能源互联网的研究现状及其在贵州电网的发展(二):前瞻性分析

2018-11-16 07:53谈竹奎程乐峰李正佳高华
新型工业化 2018年9期
关键词:贵州省分布式贵州

谈竹奎,程乐峰,李正佳,高华

(1. 贵州电网有限责任公司电力科学研究院,贵州 贵阳 550003;2. 苏州华天国科电力科技有限公司,江苏 苏州 215000;3. 贵州电网有限责任公司电网规划研究中心,贵州 贵阳 550003)

0 引言

上一篇中,我们对能源互联网及其在贵州电网的发展现状进行了详细分析。随着全球能源互联网及“两个替代”方案的提出[1],世界各国围绕着能源互联网的概念、技术、方法、政策、框架等进行了大量深入研究,并正在积极部署能源互联网项目,颁布相应的能源互联网发展战略和政策。因此,全球能源互联网发展将突飞猛进。可以预见的是,构建能源互联网将是未来全球能源发展的重要趋势。2011年美国著名学者杰里米﹒里夫金首次提出了“能源互联网”未来发展的美好愿景,认为能源互联网是一种基于互联网技术的新的能源利用体系[2],包含4种能源元素(可再生能源、分布式发电、分布式储能、电气化交通),并将作为核心技术推动第三次工业革命的发展,其认为支撑第三次工业革命的支柱包括以下五个互不可缺的方面[3]:一是支持由化石能源向可再生能源转变;二是支持大规模分布式电源的接入,实现能源的分散式生产;三是支持大规模氢储能及其他储能设备的接入;四是利用互联网技术改造电力系统,实现能源共享;五是支持向电气化交通的转型。因此,发展能源互联网势在必行。对于贵州电网而言,这也是一次重大的能源发展机遇。

随着一系列能源相关规划和指导意见的发布[4-6],我国正全面推动新时代能源转型发展,提高能源发展质量和效率,增强能源安全保障能力和水平,并以推进供给侧结构性改革为主线,推动能源发展质量变革、效率变革和动力变革,着力解决能源发展不平衡不充分问题,努力构建清洁低碳、安全高效的能源体系,这一切都为能源互联网的发展提供了良好的契机。贵州省位于我国西南地区的东南部,地处云贵高原东斜坡,国土面积17.6万平方千米,平均海拔在1100米左右。受气候、地形等影响,物种资源丰富,风能、太阳能、生物质能、核能等分布式可再生能源资源均具有一定分布,部分能源资源还较为丰富,因此,具备一定的开发潜力。

在上述发展背景及自身新能源特色优势下,贵州电网按照“清洁低碳、安全高效”的要求,也在更加注重绿色低碳发展,包括:坚持绿色低碳的战略方向,加快优化能源结构,壮大清洁能源产业,稳步推进可再生能源规模化发展,安全高效发展核电,推进化石能源清洁高效开发利用,提高天然气供应保障能力。基于此,承接上一篇对能源互联网及在贵州电网发展现状的研究,本文首先对贵州的可再生能源资源概况和发展现状进行研究,并分析了其分布式可再生能源发展缓慢的原因,同时指出其发展分布式可再生能源的优势,介绍了其近年来发展分布式可再生能源项目的建设情况。最后,对贵州电网未来发展能源互联网进行了前瞻性分析,旨在为将来贵州电网发展能源互联网项目提供一定的借鉴和参考。

1 贵州电网分布式可再生能源资源发展概况

能源互联网是以电力系统为核心,以互联网及其它前沿信息技术为基础,以分布式可再生能源为主要一次能源,与天然气网络、交通网络等其它系统紧密耦合而形成的新型能源网络系统。能源互联网与智能电网有相似之处,但也存在重要的区别[7-8]:① 智能电网的物理实体主要是电力系统,而能源互联网的物理实体还包括交通系统和天然气网络。② 在智能电网中,能量只能以电能形式传输和使用;而在能源互联网中,能量可在电能、化学能、热能等多种形式间相互转化[9]。③ 目前,智能电网研究对于分布式发电、储能和可控负荷等分布式设备主要采取局部消纳和控制。在能源互联网中,由于分布式设备数量庞大,研究重点将由局部消纳向广域协调转变。④ 智能电网的信息系统以传统的工业控制系统为主体,而在能源互联网中,互联网等开放式信息网络将发挥更大作用。

