全球能源互聯(lián)網(wǎng)電力技術創(chuàng)新領域分析

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摘要：全球能源互聯(lián)網(wǎng)的全面落實與發(fā)展，需要從戰(zhàn)略構想轉變成實際行動，所以必須高度重視能源電力技術的進一步創(chuàng)新?；诖?，以全球能源互聯(lián)網(wǎng)電力技術作為主要研究對象，從全球能源互聯(lián)網(wǎng)電力技術的創(chuàng)新重點領域入手，分析其關鍵技術。

關鍵詞：全球能源互聯(lián)網(wǎng)；電力技術；創(chuàng)新重點領域；關鍵技術

0引言

近年來，伴隨著未來能源的快速發(fā)展，技術創(chuàng)新的重要性在全球逐漸突顯，并且成為了新興產(chǎn)業(yè)。目前，全球能源互聯(lián)網(wǎng)是對已有能源生產(chǎn)方式與消費方法的一種創(chuàng)新，保證相關技術得到有效發(fā)展，進一步推進了全球能源電力技術的進步。由此可見，深入研究并分析全球能源互聯(lián)網(wǎng)電力技術，創(chuàng)新其重點領域及關鍵技術具有一定的現(xiàn)實意義。

1全球能源互聯(lián)網(wǎng)技術概述

基于全球能源互聯(lián)網(wǎng)的構建，要求以技術問題為出發(fā)點，重點表現(xiàn)在三個方面。第一，新型能源發(fā)電技術要與大型新能源基地開發(fā)利用的需求相適應。全球能源互聯(lián)網(wǎng)中，風能發(fā)電、海洋能發(fā)電以及太陽能發(fā)電是十分關鍵的源端電源。因此，必須高度重視新能源發(fā)電技術的進一步創(chuàng)新，盡量減少新能源發(fā)電的成本，突破大容量儲能技術，并為新能源基地的規(guī)?；_發(fā)以及創(chuàng)造奠定堅實基礎[1]。第二，全面發(fā)展大容量輸電技術與特大型電網(wǎng)安全控制技術，保障新能源基地外送與電網(wǎng)運行的安全性和穩(wěn)定性。新時期背景下，互聯(lián)大電網(wǎng)的建設速度逐步加快，海上區(qū)域與極地區(qū)域的新能源基地開發(fā)也將實現(xiàn)大容量與高等級的發(fā)展。第三，信息通信技術全面融合，電網(wǎng)逐漸實現(xiàn)智能化發(fā)展。要想與全球能源互聯(lián)網(wǎng)的海量信息處理需求相適應，必須積極應用現(xiàn)代化信息通信技術。

2大容量遠距離輸電技術研究

大容量遠距離輸電技術主要包括特高壓直流輸電技術、柔性直流輸電與直流電網(wǎng)等。

2.1特高壓直流輸電技術與裝備

要確?；ヂ?lián)網(wǎng)與偏遠區(qū)域新能源基地電力成功外送，必須保證特高壓輸電技術在未來發(fā)展的過程中容量更大、電壓等級更高。同時，要求輸電距離超過3000km，且輸送容量不低于1×107kW。如此一來，優(yōu)化配置能力將會大大加強[2]。現(xiàn)階段，特高壓直流輸電斷路器與換流器等諸多高端裝備始終無法與高電壓等級輸電技術性能相適應。所以，未來發(fā)展過程中，一定要全面發(fā)展±1000kV電壓等級的直流輸電技術，并且研發(fā)高端裝備工藝技術。在此基礎上，還應全面建設±1100kV電壓等級需求的電網(wǎng)工程，以滿足極端條件。

2.2柔性直流輸電與直流電網(wǎng)

