智能电网是接纳清洁能源的高速公路

能源是国民经济的命脉，当今世界能源格局正在经历着一场深刻的变革，而电力正处于这场变革的中心。传统的火力发电面临着环保的压力与资源枯竭的威胁；与此同时，水能、风能、太阳能、生物质能、海洋能等清洁能源异军突起，蓬勃发展。

　　截至2009年年底，我国清洁能源装机达1429万千瓦（不含水电、核电），占全部装机容量的1.66%，预计到2020年，我国水电装机将达到3.5亿千瓦，风电装机接近1.5亿千瓦，太阳能发电装机将达到2000万千瓦，生物质发电装机将达到3000万千瓦，清洁能源正走进我们的生活。

　　清洁能源接入：电网瓶颈初现

　　清洁能源在电源结构中的比重日益加大，也对电网提出了越来越高的要求。风能昼伏夜出，太阳能夜伏昼出，一个个“喜怒无常”、变幻莫测，传统电网对于大规模接纳这些个性迥异的新成员，确实有些困难。清洁能源大规模接入电网的瓶颈已开始显现。

　　首先，清洁能源的接入带来了电网调频、调峰与经济运行问题。清洁能源大多与气候条件联系紧密，风电离不开风，太阳能发电更是离不开阳光……而变幻莫测的天气条件，使清洁能源发电大多具有间歇性、波动性特点。这些特征打破了原有电网电能供给和负荷需求之间的平衡，给电网调频、调峰及安全稳定运行带来了影响。

　　其次，我国风能、太阳能资源集中在西北、华北、东北以及沿海地区，水电集中在西南地区，大多远离负荷中心，必须依托远距离输电将清洁能源电力送到中部、东部和南部的负荷中心。现有的输电能力和技术水平还无法满足清洁能源大规模远距离输送的需求。

　　再次，由于清洁能源具有间歇性、波动性，其大规模接入电网容易对电网安全稳定运行带来冲击。我国电网目前在应对大规模间歇式发电方面经验不足，功率预测等支撑风电、太阳能发电大规模接入的技术能力不足，需进一步提升电网运行控制技术水平，满足清洁能源大规模接入后电网运行的安全、稳定和经济性的要求。

　　未来，作为分布式电源的用户侧、配网侧，使用清洁能源会逐渐增多，电网中电力流和信息流的双向互动会逐步增多，对电网运行管理提出了更高的要求。

　　综上所述，大规模清洁能源接入对我国电网提出了挑战，只有在管理上和技术上取得新的突破，才能使清洁能源“发得稳、送得出、落得下、用得好”。

　　各国电网升级：“智能”风光无限

　　在传统电网大规模接纳清洁能源面临诸多难题的同时，智能电网作为当今世界电力系统发展变革的最新方向，给我们打开了大规模开发和利用清洁能源的希望之门。各国发展智能电网的原始出发点有所不同，但均意识到清洁能源的规模开发利用的重要性，把清洁能源的规模开发利用作为发展智能电网的重心。一方面清洁能源的开发利用是推动智能电网发展的主要驱动力，另一方面智能电网又是接纳清洁能源的高速公路。

　　就各国发展智能电网近中期侧重解决的问题来看，美国主要侧重于加大现有网络基础设施的投入，最大限度地利用信息技术，提高系统自动化水平，积极发展清洁能源；欧洲主要侧重于研究和解决电网对风电（尤其是大规模海上风电）的消纳、分布式能源并网、需求侧管理等问题；日本主要侧重于研究和解决分布式光伏发电和风能发电的大规模并网问题，以及电动汽车和电网的互动问题。

　　大力发展清洁能源，保证能源安全和保护环境，应对气候变化是各国发展智能电网的原动力。电力发展模式的不同，决定了我国智能电网的重点发展领域应与欧美不同。欧美等发达国家电力需求已趋于稳定，大电网结构变化缓慢，智能电网的研究及应用重点放在配电和用电领域；我国正处于经济高速增长阶段，负荷增长很快，电网也在快速发展，因此在智能电网方面，应围绕整个电网的安全运行、可靠经济、自愈性等要求，开展智能化技术的研究与应用。

