智能电网新能源发电技术及发展规划.doc
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1、智能电网新能源发电技术及发展规划 摘要:当今社会,随着经济、科技、社会生活的飞速发展,各行各业的用电需求与日俱增,传统电网已难以负荷并且不能满足高效发电和输电的需求。面临能源危机这一现状,智能电网和新能源发电技术便应运而生。本文首先阐述了智能电网的定义与发展;其次简要介绍了智能电网新能源发电相关技术的类型与特点;最后说明了智能电网建设的基本发展规划,总结了智能电网发展的问题,得出了智能电网是电网技术发展的必然趋势这一结论。关键词:能源危机;智能电网;新能源发电;基本规划;发展问题中图分类号:TM61 文献标识码:A 文章编号:New Energy Power Generation and De
2、velopment Planning of Smart GridZHAO Xiaorui(Key Laboratory of Industrial Internet of Things and Networked Control, Ministry of Education,Chongqing University of Posts and Telecommunications,Chongqing 400065,China)Abstract: In modern society, with the rapid development of economic, technological and
3、 social life, the demands for electricity grow up in various trades and industries. The traditional power grid becomes difficult to meet the demands for power generation and transmission. Faced with the energy crisis, the smart grid and new energy generation technology came into being. This paper de
4、scribes the definition and development of the smart grid, and briefly describes the types and characteristics of the energy generation technology, and illustrates the basic development planning of smart grid construction, and summarizes the problem of smart grid development. And finally, come to a c
5、onclusion that smart grid is the trend of the grid technology development.Key words: energy crisis; smart grid; new energy power generation; basic planning; development problems0. 引言近年来,随着社会各行各业的不断发展,对电力的需求和依赖与日俱增,能源问题已经逐渐白热化。传统电网正面临能源危机带来的前所未有的挑战,新能源发电及其相关技术的发展成为世界关注的焦点,通过对发展需求的不断思考与探索,为提高电网运作的实时高效
6、性,智能电网这个概念被提出,并得到了飞速的发展。本文将从智能电网的定义与发展着手,阐述智能电网的新能源发电技术以及智能电网在我国的现状和发展规划。1. 智能电网的定义及发展现状1.1智能电网的定义智能电网是一种新型电网的发展理念,其没有一个确定的定义。智能电网的范畴不仅涵盖配电和用电,还包括输电、运行、调度等多个方面。根据IBM中国公司高级电力专家MartinHauske的解释,智能电网有三个层面的含义:(1)利用传感器对发电、输电、配电、供电等关键设备的运行状况进行有效的实时监控;(2)把获取的数据通过网络系统进行收集、整合;(3)通过对数据的分析、挖掘,达到对整个电力系统运行的优化管理。综
