区域智能电网的规划方法
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1.1.2 区域智能电网的内涵

由于未来电力资源与负荷资源的地理分布不匹配,以及可再生能源在广域范围具有良好的时空互补性,因而需要建立一个规模适当的区域智能电网。同时,由于可再生能源具有分散性,就地利用资源的分布式发电和面向终端用户的微型电网也将会大量出现。为保障供电的安全可靠,需要发展环形网络,并实现相邻层次间和同层次不同区域环形电网间的互联,以构造一个多层次网状结构的网络。在“十三五”规划期间,在区域协同发展的背景下,区域的发展更为紧密,对电力的供应提出了更高的要求。因此,构建区域协同发展的电力规划管理体系对区域经济的发展具有十分重要的作用。

1.送端区域智能电网的内涵

在技术上,智能电网将安全、无缝地允许各种不同类型的发电和储能系统接入,简化联网的过程,类似于“即插即用”,这一特征对电网提出了严峻的挑战。改进的互联标准将使各种各样的发电和储能系统容易接入。从小到大,各种不同容量的发电和储能在所有的电压等级上都可以互联,包括如光伏发电、风电、先进的电池系统、即插式混合动力汽车和燃料电池等分布式电源。商业用户安装自己的发电设备(包括高效热电联产装置)和电力储能设施将更加容易和有利可图。在智能电网中,大型集中式发电厂包括环境友好型电源,如风电、大型太阳能电厂和先进的核电厂将继续发挥重要的作用。加强输电系统的建设使这些大型电厂仍然能够远距离输送电力。同时,各种各样分布式电源的接入一方面减少了对外来能源的依赖,另一方面提高了供电可靠性和电能质量。

在经济上,在智能电网中,先进的设备和广泛的通信系统在每个时间段内支持经济市场的运作,并为市场参与者提供了充分的数据,因此基础设施及其技术支持系统是电力市场蓬勃发展的关键因素。智能电网通过市场上供给和需求的互动,可以最有效地管理如能源、容量、容量变化率、潮流阻塞等参量,降低潮流阻塞,扩大市场,汇集更多的买家和卖家。用户通过实时报价来感受价格的增长,从而降低电力需求,推动成本更低的解决方案,并促进新技术的开发,新型洁净的能源产品也将给市场提供更多选择的机会,推动经济的持续发展。

在政策上,2015年7月6日国家发展改革委、国家能源局发布的《关于促进智能电网发展的指导意见》中,关于送端区域智能电网提出了坚持统筹规划、因地制宜、先进高效、清洁环保、开放互动、服务民生等基本原则,深入贯彻落实国家关于实现能源革命和建设生态文明的战略部署,加强顶层设计和统筹协调;推广应用新技术、新设备和新材料,全面提升电力系统的智能化水平等指导思想;在其发展目标上,提出到2020年,初步建成安全可靠、开放兼容、双向互动、高效经济、清洁环保的智能电网体系,满足电源开发和用户需求,全面支撑现代能源体系建设,推动我国能源生产和消费革命;带动战略性新兴产业发展,形成有国际竞争力的智能电网装备体系,实现充分消纳清洁能源。

送端区域智能电网的任务包括:

(1)建立健全网源协调发展和运营机制,全面提升电源侧智能化水平;

(2)增强服务和技术支撑,积极接纳新能源;

(3)加强能源互联网建设,促进多种能源优化互补。

智能电网是在传统电力系统基础上,通过集成新能源、新材料、新设备和先进传感技术、信息技术、控制技术、储能技术等新技术,形成的新一代电力系统,具有高度信息化、自动化、互动化等特征,可以更好地实现电网安全、可靠、经济、高效运行。发展智能电网是实现我国能源生产、消费、技术和体制革命的重要手段,是发展能源互联网的重要基础。

2.智慧城市的内涵

随着我国城市化进程的进一步加快,智能化作为衡量城市发展水平的重要因素已成为城市未来发展的关键问题。智慧城市以能源为保障,充分依托信息化建设,在实现城市低碳节能、可持续发展的同时,有效提升居民幸福指数。截至目前,我国已在超过320个城市开展了智慧城市建设,直接投资规模高达5000亿元人民币。

在技术上,智慧城市是利用新一代信息技术来感知、监测、分析、整合城市资源,对各种需求做出迅速、灵活、准确反应,为公众创造绿色、和谐环境,提供泛在、便捷、高效服务的城市形态。通过对新一代信息技术的创新应用来建设和发展智慧城市,是我国社会实现工业化、城镇化、信息化发展目标的重要举措,也是破解城市发展难题、提升公共服务能力、转变经济发展方式的必然要求。新一代信息技术包括云计算、大数据、物联网、地理信息、人工智能、移动计算等,是“互联网+”在现代城市管理的综合应用,是“数字城市”发展的必然和全面跃升。智慧城市已经成为全球城市发展关注的热点,随着信息技术迅速发展和深入应用,城市信息化发展向更高阶段的智慧化发展已成为必然趋势。在此背景下,世界主要发达国家的主要城市如东京、伦敦、巴黎、首尔等纷纷启动智慧城市战略,以增强城市综合竞争力。

在经济上,我国在2012年针对90个地县级城市进行智慧城市试点,这一政策安排来自中央层面的统筹规划,可以看作智慧城市建设的自然实验。基于地级市的数据,构造了2006—2015年与智慧城市试点相匹配的实验组和控制组的面板数据,运用倍差法考察了智慧城市建设对经济增长的影响。实证结果表明,智慧城市显著促进了城市经济的增长,在2012年实行智慧城市试点期间,实施智慧城市战略的城市相对未实施这一战略的城市的经济增长高出了约8个百分点。此外,研究发现城镇化水平、对外开放程度、金融发展水平、人力资本、政府行为、资本及劳动水平、产业结构及基础设施水平,均对城市经济增长具有显著的促进作用。