　　在清洁能源方面，应结合我国风能、太阳能的资源分布特点，探索利用坚强智能电网实现清洁能源的规模化开发、远距离传输和最大化利用的技术。

　　坚强智能电网：支撑清洁能源

　　电网是连接电源和用户的桥梁，负责将各种不同类型的电源发出的电力输送给最终用户。智能电网涵盖电力系统的发电、输电、变电、配电、用电、调度各个环节，可有效地促进清洁能源的开发和利用，提高清洁电能在终端能源消费中的比重。

　　智能电网促进清洁能源的发展和利用，首先体现在发电环节的智能化。智能电网通过制定和推行风电、太阳能发电等清洁能源并网运行的技术标准，来规范清洁能源电站必备的性能指标，促进风电、太阳能发电逐渐接近或达到常规电源的技术水平。当前，研究重点主要包括风电场、光伏电站的自动电压控制技术、自动发电控制技术、故障穿越技术，以及风能、太阳能等多种清洁能源联合发电的技术等等，使得清洁能源电站在向电网提供优质电能的同时，具备支撑电网的能力。

　　其次，智能电网将解决我国清洁能源电力大规模、远距离传输的问题。以特高压为骨干网架的坚强智能电网的建设，将大幅提高我国电网大范围优化配置资源的能力，为我国七个千万千瓦级风电基地的建设和西南水电的开发提供有力的保障。在技术上，应致力于解决风电等间歇式电源带来的输电功率波动问题，致力于解决远距离、大规模输电带来的各种稳定问题。同时，应加强在轻型（柔性）直流输电、海上变电站等方面的技术研发，满足未来大规模开发海上风电的需求。

　　再次，清洁能源分布式发电接入配电网是当前欧洲国家开发利用清洁能源的主要方式之一，也必将在我国得到大力发展，这对我国现有的配用电系统提出了新的挑战。目前我国配电网整体供电能力和可靠性水平偏低，管理手段相对落后，造成接纳分布式清洁能源发电的能力有限；配电自动化系统覆盖范围不到9%，实用化水平较低；部分地区城市配电变压器经济运行水平不高，严重影响了清洁能源的利用效率和经济性。因此，根据清洁能源分布式接入对配电网在规划、运行、控制等方面的影响，需要智能化的配用电设备和系统，其中关键设备和系统包括智能配电设备、配电自动化系统、分布式发电/储能和微网控制系统、保护及接入设备、智能用电服务系统等。

　　最后，对于作为电网神经中枢的调度环节来说，风电、光伏发电等间歇式清洁能源的接入，使电网的安全、经济运行更为复杂。智能电网将采用更为高效的调度运行机制和更为先进的技术支持手段，解决间歇式清洁能源发电给电网运行带来的难题。例如，通过风电、光伏发电发电功率预测，可以准确预测发电功率的变化，让“听天由命”的间歇式清洁能源尽在电网调度的掌握之中；通过基于负荷预测、风电/光伏发电功率预测的联合优化调度，可以充分发挥清洁能源、常规能源以及电网储能设施的各自优势，提高整个电力系统的运行经济性。

　　总之，清洁能源的开发与利用，是优化我国能源结构、保障我国能源安全的重要手段，是保证我国能源可持续发展的必然选择和内在要求。对于电网企业，积极研究和应用智能电网技术，推动清洁能源大规模、远距离优化配置，既是落实科学发展观，加快构建资源节约型、环境友好型社会，服务和谐社会建设的重要实践，也是解决我国煤电油运紧张局面，促进能源大节约、大环保，保证国家能源安全的根本途径，更是电网企业的神圣职责和使命。 （作者系国网电力科学研究院 朱晓东 朱凌志 郎永强 吕宏水）（科技信息部摘自国网公司网站，原载于国家电网报）