可以看出,能源互联网是智能电网的进一步发展和深化,代表着能源行业未来的发展方向,在当前日益增长的能源电力市场(涉及到多样的利益主体参与)下[10-11],发展能源互联网显得意义重大。目前,贵州电网在智能电网领域已经有了雄厚的科研基础和技术积累。然而,在能源互联网这一新出现的前沿领域,目前贵州电网尚未开展全面系统的研究。本节对贵州电网分布式可再生能源资源的发展概况进行简要总结。

1.1 贵州可再生能源资源概况

风能方面。根据《贵州省风能资源详查和评估报告》(2011)成果,基于风能资源长期数值模拟及GIS空间分析,贵州省70米高度大于200瓦/平方米的技术开发面积为2769平方千米,技术开发量为770万千瓦;大于250 瓦/平方米的技术开发面积为2002平方千米,技术开发量为558万千瓦;大于300瓦/平方米的技术开发面积为1630平方千米,技术开发量为456万千瓦;400瓦/平方米以上区域的技术开发面积为568平方千米,技术开发量为157万千瓦。贵州风能资源,西部好于东部,中部好于南部及北部,但高值区分布相对零散,分布复杂。贵州风能资源较丰富的区域主要分布于毕节市西部、南部及中北部、六盘水市中部及南部,遵义市中北部、贵阳市中部,黔东南州中东部局部、榕江县与荔波交界地带等区域,黔南州北部、黔西南州中部局部、铜仁市局部。

太阳能方面。贵州省太阳能资源不丰富,按照有关标准,贵州省属于五类太阳能地区,是我国太阳能资源相对贫乏的地区之一。贵州省的年平均太阳总辐射总体分布特征是西部和西南部高,东北部和东部低。太阳总辐射值最高的区域在毕节市的威宁县,该县的年平均太阳总辐射大于4450兆焦/平方米,最高可达约4600兆焦/平方米。其次,是六盘水市的盘县和黔西南州的兴义市,该区域的年平均太阳总辐射在4000~4450兆焦/平方米之间。除上述区域外,贵州中部及以西的其他地区年平均太阳总辐射在3500·4000兆焦/平方米之间,东部地区太阳总辐射基本在3000~3500兆焦/平方米之间。贵州太阳总辐射低值区出现在遵义市的北部,年平均太阳总辐射小于3000兆焦/平方米。总体看,贵州省多年平均太阳总辐射约在3000~4600兆焦/平方米之间,太阳辐射的纬向差异较小。由于受云贵静止锋的影响,贵州除西部边缘地区外,冬半年大部分地区处于静止锋锋后,多云天气较多。因此,多年平均太阳总辐射的空间分布特征是随着经向自西向东逐渐减少。太阳辐射资源最好的区域是西部的威宁县、赫章县、盘县和兴义市,预计可开发规模约20万千瓦左右。

表1 贵州省风力发电总体规划情况表Table 1 The main contents of overall planning situation of wind power generation in Guizhou Province

铀矿资源方面。根据贵州省地质条件和以往铀矿地质勘查程度和成果推断,贵州预测铀资源量可达10万吨以上,全省共发现铀矿床6个,铀矿点和铀矿化点近200个,铀异常点2万余个。贵州省铀矿资源开发利用始于1961年,曾为我国第一颗原子弹试验做出过重要贡献,除规模最大的504矿床经多年开采已闭坑退役外,其他矿床基本上未开发。目前,贵州省有色金属和核工业地质勘查局正在开展《贵州省铀矿资源地质勘查规划》等相关工作,将进一步探明贵州省铀矿资源。

