智能电网助推转型发展

智能电网助推转型发展作者简介作者简介中国能源研究会理事江苏省能源研究会秘书长东南大学教授、博士生导师学术专长热力系统分析与优化能源经济与系统工程节能战略与节能管理联系方hwang@2提要1.十一五期间江苏经济能源状况2.温室气体成为经济发展新挑战2.转型发展的基本途径3.智能电网的主要特征4.智能电网助推转型发展5.总结31十一五期间江苏经济能源状况1.1江苏经济持续快速增长41十一五期间江苏经济能源状况1.1江苏经济持续快速增长地区生产总值年均增长率达13.73%（四年平均）三次产业的发展状况第一产业年平均增速 4.14%第二产业年平均增速 14.30%（工业基数大，增加幅度大）第三产业年平均增速 14.72%工业中增速较快的行业交通运输设备制造业 40.23%医药制造业 19.69%通信设备、计算机及其他电子设备制造业14.95%化学原料及化学制品制造业 19.96%电力、热力的生产和供应业 18.04%黑色金属冶炼及压延加工业 12.65%51十一五期间江苏经济能源状况1.2江苏能耗持续快速增长61十一五期间江苏经济能源状况1.2江苏能耗持续快速增长能耗总量年均增长率达8.41%（四年平均）三次产业的发展状况第一产业年平均增速 2.93%第二产业年平均增速 8.22%第三产业年平均增速 8.26%生活能耗年平均增速 9.69%工业中增速较快的行业交通运输设备制造业 15.94%医药制造业 2.49%通信设备、计算机及其他电子设备制造业14.24%化学原料及化学制品制造业 8.31%电力、热力的生产和供应业 14.94%黑色金属冶炼及压延加工业 10.49%71十一五期间江苏经济能源状况1.3江苏的能源利用状况一产和三产的单位增加值能耗数值相当二产单位增加值能耗基数大，但降幅亦明显一产单位增加值能耗年平均下降1.16%二产单位增加值能耗年平均下降5.32%三产单位增加值能耗年平均下降3.90%社会单位GDP能耗年平均下降4.71%81十一五期间江苏经济能源状况1.3江苏的能源利用状况二产单位增加值能耗年平均下降5.32%其中，工业单位增加值能耗年平均下降9.77%快速增长行业的单位增加值能耗状况交通运输设备制造业 -17.34%医药制造业 -14.38%通信设备、计算机及其他电子设备制造业-0.61%化学原料及化学制品制造业 -9.71%电力、热力的生产和供应业 -2.62%黑色金属冶炼及压延加工业 -1.92%91十一五期间江苏经济能源状况1.4小结经济高速增长工业经济特征明显新兴产业和传统产业均有增长能耗持续攀升，但增速大幅度下降工业能耗比重居高不下城市化导致生活能耗大幅度攀升能源效益提升二产以及工业的单位增加值能耗降幅明显但新兴行业中通信等电子制造产业的能效提升不显著同时传统产业中电力、钢铁行业的能效提升不显著102温室气体成为经济发展新挑战2.1我国的能源资源特点（1）常规能源煤炭资源丰富，地域分布不均匀优质的油气资源相对不足（2）新能源可再生能源能源密度低，规模化利用的增量成本较高核能由于厂址选择、废料处理等因素应用份额较少可燃冰和氢能有望成为主导能源，但寻求技术上的突破2.2能源的转换和利用方式常规高碳能源的燃烧放热——产生CO2电力生产、锅炉产热、内燃机动力非碳能源的利用（核电、光伏、光热、风电）112温室气体成为经济发展新挑战2.3我国经济增长对能源的依赖强122温室气体成为经济发展新挑战2.4气候问题成为经济发展的挑战（1）碳失衡高碳能源的无节制消费，碳排放强度快速增长环境污染和生态系统退化，碳汇资源相对退化（2）后果海平面上升，低海拔区域的灭顶之灾气候异常，极端气候与自然灾害频繁发生生物多样化受到挑战冰川融化可燃冰释放，加剧温室效应。。。。。。132温室气体成为经济发展新挑战2.5小结传统经济发展方式投资拉动，重化工业特征，高碳能源过度消费资源环境与经济发展的矛盾资源匮乏，保障能力弱价格高涨，盈利能力弱环境污染，治理代价高生态失衡，危及人类生存发展条件路在何方？