可再生能源与智能电网构建的未来电力系统

蒋鹏仪

（云锡股份有限公司铜业分公司 云南个旧 661000）

随着可再生能源技术的发展，许多技术成熟的国家已经开始逐步将可再生能源发电技术进行商业化运作。以替代传统的化石燃料。在其表现出巨大市场潜力的同时。新能源发电技术与现有电网负荷之间存在的矛盾也逐渐凸显出来，并制约了其发展。寻找一种可以调和两者间矛盾的办法已经成为业内迫切需要解决的问题。

1 可再生能源发电技术特点

可再生能源发电技术主要包含风力发电、水力发电、太阳能发电、生物质能发电等。可再生能源发电技术相比于传统的发电技术，具有清洁、无污染或污染小、运行成本低等优点。将会是未来电力系统的重要组成部分。可再生能源发电技术的优势与存在的缺陷见表1。

表1 可再生能源发电技术的优势与缺陷

2 电网负荷的变化

电网负荷通常随人类的作息时间呈现出有规律的变化。但可以分为以下三种:基本负荷、中间负荷和高峰负荷。

基本负荷占电网负荷的比重较大，但需求量稳定，承担这部分负荷的电厂燃料和运营成本相对较低。中间负荷需要电厂按照电网负荷的变化进行生产，可以根据历史负荷的变化情况进行预测。高峰负荷则难以预测，需要电厂在电网负荷达到峰值时进行生产，所以需要电厂具备灵活的操作条件。

图1[1]为美国加利福尼亚州2009年某一天之内电网负荷的情况。

结合图表可以看出，可再生能源发电技术普遍存在波动性、随机性、难以储存、易受外界环境变化的影响等缺陷，这给电网负荷的调度造成了一定的困难，制约了可再生能源的推广和使用。

图1 美国加利福尼亚州电网负荷在一天之内的变化

3 智能电网技术

为了调和现有可再生能源发电技术与电网负荷之间的矛盾，智能电网技术应运而生。美国电力科学研究院给出智能电网的定义为：一个由众多自动化的输电和配电系统构成的电力系统，以协调、有效和可靠的方式实现所有的电网运作，具有自愈功能；快速响应电力市场和企业业务需求；具有智能化的通信架构，实现实时、安全和灵活的信息流，为用户提供可靠、经济的电力服务。

因此，智能电网技术可以根据各种可再生能源技术的特点对发电、输送、变压、分配、用电以及储存各个环节进行智能化的调度[2]。最大化地利用各种可再生能源。实现能源的最优化配置。

表2[1]列出了针对不同负荷下可替代现有发电技术的可再生能源发电技术。

表2 针对不同负荷可供选择的可再生能源发电技术

在此背景下，许多国家凭借其在技术和资金上的优势，已经展开了相关方面的探索和研究：

美国于2003年发布的“Grid2030”计划预计将在2030年建成建成全自动、高效能、低投资、安全可靠、灵活的输配电系统；

欧盟在“欧盟能源战略2020”的框架下，于可再生能源、智能电网等领域推出了相应的计划，以实现其在2020年前能源消费节约20%的目标；

中国国家电网公司在2009年提出了“坚强智能电网”的概念，并计划于2020年基本建成中国的坚强智能电网。

图2[3]为美国预期2050年西部建成智能电网以后的负荷情况。

图2 2050 年美国西部智能电网预期负荷

从图中可以看出，未来电力系统中可再生能源将占主要地位，传统燃料将会逐步被取代直至淘汰。智能电网的调节也会使电能得到更充分的利用，减少不必要的浪费。

4 结语

得益于可再生能源发电技术和智能电网技术的发展，将会使未来的环境、生获得到极大的改善。两者相辅相成，未来的电力系统将会变得更加环保、安全、高效。相关的探索和研究将成为今后业内长期而艰巨的任务。

[1]Craig Turchi，Solar Power and the Electric Grid[J/OL]，NREL Energy Analysis，2010.

[2]刘振亚.智能电网知识读本[M].北京:中国电力出版社，2010.

[3]Paul Denholm,Maureen Hand,Trieu Mai,The Potential Role of Concentrating Solar Power in Enabling High Renew ables Scenarios in the United States[J/OL]，NREL Energy Analysis，2012.