要想確保城市供電、分布式能源成功開展以及實現(xiàn)新能源并網(wǎng)目標，必須高度重視柔性直流輸電技術。需要注意的是，高壓直流電網(wǎng)有效升級了柔性直流輸電，確保了大規(guī)模新能源接入的靈活性，使電網(wǎng)運行更加安全、可靠[3]。未來，柔性直流輸電與直流電網(wǎng)技術將和特高壓電網(wǎng)等現(xiàn)代化科學技術相融合，全面建設全球能源互聯(lián)網(wǎng)，確保與新能源基地電力大規(guī)模送出的實際需求相適應.目前，國內(nèi)高壓柔性直流控制保護技術與絕緣材料等相關技術尚未成熟，特別是電壓等級與輸電能力，仍然需要不斷改進與完善。為此，應將架空線柔性直流輸電技術作為重要基礎，綜合考慮直流電網(wǎng)規(guī)劃和網(wǎng)架構建理論等方面，保證成功研發(fā)高壓柔性直流輸電裝備，尤其是直流電網(wǎng)潮流控制器與高壓直流斷路器。根據(jù)合理預測，2030年，柔性直流輸電工程直流電壓的等級會超過±800kV，且實際容量大于5×106kW。在此基礎上，將成功建成若干直流電網(wǎng)。

3大電網(wǎng)安全運行與控制技術研究

全面發(fā)展特高壓交直流電網(wǎng)建模和仿真技術。未來發(fā)展過程中，基于特高壓交直流電網(wǎng)發(fā)展速度的不斷加快，加之新能源的大規(guī)模開發(fā)，大電網(wǎng)運行過程中的安全性與控制將面臨極大挑戰(zhàn)[4]。其中，特高壓交直流電網(wǎng)的正常運行，能夠確保電網(wǎng)的特性隨之改變。在交流、直流和受端的互相影響下，交直流故障的連鎖反應將過于復雜。所以，大容量集中饋入與特高壓多直流饋入都會導致電壓不穩(wěn)定，不利于頻率的穩(wěn)定性。現(xiàn)階段，電力系統(tǒng)的實際運行過程中采用的仿真理論、控制技術，都難以與電網(wǎng)發(fā)展需求和大規(guī)模新能源接入需求相適應。所以，必須掌握特大型電網(wǎng)的發(fā)展規(guī)律，成功研制出能夠與超大規(guī)模交直流混聯(lián)系統(tǒng)相適應的新技術，確保電網(wǎng)的運行更加安全、穩(wěn)定。

4新能源發(fā)電與并網(wǎng)調(diào)控技術研究

4.1高效低成本太陽能發(fā)電技術

合理運用太陽能，不斷提高實際轉化效率，可節(jié)省發(fā)電成本，實現(xiàn)大規(guī)模的商業(yè)化發(fā)展，為技術創(chuàng)新提供保障。未來發(fā)展過程中，光伏發(fā)電技術與光熱發(fā)電技術將會實現(xiàn)進一步突破，有效推進全球能源互聯(lián)網(wǎng)建設，充分發(fā)揮大型太陽能發(fā)電基地的作用。根據(jù)合理預測，2030年，晶硅與薄膜電池的光能轉換率提高30%或25%。此外，鈣鈦礦型與疊層等太陽能的電池效率將大于50%。較之于從前，光伏發(fā)電平均度電成本的下降速度也將大于50%。伴隨光熱發(fā)電技術的成熟化發(fā)展與應用，塔式系統(tǒng)將成為光熱電站的主流開發(fā)技術，而且平均度電成本會降低40%左右。

4.2海洋能發(fā)電技術

因為全球海洋能資源相對豐富，所以在全球能源互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)建過程中，海洋能資源同樣是不可缺少的源端能源。海洋能發(fā)電技術過程中，溫差發(fā)電、波浪能發(fā)電以及潮汐發(fā)電等，都是最常見的海洋能發(fā)電技術。特別是潮汐能，它的開發(fā)與利用時間較長，技術相對成熟[5]。然而，實踐中，它卻容易受到裝機規(guī)模的影響。因此，分布式利用模式始終占據(jù)主導地位。此外，波浪能與洋流能的技術已經(jīng)趨于成熟，且有大量技術已經(jīng)開始實施。在未來的發(fā)展過程中，海洋能發(fā)電技術可能與海上風電基地實現(xiàn)聯(lián)合性建設與發(fā)展，進而構建大規(guī)模且集中性的海上可再生能源發(fā)電基地。

