智能电网与未来能源

未来能源的发展

        能源是人类生存和发展的重要物质基础，纵观人类社会发展历史，人类文明每一次重大进步都伴随着能源的改进和更替。在过去一百多年里，人类经历了从传统可再生能源和薪柴时期、煤炭时期、石油时期三个不同阶段，今后将进入新能源与可再生能源利用的新时期。

        随着人类使用能源特别是化石能源越来越多，能源对人类经济社会发展的制约越发突出，对赖以生存的自然环境的影响也越来越大，矿物质能源最终将消耗殆尽，因此，人们开始对风能、太阳能、海洋能、生物质能、地热等的开发研究与利用。2004年欧洲联合研究中心（JRC）根据各种能源技术的发展潜力及其资源量，对未来100年的能源需求总量和结构变化做出预测：可再生能源的比重将不断上升，2020、2030、2040、2050和2100年将分别达到20%、30%、50%、62%和86%。其中，太阳能在未来能源结构中的比重将越来越大。

        在能源发展史上，一种新的能源占能源总供应量的比重由１％上升到50％，替换周期平均需100年。大规模能源系统的建设周期一般需要20—30年，新能源从开始研究到推广应用的周期则需要30—50年，许多国家和地区将可再生能源作为其能源发展战略的重要组成部分，已有30多个发达国家和100多个发展中国家制定了全国性的可再生能源发展目标，以推动可再生能源的发展，使之最终代替常规化石燃料。面对这样一种能源结构和形式的变化，将会引起一系列经济和社会的变革。因此，解决能源的结构调整和转型问题必须有长远的观点，面向未来能源的发展深入分析传统电网存在的问题，研究和探讨解决问题的方法与途径。

传统电网的关键难题

        传统电网（或称电力系统）是以“发电、输电、配电和用电”这种单一流向的供电模式，以电能的生产和使用为基本目标，是工业化社会中电力大量生产和大量消费的基础，也是工业经济规模效益的具体体现。在电力规划和设计时，更多地从电力负荷需求和一次能源生产出发，研究和确定电源点、输电路径、送电容量和电压等级，以及网架结构等内容，很少考虑需求侧的能源利用问题。在整个能源生产、供给，直到终端用户消费的过程中，有56.2%的能源被浪费，而仅在电力生产过程中就有平均68.8%的能源损失，电力传输和分配过程中还有约5%的能源损失。

        在电力生产流程中，生产的电力与用户消耗的电量需要平衡，与其他工业生产利用供应链上的存储实现供需平衡的方式所不同，电力的供需平衡主要通过电力资产（设备或设施）的备用，以及对发电生产的调度，实现发、供平衡。在传统电网中，仅为数不多的抽水蓄能电站具有储能调峰的功能，由于负荷在各时间段的非均衡性，致使大量的发电和电网资产处于非饱满利用状态，以北美电网为例，发电与电网资产在95%的时间里，其利用率分别低于75%和90%，也就是说它们在绝大部分时间内不能得到充分利用。

        此外，近年来风力发电和太阳能发电快速发展，特别是风电的发展势头迅猛，遍布全国各地，陆基、海基风电齐头并进，按照我国新能源振兴规划提出的目标，预计到2020年风电装机容量将达到1.5亿千瓦

        大量间歇式电源的并网对电网形成了新的挑战，有些地方风电场已经建成，由于电网不配套或难于调控，只好停机或部分停机，风能资源白白流失。据不完全统计，全国各主要风力发电企业2009年丢失的电量超过15亿千瓦时，约占风电总发电量的12%。宏观上来看，电网地规划建设从大的方面，已考虑了我国煤、油、气、水能等资源储备的分布与开发情况，但是没有充分考虑风能资源的分布和接入情况，影响了风电场项目预期的经济和社会效益。