很多人眼里,能源行業(yè)是一種以臟兮兮的機(jī)器設(shè)備、污染、煤炭和石油、老國(guó)企為代表的陳舊事物,而現(xiàn)在突然變成了某種以軟件、互聯(lián)網(wǎng)、電動(dòng)車(chē)、云計(jì)算和大數(shù)據(jù)、朝氣蓬勃的創(chuàng)業(yè)企業(yè)為代表的摩登符號(hào)。這一變化的基礎(chǔ)在于電力系統(tǒng)正在發(fā)生的巨變。
電力系統(tǒng)是為電能的產(chǎn)生、輸送、分配與應(yīng)用而構(gòu)建成的人工系統(tǒng),是人類(lèi)到目前為止構(gòu)建的最龐大、最復(fù)雜的系統(tǒng), 隨著社會(huì)需求的變化、技術(shù)的進(jìn)步, 它處在不斷發(fā)展、變化和更新之中。傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)主要包括發(fā)電設(shè)備,輸配電設(shè)備以及用電設(shè)備,還有保護(hù)與控制設(shè)備。這些設(shè)備通過(guò)適當(dāng)?shù)姆绞竭M(jìn)行連接, 組成有機(jī)整體, 確保電力系統(tǒng)在任何時(shí)刻都能夠產(chǎn)生數(shù)量充足的電能滿(mǎn)足系統(tǒng)負(fù)荷的要求。
傳統(tǒng)電力系統(tǒng)從誕生至今已歷經(jīng)百年,發(fā)展的方向一直在于為人類(lèi)建造更大的電站,更強(qiáng)壯的電網(wǎng),以及更高的發(fā)電效率和更低的輸配損耗,傳統(tǒng)電力系統(tǒng)在技術(shù)方面已經(jīng)臻于極致,三峽水電項(xiàng)目是人類(lèi)建造的最大發(fā)電站,能夠完全滿(mǎn)足一些中小國(guó)家的所有電力需求,而正在蓬勃發(fā)展的特高壓電網(wǎng)則能夠?qū)㈦娏囊粋€(gè)大陸傳輸?shù)搅硪粋€(gè)大陸。但隨著人類(lèi)技術(shù)的不斷進(jìn)步,社會(huì)需求的不斷演變,傳統(tǒng)電力系統(tǒng)目前已經(jīng)有點(diǎn)顯得跟不上時(shí)代了。
對(duì)于傳統(tǒng)電力系統(tǒng)來(lái)說(shuō),最大的挑戰(zhàn)是對(duì)于柔性的迫切需求。在發(fā)電端,隨著成本快速下降和各國(guó)相關(guān)政策強(qiáng)力支持,包括風(fēng)電和光伏在內(nèi)新能源裝機(jī)正在全球迅速增加。這些新能源裝機(jī)既包括大規(guī)模集中式發(fā)電,比如我國(guó)西北的風(fēng)電基地,也包括小規(guī)模的分布式發(fā)電,比如沿海地區(qū)的屋頂光伏電站,而且,這些新能源所發(fā)電力,大部分仍將是并網(wǎng)應(yīng)用,但是伴隨著新能源規(guī)模的快速擴(kuò)張,由于布局不合理、輸配電設(shè)施建設(shè)滯后等原因,導(dǎo)致新能源發(fā)展出現(xiàn)了“并網(wǎng)難”、設(shè)備利用小時(shí)低、能源浪費(fèi)、安全事故頻發(fā)等問(wèn)題。
風(fēng)電的問(wèn)題尤其嚴(yán)重,我國(guó)北方風(fēng)電集中開(kāi)發(fā)地區(qū)大都遭遇較嚴(yán)重的棄風(fēng)限電問(wèn)題,據(jù)統(tǒng)計(jì),2014年上半年全國(guó)風(fēng)電場(chǎng)等效利用小時(shí)數(shù)僅為為976小時(shí),相比去年同比減少約83小時(shí),東北一些地區(qū)冬季棄風(fēng)限電比例接近40%,直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)近百億元。太陽(yáng)能隨著規(guī)模的上升,也出現(xiàn)了因無(wú)法并網(wǎng)而不得不“棄光”的苗頭。
鑒于此,如何在不影響電網(wǎng)安全的情況下,將這些波動(dòng)性很強(qiáng)的新能源電力盡可能多的并網(wǎng),成為了目前各國(guó)電力系統(tǒng)面對(duì)的最大挑戰(zhàn)。與此同時(shí),出力調(diào)節(jié)困難的火電和核電,卻正在日益大型化,單體裝機(jī)的規(guī)模越來(lái)越大,變的更加難以調(diào)節(jié)。而在需求端,隨著電動(dòng)汽車(chē)的大規(guī)模普及,電力消費(fèi)的波動(dòng)性也在變的更加復(fù)雜,不久的將來(lái),人類(lèi)擁有的電動(dòng)車(chē)將數(shù)以百萬(wàn)計(jì),甚至更多,德國(guó)政府早在2008年11月就提出未來(lái)10年普及100萬(wàn)輛純電動(dòng)汽車(chē)和插電式混合動(dòng)力汽車(chē)。2014年,僅斯特拉一家企業(yè)的電動(dòng)車(chē)銷(xiāo)量就預(yù)計(jì)超過(guò)3.5萬(wàn)輛,而日產(chǎn)聆風(fēng)電動(dòng)車(chē)今年銷(xiāo)量將突破六萬(wàn)輛。