生物质能方面。根据2009年7月贵州省组织开展的全省秸秆资源调查与评价工作结果,全省秸秆可收集资源总量1129.95万吨,全省主要农作物秸秆可利用资源量为519.85万吨。农业人口年人均拥有秸杆可收集资源量为396.08千克;常用耕地单位面积可收集秸秆资源量为0.6442千克/平方米,常用耕地单位面积可利用秸秆资源量为0.2964千克/平方米。除农业秸秆资源外,贵州省还拥有丰富的林业资源,根据2005—2006年森林资源二类调查,贵州省国土总面积176167.7平方千米,其中林地面积87715.5平方千米,占国土总面积的49.79%。在林地供给潜力方面,贵州省可供给能力13219.39平方千米,其中,疏林地1609.23平方千米,无立木林地1450.16平方千米,宜林地6660平方千米,商品林流转供给能力3500平方千米。据初步估算,全省林木生物质总量约3亿吨,可采伐更新的林木生物质总量约3000万吨。液体燃料能源林发展潜力方面,可发展面积7000平方千米左右,按每0.01平方千米生产液体燃料1吨计算,具有70万吨液体燃料的生产潜力。薪炭林发展潜力:根据贵州省林业产业发展规划,到2020年全省薪炭林面积3000平方千米,按每0.01平方千米年生产10吨计算,具有年生产300万吨的生产潜力。

垃圾利用方面。目前贵州省垃圾站总库容3600余万立方米,垃圾日处理能力9000吨,主要采用填埋和焚烧,污染较为严重。

抽水蓄能方面。根据2003年全国水力资源复查成果,贵州省水力资源理论蕴藏量大于10兆瓦的河流有170条。贵州省水力资源分布主要分为长江流域和珠江流域。为适应贵州电源结构变化的需要,中国水电顾问集团贵阳勘测设计研究院对乌江流域和红水河流域范围内的抽水蓄能电站进行了普查工作。完成了乌江、红水河流域抽水蓄能电站规划编制,其中乌江流域规划选站址15个,红水河流域规划选站址12个。

1.2 贵州新能源资源发展现状

截至2017年,贵州新能源资源发展现状如下。

风能方面。贵州现已建成风电场44座,主要集中在毕节、六盘水、都匀、凯里等风力资源较为丰富的地区。预计到2018年底,全省风电发电量将达到80亿千瓦时,装机容量将达到480.9万千瓦,占总装机容量的9.4%,较2017年增加76.7万千瓦,新增的装机容量依然主要集中在毕节威宁、六盘水、黔西南金州等地区。

根据贵州省发改委和能源局拟定的《全省发电项目建设情况表》,“十三五”期间,贵州将规划建成集中式和分散式风电项目256个(含44个已建成的风电场),装机容量952.4万千瓦,分布如表1所示。

结合上表看出,除已建成的风电场外,毕节、六盘水、凯里、遵义、都匀、贵阳等地区未来两年将有大批风电项目投产。预计到2020年,全省风电装机容量将达到952.4万千瓦。

太阳能方面。贵州太阳能资源利用主要体现在两方面:一方面是是增加了光热的利用,即太阳能路灯、太阳能广告牌等,以及城镇农村地区大量使用的太阳能热水器。据了解,每年3到10月,每日日照持续时间只要保持在6到7个小时,太阳能热水器储水箱的温度就可以达到70℃到80℃,并可以保持3到4天,基本可以解决居民生活对热水的需求。另一方面是大力发展光伏发电,据统计,到2017年底,贵州全省范围内现有光伏电站21个,主要建设在兴义、都匀、毕节、六盘水等地区,装机总容量132万千瓦。发电量为12.5亿千瓦时,占总发电量的0.82%。预计到2018年底,光伏装机将达到188.5万千瓦发电量将达到13亿千瓦时。光伏年利用小时数将达到1000小时,

依据贵州省发改委和能源局联合印发的《贵州省能源发展“十三五”规划》,“十三五”期间,贵州将积极发展光伏发电,加强太阳能资源普查及评价,积极发展光伏发电及分布式光伏发电。以国家光伏扶贫政策为契机,以“5个100工程”为载体,加快农光一体化、风光互补项目建设,在有条件的工业园区、城市综合体、大型楼宇建设分布式光伏发电项目。并确定了贵州省“十三五”重点建设太阳能基地:威赫风能太阳能开发基地、盘县风能太阳能开发基地、黔西南风能太阳能开发基地等。