在政策上,我国政府高度重视对智慧城市建设及发展的指导。2014年3月,中共中央、国务院印发《国家新型城镇化规划(2014—2020年)》,2014年7月,经国务院同意,国家发展改革委、工业和信息化部等八部委印发《关于促进智慧城市健康发展的指导意见》,为建设智慧城市给出了方向性、规范性和原则性的建议。北京、南京、沈阳、上海、杭州、宁波、无锡等城市结合城市区域内自身定位和发展需求,陆续出台了智慧城市发展规划,涉及社会管理、应用服务、基础设施、智慧产业、安全保障、建设模式、标准体系等内容,这些规划在发展目标、重点等方面各有特色,在城市普遍面临的如人口拥挤、资源短缺、环境污染、交通堵塞等各类“通病”和关键问题上有一定共识,例如,智慧城市建设成败的关键不再是数字城市建设中建设大量IT系统,而是如何有效推进城市范围内数据资源的融合,通过数据和IT系统的融合来实现跨部门的协同共享、行业的行动协调、城市的精细化运行管理等。

近年来,我国的特征智能电网建设快速推进,智能电网在确保城市用电安全可靠、促进城市绿色发展、提升城市网络通信能力、拉动城市相关产业发展,以及在丰富城市服务内涵等方面,对城市智能化发挥了巨大的推动作用,成为我国智慧城市发展的重要基础和驱动力。

3.受端区域智能电网的内涵

智能电网建设的最终目标是满足广大用电终端的用电需要,在经历发电、输电、变电、配电几个过程后,大部分电能都会消耗在受电端。因此,用电环节的智能化建设在很大程度上影响着整个智能电网的建设,受电端的智能化管理水平会在整体上影响到智能电网的建设水平,关系到如提高电力能效、充分利用分布式可再生能源、推动新能源汽车产业发展等社会生产与生活的方方面面。

在技术上,受端智能化主要包括建设和完善智能双向互动服务平台和相关技术支持平台,实现与电力用户的能量流、信息流、业务流的双向互动,全面提升公司双向互动用电服务能力。用电信息采集系统、智能化用电装置是受端智能电网发展的侧重点。国内智能电表在使用寿命,工艺外观等方面与国外有一定差距,这些年已经逐步改进。在系统主站方面,各类用电信息采集系统要针对不同采集用户对象独立建设,如建设负荷管理系统实现50kVA及以上专变用户数据采集,建设集中抄表系统实现居民用户数据采集。需要克服系统独立建设的方式给系统数据共享带来的不便,难以完全满足不同专业、不同层面的数据需求等矛盾。要提高系统标准化程度,满足省级、电力企业总部等更高层面的数据应用需求。在采集设备方面,要克服用户用电数据采集的终端设备多种多样,遵循的技术标准不尽相同,根据安装设备用户类型不同,其功能及性能也有不同的矛盾。加强采集设备技术标准的统一性,减少设备多样化及在功能与性能等方面的差异,为系统运行维护提供方便。

在经济上,从用电的角度来看,现有电网的用电模式峰谷用电差异巨大,大量发电设备仅在用电峰值时段开机,设备利用率极低,造成能源和设备的大量浪费。智能电网建设要求通过受电端电气设备及系统的通信平台,实现供电与用户互动。新能源接入和接出,控制电网潮流,使用户能够根据自身需求,合理改变用电行为,从而控制用电成本。再则,利用智能电网受电端储能系统,在用电低谷时大量储存电能,在用电高峰时将电能返回电网,实现电能的削峰填谷,可大大提高能源利用效率。通过受电端电气设备及系统,只要将大型城市的能源效率提高百分之几,就相当于节约了几个百万千瓦级发电厂的发电量,节能减排和经济效果将十分明显。

在政策上,2015年7月6日国家发展改革委、国家能源局发布的《关于促进智能电网发展的指导意见》中关于受端区域智能电网提出了全面体现节能减排和环保要求,促进集中与分散的清洁能源开发消纳;与智慧城市发展相适应,构建友好开放的综合服务平台,充分发挥智能电网在现代能源体系中的关键作用。发挥智能电网的科技创新和产业培育作用,鼓励商业模式创新,培育新的经济增长点等指导思想。

在其发展目标上,提出满足并引导用户多元化负荷需求。建立并推广供需互动用电系统,实施需求侧管理,引导用户能源消费新观念,实现电力节约和移峰填谷;适应分布式电源、电动汽车、储能等多元化负荷接入需求,打造清洁、安全、便捷、有序的互动用电服务平台。

受端区域智能电网的任务包括:

(1)强化电力需求侧管理,引导和服务用户互动;

(2)推动多领域电能替代,有效落实节能减排;

(3)满足多元化民生用电,支撑新型城镇化建设。

发展智能电网,有利于进一步提高电网接纳和优化配置多种能源的能力,实现能源生产和消费的综合调配;有利于推动清洁能源、分布式能源的科学利用,从而全面构建安全、高效、清洁的现代能源保障体系;有利于支撑新型工业化和新型城镇化建设,提高民生服务水平;有利于带动上下游产业转型升级,实现我国能源科技和装备水平的全面提升。