4.3新能源并網(wǎng)調(diào)控技術

新能源并網(wǎng)調(diào)控保障了全球能源互聯(lián)網(wǎng)的運行安全與穩(wěn)定。為此，后期發(fā)展中需要發(fā)展新能源發(fā)電功率預測和新能源互補協(xié)調(diào)調(diào)度等技術，并且系統(tǒng)化研究、分析大規(guī)模電場和太陽能電站集群控制等技術。

5現(xiàn)代化儲能技術研究

創(chuàng)建全球能源互聯(lián)網(wǎng)的過程中，儲能技術的作用不容小覷。儲能技術將成為新能源發(fā)電必不可少的主力能源，為新能源基地的發(fā)展提供不竭的電力供應。儲能技術研究方面，電儲能是重點、難點。一般情況下，電儲能主要包含化學儲能與物理儲能。其中，物理儲能體現(xiàn)在飛輪儲能、物理儲能與化學儲能等方面?；瘜W儲能則體現(xiàn)在液流電池與鉛酸電池等方面。目前，抽水蓄能是最成熟的儲能技術，而前沿的電儲能技術則包括超導磁儲能與新型儲能電池等。

5.1化學儲能

與物理儲能技術相比，化學儲能的安裝環(huán)境、能量密度以及地址選擇等方面優(yōu)勢十分明顯?，F(xiàn)階段，儲能電池處于研發(fā)與示范應用狀態(tài)的種類多于30種。但是，儲能電池的成本相對較高，除電動汽車電池之外，儲能電池沒有達到大規(guī)模商業(yè)化應用的目的。所以，在儲能電池技術創(chuàng)新發(fā)展方面，應將重點放在聯(lián)合運用可再生能源、提高安全性以及降低成本等方面。

5.2氫儲能

所謂氫儲能，是指借助多樣化技術，將多種形式能量轉化為氫氣進行貯存。目前，大規(guī)模新能源的發(fā)展為新能源制氫提供了極為廣闊的發(fā)展空間。因為新能源制氫可以有效消納過剩的新能源電力，所以使得電網(wǎng)負荷更加平衡，電力供需的調(diào)節(jié)效果也更加明顯。因此，新能源制氫在未來的發(fā)展中前景廣闊。新能源制氫過程中，對于源端而言，可以借助制氫的過程，將棄光電量與棄風電量合成天然氣，并且輸送至輸氣管道，進一步轉化、儲存過剩的新能源電力，從而推動電網(wǎng)和氣網(wǎng)的充分融合發(fā)展。而在受端，可合理運用低谷新能源達到制氫的目標，為終端電能的有效替代提供全新發(fā)展機遇。

6結論

綜上所述，全面促進全球能源互聯(lián)網(wǎng)的可持續(xù)發(fā)展，為特高壓電網(wǎng)、儲能和新能源等諸多領域提供了發(fā)展機遇，尤其是各領域的技術創(chuàng)新。因此，未來發(fā)展過程中，應高度重視全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展技術，在多個方面進行技術創(chuàng)新，推動可再生能源發(fā)展，積極建設更多示范工程，實現(xiàn)全球能源互聯(lián)網(wǎng)電力技術的進步。

參考文獻：

[1]張希華，盧姍姍，蘇建軍.全球能源互聯(lián)網(wǎng)關鍵技術專利發(fā)展現(xiàn)狀與對策[J].山東大學學報（工學版），2017，47（6）：143-150.

[2]王飛，謝慧麗.全球能源互聯(lián)網(wǎng)推動電力企業(yè)創(chuàng)新的策略研究[J].創(chuàng)新科技，2016，（11）：36-38.

[3]本刊訊.全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展合作組織召開成果會[J].電力與能源，2017，（1）：5.

作者：陳蓉 單位：國網(wǎng)四川省電力公司南充供電公司變電運檢室，