核电方面。贵州铀矿资源丰富,开采潜力大。贵州省有色金属和核工业地质勘查局正在开展《贵州省铀矿资源地质勘查规划》,将进一步探明我省铀矿资源,提高勘查程度,为铀矿资源开发提供地质依据。2009年6月,贵州省人民政府与中广核集团签订了能源合作框架协议。2010年7月,中广核集团有限公司编制完成了《贵州核电项目规划选址报告》,共比选出思南县塘上、沿河县板场、赤水市大同、玉屏县马道湾4个厂址,为在贵州省建设一座4*100万千瓦级的核电站提供了选址依据。

生物质能方面。全省已建成生物质能发电项目4个,装机8.4万千瓦,占总装机的0.16%。根据《贵州省新能源与可再生能源“十三五”发展规划》,至2020年全省各类生物质(含垃圾)发电装机规模达到40万千瓦,到2016年底,核准在建生物质及垃圾发电31.6万千瓦,开展前期工作14万千瓦。根据《省能源局关于下达2017-2019 年光伏、农林生物质发电项目“三年滚动计划”的通知》(黔能源新能[2017] 77 号)要求,2017 年贵州省农林生物质发电前期建设规模达到6 万千瓦,2018—2019 年省内农林生物质发电储备项目达到6 万千瓦。“十四五”及中长期考虑生物质及垃圾发电等开展前期工作项目和储备项目,预测装机规模2025 年为60 万千瓦,2030 年为80 万千瓦。

垃圾利用方面。根据贵州省大中城市垃圾量的实际情况,拟在各市(州)政府所在的城市规划了10个垃圾利用项目,拟引进美国绿色能源公司等离子气化等垃圾处理技术来实施这些项目。目前,毕节市垃圾利用项目已批复开展工作,并已完成了项目可行性研究报告的编制。

抽水蓄能方面。根据《贵州省能源发展“十三五”规划》,“十三五”期间开展修文县石厂坝抽水蓄能电站(100 万千瓦)、福泉坪上抽水蓄能电站(100万千瓦)前期工作,为贵州省发展抽水蓄能电站提供了基础。

1.3 贵州2011年前可再生能源资源发展缓慢的原因分析

贵州省分布式可再生能源资源开发利用虽然取得了一定的成绩,同时,国家和地方的法规和政策体系也在不断完善之中,但其发展仍不能满足可持续发展的需要,从全国来看,2011年前,贵州在发展新能源资源的过程中存在一些问题,主要包括如下几个方面:

一是贵州省分布式可再生能源发展缓慢。贵州省作为南方重要的煤炭基地和能源基地,长期依赖以煤为主的能源供应体系,除水能外的其他分布式可再生能源很少开发利用。然而,直到2011年4月贵州省毕节市韭菜坪风电场一期才建成发电(装机4.95万千瓦),太阳能热水器的利用也只是少数居民使用而已,这导致了分布式可再生能源发展步伐缓慢。

二是贵州省分布式可再生能源资源勘查滞后。2004年前,贵州省从未对除水能外的分布式可再生能源资源进行过认真勘查,2004年后,按照国家的安排部署,开展了风能资源的全省普查工作,但这仅是根据各地气象站对全省风能资源的初步勘查,实用价值不大,导致风能资源的勘查无法满足建设需求,风能资源勘查严重滞后。

三是政策及激励措施力度不够。在现有技术水平和政策环境条件下,大多数分布式可再生能源开发利用项目成本较高,再加上资源分散、规模小、生产不连续等特点,在现行市场规则下缺乏竞争力,需要政策扶持和激励。2011年前,贵州省支持风电、生物质能、太阳能、抽水蓄能等分布式可再生能源发展的政策体系还不够完善,经济激励力度较弱,相关政策之间缺乏协调,政策的稳定性差,没有形成支持分布式可再生能源持续发展的长效机制。

四是市场保障机制还不够完善。长期以来,我国及贵州省分布式可再生能源发展缺乏明确的发展目标,没有形成连续稳定的市场需求。虽然国家逐步加大了对分布式可再生能源发展的支持力度,但由于没有建立起强制性的市场保障政策,无法形成稳定的市场需求,分布式可再生能源发展缺少持续的市场拉动,致使分布式可再生能源新技术发展缓慢。