转变经济增长方式，增强科技对经济的贡献力推动经济结构、产业结构、产品结构的调整与优化提升能源利用效率，大力扶持发展节能服务产业大力发展具有低碳或者无碳特征的新能源技术143转型发展的基本途径3.1转型发展的现实意义（1）转型发展是我国经济可持续发展的必然选择尽管高碳能源在短时期内难以替代，但具有资源的稀缺属性高碳能源除了温室气体排放外，还具有显著的环境破坏效应生态碳汇建设对于改善生态环境具有重要的价值（2）能源高效、多元和清洁是转型发展的重要抓手提高国民经济发展质量已经成为共识高效益（经济效益、能源及资源效益）低消耗、低排放（环境友好、对生态系统友好）能源多元化和清洁花是提高经济质量的重要保障传统能源高效利用传统能源清洁利用可再生能源规模化利用核心是在经济发展和能源保障中践行科学发展观153转型发展的基本途径3.2途径一：提升能源利用效益（1）影响我国能源效益的因素结构因素经济结构不合理，二产独大->需要调整发展观产业结构不合理，工业偏重->新型工业化发展道路产品结构不合理，产品传统->升级换代迫在眉睫能源结构不合理，以煤为主->能源利用方式的清洁化与多样化技术因素引进技术多，消化吸收少->坚持消化吸收在创新（高铁经验）集成应用多，原始创新少->强化基础理论研究（如973项目）局部改造多，系统更新少->共性关键技术攻关（如863项目）短期行为多，长期投入少->节能意识与科学素养（能力建设）163转型发展的基本途径3.2途径一：提升能源利用效益（2）提高能源利用效率的基本原则一个核心节能优先：资源的高效无害化利用，杜绝资源的浪费两个途径结构调整产业结构、工业结构、产品结构、能源结构技术进步节能技术、减排技术、新能源技术、碳捕获技术三个保障技术保障：科普宣教、专业队伍、能源技术资金保障：专项投入、多元集资、市场运作制度保障：考核制度、奖惩制度、监督制度173转型发展的基本途径3.3途径二：传统能源清洁利用（1）洁净煤技术装备脱硫脱硝装置的超（超）临界技术整体煤气化联合循环发电（IGCC）技术与多联产技术（2）核能核聚变：技术成熟、安全可靠的非碳能源核裂变：未来能源的希望，已完成实验室原理型实验装置（3）氢能清洁的非碳能源低成本制氢与储氢以及高效氢能利用方式等寻求技术突破氢能的利用方式（美国结合智能电网的超导特高压输电）强化学反应方式（燃气轮机）若化学反应方式（燃料电池）183转型发展的基本途径3.4途径三：可再生能源规模化利用（1）可再生能源的特点种类繁多太阳能光热利用（中低温水平的热利用）太阳能光伏利用（硅晶电池、薄膜电池）风能利用（机械能利用、陆上风电、海上风电、非并网风电）水能利用（小水电。抽水蓄能电站）地热能利用（地热水、地热蒸汽、土壤蓄热—地源热泵）生物质能利用（秸秆、薪柴、禽畜粪便、城市生活垃圾）海洋能利用（海流能、波浪能、潮汐能、温差能、浓差能）能量密度低增量成本高受多种因素影响、能量不稳定193转型发展的基本途径3.4途径二：新能源规模化利用（2）可再生能源利用及其产业化太阳能太阳能热水器、农业用塑料大棚太阳能光伏产业（晶硅电池、薄膜电池、光伏电站）风能利用（机械能利用、陆上风电、海上风电、非并网风电）风电产业（风机、变速箱、逆变器、控制系统）生物质能垃圾发电（填埋气发电、焚烧发电）农作物秸秆（造粒、直燃发电、气化发电、生物乙醇）禽畜养殖场（大型沼气池、沼气发电）地热能（地源热泵）海洋能潮汐发电、波浪发电、温差发电、浓差发电203转型发展的基本途径3.5小结转型发展是破解资源环境与经济发展矛盾的必然选择转型发展的抓手是能源高效化、清洁化与多元化经济结构调整稳定一产优化二产提升技术对工业经济的贡献率（发展战略性新兴产业）提升传统高耗能行业的能源效益（节能技术推广应用）发展三产提升金融服务、节能技术服务、新能源技术服务能力能源结构调整大力发展洁净煤技术大力发展可再生能源规模化利用技术214智能电网的主要特征4.1灵巧的电力供应、传输和消费方式（1）鼓励和促进用户参与电力系统的运行和管理实时通知用户其电力消费的成本、实时电价实时通报电网运行状况、计划停电信息等服务的信息（2）电力生产、传输和用户实现高效多赢用户的需求完全是另一种可管理的资源有助于平衡供求关系，确保系统的可靠性用户及时修正其用购电方式可以获得经