智能电网相关技术是应对能源环境问题的有效途径
能源和环境问题是本世纪最具挑战性的问题之一,为了应对这一挑战,开发和利用可再生能源成了世界各国的共同选择。在这种大背景下,电力行业也意识到仅靠传统、常规的电力技术和手段,难以解决越来越多新能源接入的问题。所以近年来,智能电网技术,尤其是作为智能电网技术重要组成部分的可再生能源发电及并网技术等逐渐成为了业界研究的热点。
智能电网技术不论从理论层面看还是从实践层面看,都能更好地让可再生能源接入电网。当前可再生能源接入包括很多技术,有些技术不是常规的,有一些是新的。比如说智能电网技术里面的储能技术。由于可再生能源发电是间歇性的、随机的和难以控制的,所以加入储能技术后可以更好地协调能源利用的供需平衡,如抽水蓄能、电池储能、超导、压缩空气、飞轮等等,这些储能技术有的目前还处于研究阶段,有的已经得到了少量开发,有的则已经投入了正式使用,它们的成熟度不一样,此其一。其二是需求侧管理(DSM)或需求侧响应(DR),通过利用通信和信息技术,并采用技术、经济和行政等手段,维持发电侧和需求侧的供需平衡。一旦发电量不足,便能适时通知用户减少用量或变化用电方式,或者利用价格变化进行相应的调节控制。其中,利用高级计量系统(AMI)是完成需求侧响应的一项重要手段,此外还有电力电子技术等。鉴于可再生能源的接入会对电网造成一定影响,我国利用了柔性交流输电系统(FACTS)技术,通过移相器、电力电子等手段以适应潮流的多变性。再比如说海上风电,由于输电距离和输送容量等的限制,大容量、长距离输送离岸风电不能用交流电缆,因为交流电缆最长传输距离一般为四、五十公里。为了应对这种情况,我们便利用海底电缆、基于VSC的高压直流输电、IGBT等技术进行解决。
需客观看待电动汽车充电对电力系统造成的影响
到目前为止,电动汽车的充电模式主要有以下四种:1)VOG模式(单向无序电能供给),在此模式下,电动汽车接入电网即可立即充电;(2)TC--Timed Charging模式(单向有序电能供给),在此模式下,电动汽车可以在给定的时刻开始充电;(3)V1G模式(电动汽车充电受电网控制),在此模式下,电动汽车可以与电网进行实时通信,优化充电安排、提高电网效率,在电网允许时刻进行充电,弊端是不能向电网反馈送电;(4)V2G模式(双向有序电能供给),在此模式下,电动汽车可以作为电能存储设备、备用电源设备等,与电网的能量管理系统通信并受其控制,实现电动汽车与电网间的能量转换(充、放电)。
我们应该用辩证的眼光看待电动汽车充电的利弊,一方面,如果合理利用和控制电动汽车充电,便可使其削峰填谷的作用得到充分发挥,给电网负荷带来积极的调节;另一方面,它给电力系统带来的负面影响同样不容小觑,其中主要体现在以下几个方面:无计划的临时性快充对电网产生短时性负荷冲击;电动汽车通过逆变向电网供电,不可避免给电网带来反向潮流、电压变化、电能质量问题和无功功率平衡问题;给电网的规划和调度运行带来新的问题,尤其是配电网规划和运行等。
举个例子,目前我国汽车保有量约为1亿辆,假设到2030年时我国汽车保有量为3亿辆,而电动汽车为6000万辆,占其中的五分之一,每辆电动汽车充电功率为10千瓦,极端情况下同时充电,则总充电功率将达到6亿千瓦,将占2030年时电网装机总容量24亿千瓦的1/4,如果不对此加以协调并采用相关技术手段有效控制,而无序地同时充电的话,将会出现"峰上加峰"的情况,从而增大电网调峰难度,加大输配电网建设的压力,降低发电机组和电网的运行效率。因此,在智能电网建设过程中,我们应把对电动汽车充放电运行模式的研究作为一项工作重点,充分利用电动汽车作为时间上可平移负荷的特点,依靠智能电网中所支持的需求侧响应,在一定程度上削峰填谷、平滑负荷曲线,提高设备利用效率、降低系统损耗。再比如,电动汽车充电站属于谐波源负荷,其产生的谐波主要是6k±1次谐波,如果这些谐波电流注入公用电网,将导致电网损耗增加、设备过热及寿命损失、对控制和通信电路的干扰,同时会造成电压畸变、功率因数下降, 影响电网中的电能质量水平及其他用电设备的正常运行等。因此,只有正视电动汽车充电给电网带来的负面影响,采取积极的手段尽量抑制谐波进入公用电网,才能最大化保障电网的安全、经济运行。