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    特高压电网能源互联的关键技术日期:2015-04-15???? 人气:977

      全球能源互联网是未来全球能源的发展方向,是保障人类社会可持续发展、促进全球能源资源优化配置的重要措施。

      当前,能源安全、环境污染、气候变化等问题给人类社会发展带来的影响日益凸显,资源和环境对能源发展的约束越来越强。与此同时,各个国家能源的供应、技术、市场以及国家间的地缘政治正发生重大变化。如何加快能源战略转型,保障能源的安全、高效、清洁供应,是世界各国面临的共同课题。

      能源问题具有全局性和广泛性。长久以来,由于能源的分布不均衡、能源技术的发展不同步、各国之间的地缘政治博弈,造成了部分国家和地区能源利用方式粗放、环境污染与能源浪费现象严重、区域能源短缺、国家间能源争端不断等一系列的问题。解决好能源问题,需要以系统的思维方式、全球化的能源观念、可持续的发展理念,着力转变世界各国相对独立的能源发展模式,统筹各国能源开发利用与经济社会环境协调发展,推动能源结构由高碳向低碳、能源利用由粗放向集约、能源配置由局部地区向全球范围、能源服务由单向供给向智能互动转变,进而构建安全、高效、清洁的全球能源保障体系。

      国家电网公司董事长刘振亚提出“全球能源互联网”这一发展构想,其目标是将能源远距离地在国与国、区域与区域、洲际与洲际之间安全、高效、清洁地传输,进而统筹全球范围内的能源资源的开发、配置和利用??梢运?,全球能源互联网是未来全球能源的发展方向,是保障人类社会可持续发展、促进全球能源资源优化配置的重要措施。而特高压与智能电网则是构建全球能源互联网的重要手段。

      全球联网的能源配置大平台

      电网是能源资源优化配置的重要载体,构建一个全球范围内的能源配置平台需要电网发挥至关重要的作用。建设全球能源互联网对于电网(尤其是跨区、跨国、跨洲电网)的输送能力、经济输送距离、网架结构等方面提出了更高的要求,未来,发展全球高电压等级电网和智能电网是建设全球能源互联网的内在需求,对于保障各类集中式、分布式电源的标准化并网和智能化运行控制,实现各类可再生能源的柔性接入和电力的大规模、远距离输送转移起到了积极作用。

      全球范围内能源的远距离、大规模输送需要特高压电网提供有力支撑。从全球来看,国家和地区间的能源资源与能源需求分布不平衡,能源基地远离负荷中心,需要实施能源的大规模、远距离输送和大范围的优化配置。以我国及周边地区能源资源情况为例,中国新疆、俄罗斯西伯利亚和蒙古的各类能源资源丰富,开发潜力巨大,而当地能源需求小、能源价格水平较低。这些地区与欧洲用电负荷密集的国家和地区的距离大约在4000公里以上,一般高压等级的输电线路不具备如此远距离的输电能力,需要利用特高压电网实现远距离跨区输电?!?00千伏直流输电功率达到800万千瓦,经济输电距离2300公里;±1100千伏直流输电功率超过1000万千瓦,经济输电距离4500公里。采用特高压输电,将我国及周边地区的能源送往欧洲,可以有效解决欧洲能源供应和电力保障问题。因此,基于特高压技术的跨国、跨洲能源输送网络的建设是实现全球能源互联,解决能源电力远距离输送的合理选择。

      大规模新能源的并网需要坚强智能电网作为可靠依托。未来,可再生能源在全球能源结构中的比重将逐步提升,智能电网既要适应传统电源基地的接入,还要适应各类分层分区和分散式新能源电源的接入,可再生能源的间歇性、波动性等不可控因素对电网的稳定性提出了挑战。从已有的成果来看,电网的智能调度与控制手段能够将风力发电与光伏发电按一定比例进行配置,并配置适当容量的储能,同时进行人为干预调节,即可变随机为可调,使风、光联合输出功率过程更能满足用电负荷的需要。在未来全球能源互联网中,坚强智能电网能够作为各类新能源并网的可靠依托。

      综上,特高压与智能电网一方面能够满足电力的大规模远距离输送,另一方面能够实现各类新能源的安全稳定并网,为构建全球能源互联网、促进全球能源优化配置提供可靠支撑。

      效益与挑战并存

      全球性特高压电网建设在技术上是可行的,并具有显著的社会、环境综合效益。

      技术可行性。特高压输电技术于20世纪60年代末期正式提出,首先由苏联于1968年开始了相应的研究工作。随后美国、加拿大、瑞典、意大利、日本等国也在70年代初先后开展了大量的试验研究工作。在20世纪80年代末期国内也提出了百万伏输电技术的研发计划。2009年初,中国自主研发、设计和建设的晋东南—南阳—荆门1000千伏特高压交流试验示范工程正式投运。20世纪70年代以来国内外的大量研究工作证明,实现特高压交直流输电在技术上是成熟的,随着技术的发展,其建设运行成本将进一步下降。