五是技术开发能力和产业体系薄弱。之前,我国分布式可再生能源的技术水平较低,缺乏技术研发能力,设备制造能力弱,核心技术和设备生产多依靠进口,技术水平和生产能力与国外先进水平有一定差距。同时,分布式可再生能源资源评价、技术标准、产品检测和认证等体系尚不完善,人才培养不能满足市场快速发展的需求,没有形成支撑分布式可再生能源产业发展的技术服务体系。现在,随着“全球能源互联网”体系的提出,我国已步入快速发展新能源的轨道。

1.4 贵州发展分布式可再生能源资源的优势

2011年后,随着我国大力发展新能源技术,贵州电网也正在结合自身特色优势,大力发展分布式可再生能源资源。目前,贵州已经进入了快速发展分布式可再生能源的新时代,这得力于贵州所处的地理优势、国家及省级新能源政策等,因此,总的来说,贵州在发展分布式可再生能源方面存在如下鲜明特色和优势:

一是区位优势。贵州省地处南方腹地,占据地利优势,对外辐射面范围广。贵州省是“西电东送”的主力军,对支持广东、广西电力供应,在调整电源结构、平抑电价、保护环境方面发挥了重要作用。贵州周边省份均缺乏煤炭资源,贵州省打造以煤炭、水电为主的南方能源基地地位日益凸显,因而发展分布式可再生能源具有非常突出的区位优势。

二是电网优势。目前贵州电网现已进入超高压、远距离、大容量、大机组、交直流混合外送的新阶段,具备大规模外送条件,具备分布式可再生能源发电上网的条件。贵州电网省内已形成500千伏“日”字形环网,220千伏、110千伏及以下电压等级的电网得到加强,同时还修建了500千伏“五交两直”外送通道,电网的容纳性强。

三是资源优势。贵州除了具持久开发的煤炭资源、水能资源外,还有多种矿物能源及新资源,有铀矿、风能、太阳能及多种生物质资源等。其中,风能资源理论储量2304.68万千瓦。贵州省丰富的能源资源为能源产业的持续发展、实现能源的多元化提供了强有力的保证。

四是后发优势。贵州省分布式可再生能源开发利用尚处于起步阶段,风电项目现建成及部分建成4个,在建项目8个,在风能资源普查的基础上,开展高塔测风工作,积极推进风能资源的开发利用;太阳能光伏发电项目仅有1个;核电方面完成了选址规划,力争进入国家规划;生物质能发电项目已有4个开工建设;垃圾利用项目仅有1个完成可行性研究的编制;抽水蓄能电站仅有1个完成预可行性研究的编制。随着国内分布式可再生能源开发利用技术的日益成熟,相关企业的日益壮大,贵州省在分布式可再生能源开发利用方面的优势将会受到国内相关企业和投资商的青睐,其后发优势突显。

1.5 贵州电网近年来分布式可再生能源项目的建设情况

近年来,贵州高度重视分布式可再生能源开发利用,强调把页岩气、煤层气等分布式可再生能源作为发展重点。全省确定的“十三五”时期分布式可再生能源发展目标为风电:“十三五”末装机规模达600万千瓦以上。光伏发电:“十三五”末装机规模达200万千瓦以上。常规水电:“十三五”时期建成投产:威宁县象鼻岭水电站(24万千瓦)道真县角木塘水电站(7万千瓦)、道真县官庄水电站(5万千瓦)、冗各电站(9万千瓦)、上尖坡电站(6万千瓦);开工建设:务川县高生电站(10万千瓦)、小井电站(9万千瓦)等。抽水蓄能电站:“十三五”时期开展修文县石厂坝抽水蓄能电站(100万千瓦)、福泉坪上抽水蓄能电站(100万千瓦)前期工作。实现页岩气、煤层气开发的重点突破。加快省内页岩气、煤层气的勘查开发和利用。重点建设习水、正安、岑巩页岩气勘查开发示范项目,打造黔北和黔东北两大页岩气开发基地;重点建设盘江矿区松河煤层气、织纳矿区及黔北矿区枫香煤层气勘查开发示范项目,打造盘江矿区、黔北长岗-鸭溪区及织纳矿区三大煤层气开发基地。加强合作,推动中石化、中石油矿权区块内非常规天然气的加快勘探开发。

