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一、“十三五”國家加快推動能源互聯網發展
能源互聯網是一種互聯網與能源生產、傳輸、存儲、消費以及能源市場深度融合的能源產業發展新形態,具有設備智能、多能協同、信息對稱、供需分散、系統扁平、交易開放等主要特征,由智能發電、智能電網、智能儲能、智能用電、智能能源交易、智能管理和服務六大板塊構成,是推動我國能源革命的重要戰略支撐,有利于推動可再生能源廣泛應用,促進化石能源清潔高效利用,推動能源市場開放和產業升級。近年來,國家和各地加大對能源互聯網發展的支持力度,2016年2月國家發展改革委和能源局出臺關于推進“互聯網+”智慧能源發展的指導意見,提出營造開放共享的能源互聯網生態體系,建設基于互聯網的綠色能源靈活交易平臺,支持風電、光伏、水電等綠色低碳能源與電力用戶之間實現直接交易。此后,貴州、河北、浙江、廣西等多省份在推進“互聯網+”行動提出互聯網+智慧能源專項任務,從推動可再生能源生產智能化、集中式與分布式儲能協同發展、能源消費智能化等角度,提出打造新型的能源供應和調度網絡體系。可見,“十三五”時期,我國能源互聯網發展將進入“快車道”。
二、我區發展能源互聯網具有重要現實意義
加快發展能源互聯網,不僅有助于推動能源結構調整,加快構建節能、低碳、環保的電力供需系統,也對新能源消納、分布式電源接入、需求側管理工作產生積極的影響。我區新能源和分布式能源發展較快,加快構筑覆蓋全區的能源互聯網,對于解決就地并網和消納等問題具有重要現實意義。
(一)有利于解決分布式能源的并網問題
我區擁有較為豐富的新能源資源,具備發展水電、核電、生物質電、風電、光伏的基礎條件,其中風電技術可開發量超過1300萬千瓦,太陽能總儲備量為1.03×1015MJ。但當前我區新能源發展水平總體較低,截至2015年,全區風電、太陽能發電裝機規模分別為40.85萬千瓦和9.65萬千瓦,占全部裝機的比重分別為1.2%和0.3%,接入配電網的風電裝機規模僅為33.2萬千瓦、太陽能發電裝機規模為8萬千瓦左右,主要制約因素就是風電、太陽能發電受天氣的客觀影響較大,且很多都是小規模的分布式發電,具有一定的隨機性、間歇性和分散性,其接入會對電壓波動、系統運行調節、安全穩定以及其他常規電源運行等造成影響,因此棄風、棄光現象時有發生。能源互聯網具有高度集成特性,能夠建立微型能源網絡,實現各類型分布式發電設備、儲能設備和負載設備互聯,能夠更智能地增強分布式電源、儲能設備與需求側可控資源間的系統調節潛力,從而平抑分布式新能源間歇特性對局部電網的沖擊,提高大電網系統對分布式可再生電源的就地消納和平衡能力,對于進一步發揮新能源發展潛力、實現新能源規模化發展具有重要意義。
(二)有利于滿足新能源車輛大規模消費
“十三五”期間,全國將繼續加大對新能源汽車產業發展的支持力度,我區電動汽車、靈活儲能裝置等領域也將呈現快速增長態勢。根據規劃,到2017年全區新能源汽車推廣應用數量達2000輛,到2020年在公交、出租、公務、市政、郵政以及商用民用等領域使用的新能源汽車占比出現較大提高,建成電動汽車充電站140座、充電樁5萬臺。但新能源汽車和儲能設備的大規模普及,也必將帶來居民生活區出現在特定時間內集中充電的現象,將導致部分地區電力負荷激增,瞬間拉大負荷峰谷差,增加變壓器和配電線路的短時最大負載率,嚴重威脅電網安全,電網系統的調節空間也會因此被大幅壓縮,必須盡快配套建設靈活性強的新型電網系統。能源互聯網能夠利用先進的能量智能管理設備實施自動故障檢測,對網絡中突發事件做出反應,促進各個微型能源網絡孤島與并網運行狀態的平滑切換,保證系統內正常的能源電力供應,實現儲能設備的“即插即發、即插即儲、即插即用”,對于解決電動汽車的柔性接入問題具有重要意義。