济利益电力公司可以减少资本开支和营运开支通过需求管理将减少或转移高峰电力需求电力公司的能源利用效率和经济效益得以提升电网公司降低线损和减少效率低下的调峰电厂的运营224智能电网的主要特征4.2大规模消纳不稳定的可再生能源（1）新型高效输电系统够远距离输送电力大型（坑口）电站与先进的核电站将继续发挥重要的作用环境友好型电源（如风电和太阳能电站）得到规模化利用（2）容许各种不同类型的发电和储能系统接入系统包括分布式电源，如光伏发电、风电、先进的电池系统、即插式混合动力汽车和燃料电池商业用户安装自己的发电设备（包括高效热电联产装置）和电力储能设施将更加容易和更加有利可图。（3）不同容量、电压等级的发电及储能装置间的互联234智能电网的主要特征4.3新型调峰、储能与并网技术（1）新型的储能技术抽水蓄能电站、压缩空气储能电池储能（电动汽车）、超级电容、飞轮储能（2）新型调峰技术基于实时电价的需求侧管理高效燃气轮调峰机组（3）新型并网技术新型电力电子（含半导体器件）技术将提高电网输送容量和可靠性先进的超导技术将用于短路电流限制器、低损耗旋转设备及低损耗电缆244智能电网的主要特征4.4网络化、信息化、智能化（1）网络化（先进设备技术）高速、双向、实时、集成的通信网络是智能电网的基础（2）信息化（参数量测技术、集成通信技术）获得数据并将其转换成数据信息评估电网设备的健康状况和电网的完整性（3）智能化（先进决策技术）分析、诊断和预测状态确定和采取适当的措施以消除、减轻和防止供电中断和电能质量扰动通过连续不断地自我监测和校正，应用先进的信息技术，实现其最重要的特征—自愈特征。255智能电网助推转型发展5.1智能电网推动新兴产业发展（1）智能电网的直接需求需要网络和通信技术的全面支撑需要电力电子和半导体器件技术的支撑需要现代计量与先进测控技术的支撑需要超导技术与新材料技术的支撑（2）智能电网的间接需求电池储能与调峰方式助推电动汽车发展智能电网促进清洁非碳的新能源的发展水电风电生物质能发电太阳能光伏发电与太阳能热发电核电265智能电网助推转型发展5.2智能电网推动产业结构调整（1）我国能源消耗快速增长的原因经济结构不良：工业（特别是重化工业）拉动能源结构不良：以煤为主能源效益不高：单位增加值能耗和产品单耗偏高（2）我国转发展的主要途径节能减排，转型发展调整结构：优化二产，发展三产，稳定一产优化二产：走大力发展科技先导型的新型战略产业积极发展清洁能源大力发展非碳能源传统能源的清洁利用方式煤气化为基础的多联产发电技术275智能电网助推转型发展5.2智能电网推动产业结构调整（3）智能电网助推节能的市场化节能推动的理想模式政府主导下的市场化无疑是节能降耗的根本出路目前节能的现状——财政补助、低价能源多元化节能主体冷热不均高耗能行业控制与结构调整举步维艰市场化的核心——市场竞争消费者——合理用电成为降低能源成本的主要选择生产者——高效发电成为降低生产成本的主要选择智能电网——智能联络电力的生产者和消费者灵活匹配供用电需求，满足双方的实际需求阶梯制电力价格，促进结构调整（特别是二产优化）的实现285智能电网助推转型发展5.3智能电网实现电能高效传输与配送（1）高参数交直流输电，降低线损电力传输的高效化（2）基于需求管理的配网负荷优化，降低线损信息共享基础上的全员参与（3）长距离输电，强化网际联络，接纳区外优质电能西电东送（如大规模水电）三北地区风电的规模化利用途径变输煤为输电北电南送（坑口电站建设）跨区域抽水蓄能及调峰沿海区域核电的规模化利用途径295智能电网助推转型发展5.4智能电网推动清洁非碳能源的利用（1）七大千万级风电基地的跨区域调度已建和待建的超大型风电站分布在甘肃、内蒙古（2）、新疆、吉林、河北和江苏等地（2）核电基地的跨区域调度已建和待建核电基地分布在浙江、江苏、广东、辽宁、山东、福建、海南等地，今后还将建设大量内陆核电站（3）水电基地的跨区域调度已建和待建的水电站分布在湖北、四川、云南、广西、青海、河南省等地（4）太阳能资源丰富的地区一类宁夏北部、甘肃北部、新疆东部、青海西部和西藏西部二类河北西北部、山西北部、内蒙古南部、宁夏南