预计到2020年,贵州全省风电并网装机规模将达到600 万千瓦,太阳能光伏发电装机规模达到250 万千瓦,各类生物质(含垃圾)发电装机规模达到40 万千瓦。截止2016年底,目前贵州省核准在建风电14.4 万千瓦,准备开工263.2万千瓦,开展前期工作438.1万千瓦,全省风电储备项目共164个;核准在建光伏77.3万千瓦,开展前期工作73万千瓦,全省光伏发电储备项目共104个;核准在建生物质及垃圾发电31.6万千瓦,开展前期工作14万千瓦。风电方面,计及已投产、核准在建、准备开工及开展前期工作的项目,毕节、黔西南、黔南和黔东南4 个地区风电总装机容量均超过了100万千瓦,分别为306万千瓦、109万千瓦、195万千瓦和181万千瓦。

根据对各新能源发电企业收资情况,计划“十三五”内投产风电237.6 万千瓦。2017 年,贵州省光伏、农林生物质发电前期建设规模分别为60万千瓦和6万千瓦,2018—2019 年省内光伏、农林生物质发电储备项目分别为90万千瓦和6 万千瓦。考虑风电、光伏和生物质及垃圾发电等开展前期工作项目和储备项目,预测风电、光伏和生物质及垃圾发电装机规模2025年分别为1000万千瓦、450万千瓦和60 万千瓦,2030年则分别为1300万千瓦、600万千瓦和80万千瓦。

2 贵州电网发展能源互联网的前瞻性分析

根据前面章节对能源互联网的发展现状分析和贵州电网分布式可再生能源的发展概况介绍,我们在本节对贵州电网发展能源互联网的前瞻性进行分析。

第一,应充分调研和总结贵州配电网内各类能源的分布和综合利用互补共济)的能力,分析集成这些能源的主要技术手段,基于调研情况,分析利用“互联网+”手段(基于能源互联网技术)快速调度配电网内各类原来不可调度的分布式能源的可能性。

第二,应对第三次工业革命中极其重要的“能源互联网”进行探讨,以理性的态度对能源互联网进行深入研究,对能源互联网关键技术进行总结和分析,尤其对能源互联网中的分布式能源管理和优化方法进行研究。

第三,针对贵州电网分布的大量的瓦斯气体、天然气、小煤矿、水电、风电和一定的光伏(特定地区),基于能源互联网技术,一是研究这些能源综合起来进行优化调度的方法,针对贵州电网配电网内重要的分布式能源,进行能源互联网精细化建模,搭建表征能源互联网基本规律的数学模型及能源互联网管控模型,阐释分布式能源多目标多能量管理、调度和优化的实现方法,制定相应的能源互联网控制方式,并对其运行规划及安全性进行研究;二是搭建贵州电网配电网内分布式能源一次能源侧的调度优化模型,研究基于动态多智能体系统的能量协调控制策略,其中,能源互联网对应的各智能体包括[12]:一次能源智能体(PEA)、多能负荷智能体(LA)、能量存储智能体(ESA)、主网智能体(MGA)、能源路由器智能体(PRA)和管理者智能体(MA),并进一步研究基于多智能体一致性算法及多智能体包含控制算法的能量协调控制策略,包括:能源互联网能量协调控制策略设计、响应能源互联网用户侧能量需求的能量协调控制策略、响应配电网/供热网络能量需求的能量协调控制策略和基于多智能一致性算法与多智能体包含控制算法的供能设备输出功率计算等[12]。

第四,基于能源互联网模型,从能源互联网角度出发,研究各类分布式能源接入配电网的方式,研究现有贵州配电网规划与能源互联网下的新型配电网之间的衔接关系,研究能源互联网下的配电网规划原则,建立基于智能台区的配电网经济运行及优化高级分析[13]。

第五,探讨基于多源大数据平台的配电网能源互联智能能量管理方式,从能源互联网体系架构出发,研究将配电网规划与电动汽车充换电、需求侧响应结合起来,充分发挥“能源互联网”通信方式的灵活性;同时,开展研究能源互联网的多源协同决策,包括:多源协同优化调控、社会公共服务、能源互联网的运营模式及核心技术方向[14]。