(三)有利于實現電力消費智能化個性化
隨著智能技術的發展,消費者的電力需求也呈現多樣化、個性化發展趨勢,隨時隨地查詢用電量、電價、碳排放量等基礎數據已經成為新一代消費者的基本需求。“十三五”時期,我區提出大力提高售電側和需求側雙向互動服務水平,提升電網智能化水平,打造形成覆蓋智能用電小區、智能樓宇、智能家居的全鏈條智能用電體系。但目前全區多數地區尚未建設配網自動化主站系統,不能提供配網數據采集與監控功能,無法實現配網自動化的故障處理、與電力用戶實時信息互動等基礎性功能,電網需求側智能化水平亟需提高。而配電網智能互聯技術作為實現能源互聯網的重要環節,可以為電力終端用戶解決精確供能、電力需求側管理、電網自由接入、多電源互動以及分散儲能等問題,實現居民和企業用電的智能管理。例如,法國電力公司基于大數據實現了用電信息采集全覆蓋,安裝了3500萬只智能電表,實現每只電表每10分鐘自動抄表一次,每年將產生1.8萬億次抄表記錄和600萬億字節的壓縮前數據。此外,電力管理部門還可以通過智能電表、電網運行、氣象等大數據,預測各地區用電量趨勢,及時做好電力智能化調度,提升電力需求側管理水平。
三、以分布式能源為突破口帶動我區能源互聯網發展
能源互聯網是一種能源產業發展新形態,相關技術、模式及業態均處于探索發展階段,必須依靠國家力量逐步推廣。“十三五”期間,我區應以分布式能源和微電網建設為突破口,實現電網系統與新能源和分布式電源有效銜接,逐步建立能源互聯網市場機制,可以通過以下3個階段逐步實施
(一)大力推廣智能化分布式能源。鼓勵建設分布式智能風電場、智能光伏電站等設施及基于互聯網的智慧運行云平臺,鼓勵用戶側建設冷熱電三聯供、熱泵、工業余熱余壓利用等綜合能源利用基礎設施,推動分布式可再生能源與天然氣分布式能源協同發展,提高分布式可再生能源綜合利用水平。推動建設小區、樓宇、家庭應用場景下的分布式儲能設備,實現儲能設備的混合配置、高效管理、友好并網。逐年淘汰機械式電表,更換為具備分時電價、用戶雙向互動、新能源應用、削峰填谷等功能的智能電表。
(二)分片實現區域性能源互聯網。鼓勵具備條件的地區、部門和企業,因地、因業制宜地開展各類能源互聯網應用試點示范,在技術創新、運營模式、發展業態和體制機制等方面深入探索,先行先試。推廣應用新能源發電功率預測系統、分布式電源“即插即用”并網設備、分布式電源并網雙向保護裝置、協調控制器、能量管理平臺等技術,建設接納高比例可再生能源、促進靈活互動用能行為和支持分布式能源交易的綜合能源微網,落實接入標準和典型設計,加快配套電網建設。有序建設分布式多能源互補等示范工程,促進網源協調發展,提高分布式電源與區域電網的協調能力,分片區建成區域性智能電網。
(三)分網協同形成全區能源互聯網。按照國家施互聯網+智慧能源行動計劃提出的目標任務,根據我區分片區智能電網建設、新能源發展、電力體制改革情況,推動能源網絡分層分區互聯和能源資源的全局管理,支持終端用戶實現基于互聯網平臺的平等參與和能量共享。根據國家要求,探索建立多方參與、平等開放、充分競爭的能源市場交易體系,重點建設基于互聯網的綠色能源靈活交易平臺,支持風電、光伏、水電等綠色低碳能源與電力用戶之間實現直接交易,培育售電商、綜合能源運營商和第三方增值服務供應商等新型市場主體。
課題負責人:彭新永
課題組組長:劉南星