7、上所述,智能电网以现代输配电网为物理基础,建立在集成的、高速双向通信网络平台上,利用数字技术提高电力系统的可靠性、安全性和效率;利用先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策,动态优化电力系统的运行、维护和规划方案;对各类资源和服务进行整合,实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标1。最终实现的智能电网具有自愈、互动、安全、优质、高效、市场化、兼容性好、多元化等特征。1.2.智能电网的发展现状目前智能电网建设正处在初始阶段,由于不同国家的经济和发展条件的不同,各国都结合本国的特点来规划和发展智能电网,因此发展重点和步骤也不相同。(1)2001年,美国电
8、力科学研究院(EPRI)提出“Intelligrid(智能电网)”这一概念,紧接着美国能源部(DOE)发布Grid2030计划。通过采用先进的材料技术、超导技术、电力电子技术、重点研究控制技术、广域测量技术、实时仿真技术、储能技术、可再生能源发电技术以及微型燃气轮机发电技术等等,构建全美骨干电网、区域性电网、地方电网和微型电网(分布式电力系统)等多层次的电力网络,争取在2030年建成完全自动化、高效能、低投资、安全可靠、灵活应变的输配电系统,以保障大电网的安全性、稳定性,提高供电的可靠性及电能质量2。(2)2005年,欧洲提出类似的“smartgrid”概念。2006 年,欧盟智能电网技术论坛
9、着重于输配电过程中的自动化,推出了欧洲智能电网技术框架,认为智能电网技术是保证欧盟电网电能质量的一个关键技术和发展方向。(3)2006年,美国IBM公司提出智能电网方案3。提供了一个大的智能电网的框架,通过对电力生产、输送、零售的各个环节的优化管理,为相关企业提高运行效率及可靠性、降低成本描绘了一个蓝图。(4)2007年,在中国,华东电网正式启动了智能电网可行性研究项目,计划建成具有自愈能力的智能电网。2009年,在2009特高压输电技术国际会议上,中国国家电网公司首次提出了“坚强智能电网”的概念与计划,计划在2020 年基本建成中国的坚强智能电网。2011年,我国坚强智能电网进入全面建设阶段
10、,中国首个智能电网综合示范工程在中新天津生态城成功投运。2012年,国家能源局全面启动智能电网相关政策研究和试点工作,建设智能电网正从国家战略规划层面逐步落实到政策措施和工程实践中。中国正日益成为世界智能电网实践的引领者和相关标准制定的主导者。2. 智能电网中的新能源发电技术新能源相对于常规能源,也称作清洁能源,指在科学技术基础上开发利用的非常规能源,如太阳能、风能、地热能、海洋能、生物质能、核能以及由可再生能源衍生出来的生物燃料和氢能等4。由于煤、油、气等常规能源具有污染环境和不可再生的缺点,并且常规能源供应不足的矛盾变得日益突出,而新能源普遍具有污染少、储量大的特点,人们因此变得越来越重视
11、新能源的开发与利用。新能源的发展对于解决当今世界环境严重污染和资源枯竭问题具有重大的意义。新能源发电技术作为智能电网专业领域的主要技术之一,涵盖了大规模新能源发电及并网技术,大规模新能源发电,大规模储能和大规模新能源发电集中并网等等。由新能源转换而来的电能必须在电网调度系统的指挥与控制下,经过电网的输、变、配、用等环节,才能最终满足各行各业的实际用电需求。由于传统电网不能满足大规模新能源发电接入的要求,因此,新能源的开发必须与智能电网的建设必须共同发展,两者紧密相连,相互依存,缺一不可。下文主要阐述几种智能电网中常见的新能源发电技术的类型和原理。2.1太阳能发电目前太阳能发电形式主要有两种:光
12、热发电和光伏发电5。(1)光热发电光热发电技术是通过聚光装置汇集太阳能,加热工作介质至沸点,使其由液态变为气态蒸汽,推动汽轮发电机进行发电。按着聚光方式的不同,太阳能光热发电系统一般分为塔式、槽式和碟式三种。目前只有槽式线聚光系统实现了商业化,其他两种处在示范阶段,有实现商业化的可能和前景。我国光热发电起步比较晚,仅有一些学校和研究院开展了光热发电系统关键部件研发的基础性工作,离大规模商业化运营还有较大距离。(2)光伏发电光伏发电技术是指通过光照使不均匀半导体或半导体与金属结合的不同部位之间产生电位差的光伏效应产生。能产生光伏效应的材料很多,如单晶硅,多晶硅,非晶硅,砷化镓等,其发电原理基本相
13、同。太阳光照射太阳能电池,太阳光的光子在电池里激发出电子空穴对,电子和空穴分别向电池的两端移动,如果外部构成通路,就形成电流,产生电能。图1所示的是一个简单的光伏发电系统框图。图1 光伏发电系统框图2.2风能发电风能发电技术是把风能转变为电能的技术6。利用风力带动风车叶片旋转,再透过增速机将旋转的速度提升,来促使发电机发电。风力发电系统由桨叶、机械传动系统、发电机、电力电子装置、升压变压器等组成。风力发电系统的发电过程是一个能量转换过程,风的动能先被风机的桨叶捕获转换为机械能,再经过机械传动系统传递给发电机,由发电机实现机械能到电能的转换。风力机的输出功率与风速的大小有关,由于自然界的风速是极
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