等技术深度融合提供友好平台，促进关联产业良性发展和新产业的涌现。智能电网的建设将为我国经济发展方式转变提供重要的实践机遇。

    表1 我国智能电网建成后带来的直观经济效益

    智能电网是未来电网发展的必然趋势，它的发展关系到经济社会发展和国计民生，是开发利用清洁能源、建设科学合理的能源利用体系的迫切要求，是时代赋予电力工业的历史性重任。<