執 筆:張衛華
能源互聯網是一種互聯網與能源生產、傳輸、存儲、消費以及能源市場深度融合的能源產業發展新形態,具有設備智能、多能協同、信息對稱、供需分散、系統扁平、交易開放等主要特征,由智能發電、智能電網、智能儲能、智能用電、智能能源交易、智能管理和服務六大板塊構成,是推動我國能源革命的重要戰略支撐,有利于推動可再生能源廣泛應用,促進化石能源清潔高效利用,推動能源市場開放和產業升級。近年來,國家和各地加大對能源互聯網發展的支持力度,2016年2月國家發展改革委和能源局出臺關于推進“互聯網+”智慧能源發展的指導意見,提出營造開放共享的能源互聯網生態體系,建設基于互聯網的綠色能源靈活交易平臺,支持風電、光伏、水電等綠色低碳能源與電力用戶之間實現直接交易。此后,貴州、河北、浙江、廣西等多省份在推進“互聯網+”行動提出互聯網+智慧能源專項任務,從推動可再生能源生產智能化、集中式與分布式儲能協同發展、能源消費智能化等角度,提出打造新型的能源供應和調度網絡體系。可見,“十三五”時期,我國能源互聯網發展將進入“快車道”。
二、我區發展能源互聯網具有重要現實意義
加快發展能源互聯網,不僅有助于推動能源結構調整,加快構建節能、低碳、環保的電力供需系統,也對新能源消納、分布式電源接入、需求側管理工作產生積極的影響。我區新能源和分布式能源發展較快,加快構筑覆蓋全區的能源互聯網,對于解決就地并網和消納等問題具有重要現實意義。
(一)有利于解決分布式能源的并網問題
我區擁有較為豐富的新能源資源,具備發展水電、核電、生物質電、風電、光伏的基礎條件,其中風電技術可開發量超過1300萬千瓦,太陽能總儲備量為1.03×1015MJ。但當前我區新能源發展水平總體較低,截至2015年,全區風電、太陽能發電裝機規模分別為40.85萬千瓦和9.65萬千瓦,占全部裝機的比重分別為1.2%和0.3%,接入配電網的風電裝機規模僅為33.2萬千瓦、太陽能發電裝機規模為8萬千瓦左右,主要制約因素就是風電、太陽能發電受天氣的客觀影響較大,且很多都是小規模的分布式發電,具有一定的隨機性、間歇性和分散性,其接入會對電壓波動、系統運行調節、安全穩定以及其他常規電源運行等造成影響,因此棄風、棄光現象時有發生。能源互聯網具有高度集成特性,能夠建立微型能源網絡,實現各類型分布式發電設備、儲能設備和負載設備互聯,能夠更智能地增強分布式電源、儲能設備與需求側可控資源間的系統調節潛力,從而平抑分布式新能源間歇特性對局部電網的沖擊,提高大電網系統對分布式可再生電源的就地消納和平衡能力,對于進一步發揮新能源發展潛力、實現新能源規模化發展具有重要意義。
(二)有利于滿足新能源車輛大規模消費
“十三五”期間,全國將繼續加大對新能源汽車產業發展的支持力度,我區電動汽車、靈活儲能裝置等領域也將呈現快速增長態勢。根據規劃,到2017年全區新能源汽車推廣應用數量達2000輛,到2020年在公交、出租、公務、市政、郵政以及商用民用等領域使用的新能源汽車占比出現較大提高,建成電動汽車充電站140座、充電樁5萬臺。但新能源汽車和儲能設備的大規模普及,也必將帶來居民生活區出現在特定時間內集中充電的現象,將導致部分地區電力負荷激增,瞬間拉大負荷峰谷差,增加變壓器和配電線路的短時最大負載率,嚴重威脅電網安全,電網系統的調節空間也會因此被大幅壓縮,必須盡快配套建設靈活性強的新型電網系統。能源互聯網能夠利用先進的能量智能管理設備實施自動故障檢測,對網絡中突發事件做出反應,促進各個微型能源網絡孤島與并網運行狀態的平滑切換,保證系統內正常的能源電力供應,實現儲能設備的“即插即發、即插即儲、即插即用”,對于解決電動汽車的柔性接入問題具有重要意義。
