近年来,分布式能源快速增长,相关技术百花齐放,大大便利了消费者与电网建立起连接。加快分布式能源与传统电网融合,也是近日举办的第24届世界能源大会上关注的热点之一。这种去中心化的趋势,带来机遇的同时,也带来一些挑战。

  分布式能源快速普及,对传统电网的冲击逐渐凸显。尤其是,电压突然升高,给管理带来了困难。这是电力运营商面临的主要问题。

  分布式能源能被传统电网接纳吗?

  一般意义上,传统电网主要是负责单向传输电能给消费者。电力从发电站逐渐向消费者传输过程中,电压逐渐下降,这意味着,传统电网主要侧重,避免电线端头电压下滑,到达不了消费者。分布式电源改变了传统电力输送模式,尤其需要主网网架结构更加坚强、功能更加完善。

  像太阳能、风能这样生产电力上网的分布式能源技术,也需要确保生产端电压高于最终输送端电压。因此,在正午烈日当头之时,光伏发电最大,太阳能变电器推高了输送端的电压,导致整个电网处于异常高压状态。

  电压反复多变,给电网运营带来诸多不确定因素,也带来技术挑战。随着分布式能源推广,影响还在不断扩大和加深。有研究表明,当太阳能覆盖率达到25%时,电压异常会影响到每个消费者。

  据统计,分布式能源接入电网中,超过四分之一都经历过调节之外的高压,这种情况一旦出现,变电器会自动跳闸,电力供应稳定性受到影响。12%的储能设施也会受到异常高压影响。

  异常高压会带来许多负面影响。例如,消费者的电器设备会加速老化。电器电流增强,带来许多问题,消费者不得不购买更多电器。同时,由于能源生产效果不佳,消费者在分布式能源上的投入也会减少。电压过高会影响到分布式能源接入电网的能力,从而影响分布式能源后续发展。一旦电网接入能力达到上限,消费者不能再继续接入更多的分布式能源。在夏威夷、澳大利亚,这种情况已经随着太阳能普及而出现了。如果要保障电网的供电质量,分布式能源必须投入巨资,而这会带来消费者付出的电费走高。民意上不会得到支持,对无房屋和社会底层都是不公平的。

  如果异常高压不能得到有效管理,整个电力系统的成本都会上升,终端用户也会受到影响。保持消费端的安全电压非常重要,能够保证消费端发电不会受到损害,效率不会受到影响,甚至直接放弃。

  最近一项电力系统研究表明,电网电压异常升高的现象在亚洲、欧洲和美洲都有发生。消费者通过监测设备也能看到这类问题。

  而电压异常事故最糟糕的要数澳大利亚。2008年到2011年,在澳大利亚补贴政策推动下,国内分布式能源获得大发展,基础设施建设很快,2018年月度装机量甚至还在不断被刷新。由于澳大利亚电压本身就高于国际标准,国内无人区多,村与村之间电线距离长,分布式能源增长给电网系统稳定带来巨大挑战。

  近期,澳大利亚零售商AGL公司尝试新上一套虚拟电站,利用澳洲南部周边的储能。但是项目无疾而终,原因是电压过高,导致运行效率大大受影响,虚拟电站不具备可行性。

  可见,只有电网适应分布式能源的转型,消费者才能以低成本的方式参与到能源的供给与消费中,成为清洁能源的提供者,从而真正比大型集中的能源生产模式更有竞争力。

  如果适应不了,全球电网系统受到冲击,会影响到各方。这需要在基础设施上装上智能技术,确保以最小的花费提升供电质量,保护消费者。

  电网需要提高当下和未来分布式能源的利用效率,这些挑战才有望转变成机遇。电网系统整体效率获得提升,消费者也能更好地和电网进行对接。为了实现这些目标,电网需要一边控制好分布式能源,一边保护好消费者。

  要实现这一目标,需要部署成本优、智能化的技术,能够实时管理分布式能源,并且保障消费者的安全。无论采取何种技术路线,原有电网中的电压性能都必须有相应提升。

  名古屋大学教授泷泽利寿指出,智能化技术要能和电网兼容,要体现对终端用户的关怀,对能源生产规律的了解。这样,技术才能准确模拟和预测供给需求变化。这种技术能力对于提高分布式能源控制力是非常重要的。

  总之,在世界发达国家,很多人习惯性以为电网是可靠的、稳定的。但是随着分布式能源未来10年加快推进,电压控制和电网稳定性将是最大的挑战。而解决的方法不是限制分布式能源的发展。关注点应当在如何提高对电压的控制力,进一步投资相关技术,避免消费者受到异常高压的影响。而且让消费者充满信心,让他们相信自己在能源上的投入是值得的,运营商有足够能力,确保能源供应的稳定、安全和可靠。

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