第六,研究能源互联网中的云端数据管理[15-16]、用户用电行为的数据挖掘[17-19]等技术在贵州电网发展自身特色能源互联网中的可行性;在信息获取与高效处理方面,开展基于物联网的信息采集与传输、基于云计算架构的能源信息处理、基于大数据技术的信息挖掘、网络信息安全防护等研究;在数据处理方面,需开展应用混合云、信息物理融合,解决能源互联网运行控制、交易管理中分析处理速度瓶颈等问题的研究,从而提高对海量数据的处理速度和精度,实现电网电力调度及交易。

第七,针对贵州分布式可再生能源(生物质能、太阳能、风能、以煤为基础的再生清洁能源、煤层气、页岩气等)的自身特色,研究能源互联网在中信息安全、信息通信等方面[20]的问题,研究在已有的智能电网通信资源基础上构建能源互联网信息通信网络,对贵州电网发展自身特色能源互联网过程中的能源互联网信息通信关键技术进行研究,以研究能源路由器的实现方式为主,其中,能源路由器可分为能源互联网间路由器和能源互联单元与主干网的并网路由器,并进一步,结合能源互联网信息通信体系架构,从采集监控类、流程作业类、分析决策类、基础资源类、安全保障类、支撑体系类共6个方面对能源互联网中的信息通信关键进行规划研究。

当然,若想完成上述研究任务,也存在不小的技术挑战。这些挑战主要包括以下几个方面:首先,贵州配电网内各类能源的分布和综合利用(互补共济)的能力及产业发展的详细资料统计,这是研究基于贵州电网发展自身特色的能源互联网的前瞻性规划研究的基础,同时需要准确抓住贵州电网各类能源,尤其是分布式可再生能源发展的主要技术问题和所处环境,尤其是风能、太阳能、生物质能、抽水蓄能资源、天然气、瓦斯气、煤矿资源、水电等做一个详细的统计和分析,这需要大量的调研和收资,是主要技术难点之一。

其次,“互联网+”形势下能源互联网技术的深入研究,是主要的技术难点。一方面,基于最近几年能源互联网的发展,对其主要的技术特征进行分析,这是研究能源互联网的基础;另一方面,重点研究能源互联网关键技术在贵州省分布式可再生能源建设和规划中的应用是另一个难点,这里的关键技术包括分布式可再生能源发电技术、先进电力电子技术、先进储能技术、智能能量管理技术、需求响应技术、可靠安全通信技术、系统规划分析技术等,总结这些关键技术,探讨其在贵州能源互联网发展中的关键作用,并对其中的多种能源综合利用的优化调度、能源管理方法进行研究,是主要技术难点之二。

再次,贵州电网能源互联网模型的搭建。针对贵州电网能源资源分布情况,进行能源互联网的精细化建模、运行规划及安全性研究,需要通过详细的数学建模,表征基于分布式可再生能源的能源互联网基本规律,搭建能源互联网管控模型,以实现能源互联网多能量多目标管理的任务,对能源互联网的多源协同策略进行研究,并制定能源互联网的控制方式,梳理其与智能电网、信息网之间的关系,确定它们在能源互联网基础体系中的定位和主要职责,是主要技术难点之一。

最后的难点在于搭建一次能源侧能源调度优化模型[21-22],进而根据能源互联网内设备的功能特性,研究基于动态多智能体系统的能量协调控制策略来平衡能量协调控制系统的计算效率及执行能力[23],并最终研究基于多智能体一致性算法及多智能体包含控制算法的能量协调控制策略[24-25],是主要技术难点。

3 结论

本文针对贵州电网,对其分布式可再生能源资源概况和发展现状进行了研究,分析了其发展缓慢的原因,同时指出其发展的优势,并介绍了其近年来发展分布式可再生能源项目的建设情况。最后,对贵州电网未来发展能源互联网进行了前瞻性分析。本文认为:未来将最新的“能源互联网”技术应用于具有贵州自身特色的配电网规划中来,将具有很高的学术价值、理论创新和工程应用价值,这对于建设“绿色贵州”“气化贵州”具有重要的意义。

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