(三)有利于實現電力消費智能化個性化
隨著智能技術的發展,消費者的電力需求也呈現多樣化、個性化發展趨勢,隨時隨地查詢用電量、電價、碳排放量等基礎數據已經成為新一代消費者的基本需求。“十三五”時期,我區提出大力提高售電側和需求側雙向互動服務水平,提升電網智能化水平,打造形成覆蓋智能用電小區、智能樓宇、智能家居的全鏈條智能用電體系。但目前全區多數地區尚未建設配網自動化主站系統,不能提供配網數據采集與監控功能,無法實現配網自動化的故障處理、與電力用戶實時信息互動等基礎性功能,電網需求側智能化水平亟需提高。而配電網智能互聯技術作為實現能源互聯網的重要環節,可以為電力終端用戶解決精確供能、電力需求側管理、電網自由接入、多電源互動以及分散儲能等問題,實現居民和企業用電的智能管理。例如,法國電力公司基于大數據實現了用電信息采集全覆蓋,安裝了3500萬只智能電表,實現每只電表每10分鐘自動抄表一次,每年將產生1.8萬億次抄表記錄和600萬億字節的壓縮前數據。此外,電力管理部門還可以通過智能電表、電網運行、氣象等大數據,預測各地區用電量趨勢,及時做好電力智能化調度,提升電力需求側管理水平。
三、以分布式能源為突破口帶動我區能源互聯網發展
能源互聯網是一種能源產業發展新形態,相關技術、模式及業態均處于探索發展階段,必須依靠國家力量逐步推廣。“十三五”期間,我區應以分布式能源和微電網建設為突破口,實現電網系統與新能源和分布式電源有效銜接,逐步建立能源互聯網市場機制,可以通過以下3個階段逐步實施
(一)大力推廣智能化分布式能源。鼓勵建設分布式智能風電場、智能光伏電站等設施及基于互聯網的智慧運行云平臺,鼓勵用戶側建設冷熱電三聯供、熱泵、工業余熱余壓利用等綜合能源利用基礎設施,推動分布式可再生能源與天然氣分布式能源協同發展,提高分布式可再生能源綜合利用水平。推動建設小區、樓宇、家庭應用場景下的分布式儲能設備,實現儲能設備的混合配置、高效管理、友好并網。逐年淘汰機械式電表,更換為具備分時電價、用戶雙向互動、新能源應用、削峰填谷等功能的智能電表。
(二)分片實現區域性能源互聯網。鼓勵具備條件的地區、部門和企業,因地、因業制宜地開展各類能源互聯網應用試點示范,在技術創新、運營模式、發展業態和體制機制等方面深入探索,先行先試。推廣應用新能源發電功率預測系統、分布式電源“即插即用”并網設備、分布式電源并網雙向保護裝置、協調控制器、能量管理平臺等技術,建設接納高比例可再生能源、促進靈活互動用能行為和支持分布式能源交易的綜合能源微網,落實接入標準和典型設計,加快配套電網建設。有序建設分布式多能源互補等示范工程,促進網源協調發展,提高分布式電源與區域電網的協調能力,分片區建成區域性智能電網。
(三)分網協同形成全區能源互聯網。按照國家施互聯網+智慧能源行動計劃提出的目標任務,根據我區分片區智能電網建設、新能源發展、電力體制改革情況,推動能源網絡分層分區互聯和能源資源的全局管理,支持終端用戶實現基于互聯網平臺的平等參與和能量共享。根據國家要求,探索建立多方參與、平等開放、充分競爭的能源市場交易體系,重點建設基于互聯網的綠色能源靈活交易平臺,支持風電、光伏、水電等綠色低碳能源與電力用戶之間實現直接交易,培育售電商、綜合能源運營商和第三方增值服務供應商等新型市場主體。
課題負責人:彭新永
課題組組長:劉南星
執 筆:張衛華
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