      社会效益。特高压相关行业具有资金密集、技术密集和劳动密集的特点,产业链长,影响面广,对经济发展的带动效应明显。发展全球特高压电网,可以有效促进世界各国电力工业结构调整;同时,还可以直接拉动国家之间的投资和能源贸易,带动设备制造、冶金、建材、信息等行业发展和技术升级,扩大就业,具有显著的社会效益。

      节能减排效益。以中国至欧洲的跨洲际电网为例,构建长达4000至8000公里的超远距离中-欧特高压输电通道,可以把中国、俄罗斯西伯利亚、蒙古、哈萨克斯坦等地的风能、太阳能、水能等清洁能源打捆向欧洲输送。经研究论证,一条输送功率1000万千瓦的线路每年可向欧洲提供600亿千瓦时清洁能源,替代2052万吨标准煤,减排5705万吨二氧化碳、41万吨二氧化硫。

      能源互济效应。时差导致了人类自然生产和生活规律的差异,不同时区电力负荷需求的波动具有很强的互补性,利用这种互补性实现全球范围内电力负荷的削峰填谷是可行的。以欧亚地区为例,欧亚地域辽阔,东西时差大,不同地区负荷特性、电源结构差异较大,洲际特高压、智能电网的建设可以实现整个欧亚大陆范围内的跨区域余缺调剂、错峰避峰、互为备用等效益。

      然而,全球能源互联网目前为止还只是一个宏大的构想,实现这一构想仍面临着一系列的困难和挑战。

      需要研究输电工程覆盖地区的能源政策、电力需求以及开发外送潜力。通过特高压、智能电网实现全球能源互联,需要深入研究输电工程覆盖下的国家和地区的能源政策,制定科学合理的电力输送、分配、调度管理条例、政策和标准。调查分析能源丰富地区的开发外送潜力和电力需求侧的消纳潜力,找出开发外送与需求消纳的平衡关键点,为实现全球能源互联下的供给和消纳平衡提供基础。

      需要提出适应多形态电源接入和不同输电形式的洲际输电技术方案和控制措施,满足新能源的大规模送出和电力的安全消纳。在全球能源互联网的构想下,电网要保证较高的运行安全稳定水平,满足各类电源接入和送出的需要,需要探究科学的技术方案和配套的输电、变电、配电、用电、调度措施以应对全球范围内多形态新能源接入给电网运行带来的挑战,为新能源的大规模送出和电力的安全消纳提供保障。

      需要研究影响洲内、洲际和全球互联输电项目经济竞争力的主要因素和评估体系。不同国家和地区的能源政策、能源价格、投资成本、地缘政治等因素都可能对全球互联输电项目的经济竞争力产生影响,目前国内外对相关方面的研究并不全面,需要提出科学全面的评估体系,才能满足全球能源互联网的发展要求。

      需要综合论证项目实施的必要性和可行性。目前,全球能源互联网仅仅停留在构想阶段,推进全球能源互联网的建设进程,有必要对特高压及智能电网支持下的全球能源互联网的必要性、可行性进行综合、科学的探讨论证。

      全球互联下的能源新貌

      全球能源互联网将给全球能源发展、全球能源格局以及能源利用方式带来深刻变革。首先,全球能源互联网可以有效解决全球能源资源分布和市场需求严重失衡的问题。各国能源依赖程度增强,能源安全问题将超越国界成为全球性问题。其次,全球能源格局将由各国分散的能源市场逐步向全球化能源市场转变,进而促进能源生产全球化、能源贸易全球化、能源金融全球化。第三,全球能源互联网将深刻改变传统电网运行方式,提升电网运行水平和资源优化配置能力??梢陨柘?,随着能源互联的需求增长,跨国联网、洲际联网将成为未来电网发展的趋势。未来将出现跨越国界的电网调度运行机构,跨越多个时区的远距离输电网络可以利用不同时区负荷差异实现跨国界、跨洲际的电网削峰填谷,进一步提升电网资源优化配置能力。第四,全球能源互联网将推动清洁能源发展,从而替代传统化石能源。全球能源互联将推动大型风光电源基地的开发建设,原来受制于输电通道和能源消纳的清洁能源富集地区将迎来全新的发展机遇。从全球范围来看,清洁能源在全球能源结构中的比重将大幅度上升。展望未来,可再生能源将成为世界主导能源,人类文明向着可持续发展方向迈出重要步伐。

      以全球能源互联网为主要特征的全新能源格局为我国实现跨越式发展提供了重要机遇。我国有必要以发展能源互联网为契机,加快提升能源生产能力和装备制造水平,做好关键技术和设备的储备,同时,推动能源国际板块的扩张,加强国际能源合作和技术出口,全方位响应全球能源发展趋势,增强我国在未来能源格局中的话语权和影响力。

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