未来电网的发展趋势
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中国 理论可开采量达到6.9亿千瓦; 技术可开采量达到5.4亿千瓦(约为当前 电力装机的50%)
电动汽车充电—储能及可调度资源(负荷与电源的互补性)
中国—2050年
—汽车保有量4亿辆; —其中电动汽车2亿辆; —每天有4000-5000万辆汽车需要充电; —充电负荷约为4亿—5亿千瓦。
电动汽车充电:作为储能与可调控资源,可 以与电源实现互补。
未来电网的基本形态:大电网与微网并存
广域大电网:有机整合各种可再生能源的时空互补性 ,并实现资源密集区的电力向负荷密集区的大容量远 距离输送;
分布式电源和微网:就地利用分散资源,保障用户供 电安全可靠性,并可向大电网“上传”多余电力。
新能源变革对未来电网所带来的重大挑战
交流电网安全稳定性问题更加突出; 实时功率平衡—实时供需平衡; 远距离输送能力的提升; 功率双向流动; 大量分布式电源与微网接入; 负荷特性变化(直流负荷); 多种资源综合优化利用; 电网的运行效率。
Total Available
5.0 5.3 7.3 9.7 10.8 2.8 3.3 5.5 8.2 9.8(5亿千瓦)
From Dr. Chuangzhi Wu, IET-CAS
Digester Tanks Shunyi LivestockFarm
水电资源—短时(以小时和天为单位 )可储存资源
电动机负载:直流供电更具优势;
目前,高效电机运行为:AC/DC/AC模式
未来电网运行模式—从交流到直流:直流微电网
屋顶和园区光伏—直流模式; 储能系统与电动车—直流模式; 负载—直流模式主导。
国内外同行的共识
香山科学会议第436次学术讨论会上,国内电气工程领域众 多院士和学者对于未来电网发展趋势达成的认识:
Subject/Time
2006 2010 2020 2030 2050
Existed Bio-Mass Energy
5.0 5.0 5.0 5.0 5.0
Used
2.2 2.0 1.8 1.5 1.0
Available
2.8 3.0 3.2 3.5 4.0
Expected Increment
0.0 0.3 2.3 4.7 5.8
直流输电:输电距离远、(单位输送功率)造价低、网络损耗 相对小、可单极运行(另一极发生故障时)、对环境无电磁干扰、 控制灵活(容易实现潮流双向流动控制)等。
未来电网运行模式—从交流到直流:直流配电网
直流负荷将占相当大的比重
信息设备-直流供电; 照明—LED大量使用; 电动汽车—直流充电; 加热、电镀、电解等;
未来电网的发展趋势
肖立业 中国科学院电工研究所
2014年11月18-21日
报告内容
电网的发展历史与现状 新能源发展对未来电网的影响 未来电网运行模式—从交流到直流 超导与新材料技术在未来电网中的应用 信息技术在未来电网中的应用 未来电网发展所涉及的技术与产业
电网的发展历史与现状
1879年,爱迪生发明了直流发电机,并提出了直流 供电系统;
Agricultural organic wastes
0.2 1.4 3.0 4.0
Plant from Energy Agriculture
0.1 0.4 0.7 0.8
Marginal land development and utilization of plant
0.0 0.5 1.0 1.0
1887年,特斯拉研制出世界第一台无电刷交流电感 应马达;1897年,西屋公司在尼亚加拉水电站的首 台交流发电机(10万马力)投入运行,并奠定了现 代电网的基础。
Thomas Edison
Nikola Tesla George Westinghous
电网的发展历史与现状
广义的电网是从发电设备到用电设备的各个环节 的统一整体。
局域电网;
区域电网;
广域电网;
目前,我国电网已经基本形成了“西电东送、南北互供、全国联网”的总 体格局,已经覆盖了全国大部分地区,成为世界最大的电网之一。2012年, 我国发电总装机容量已经接近12亿千瓦,年总发电量接近5万亿度,
现代电网的主要特征与存在的问题
主要特征:交流模式、跨区互联、发电资源可调度、电源以大 型发展厂为主、用户侧无电源、发-输-配-用各环节可通过自动 调节设备实现供需平衡。
我国风能资源的空间互补性 (IEE-CAS)
2014年10月31日Friday
8
我国太阳能资源的空间互补性
March 26, 2010 September 14, 2010
生物质资源—长时可储存资源(可替代储能响应需求)
The potential of Bio-mass energy in China, Unit=100MTce
解决问题的方法
改变电网的结构和运行模式:多层次直流电网; 采用超导与新材料的电气设备,改善电网物理基础; 采用信息技术,提高电网的智能化程度。
未来电网运行模式—从交流到直流:直流输电网
不存在交流输电网的稳定性问题,适合于构造超大规模电力网 络,特别适合于不稳间歇性、不稳ຫໍສະໝຸດ Baidu性电源的规模化接入,电网 的运行与电源动态特性无关—可更加方便接入不同类型的电源;
存在的问题:电网结构、安全稳定性、电能质量和电网效率。
发电厂
升压站
输电线路 照明、动力
配变
枢纽、降压站 配电线路
新能源发展对未来电网的影响
可再生能源时代1.0
柴薪、风力、水力、太阳能
化石能源时代
煤炭、石油、天然气
可再生能源时代2.0
太阳能、风能、水力、生物质
1、核能在2050前难以成为主导; 2、可再生能源总量丰富; 3、可再生能源发展迅速; 4、国际上的一些预测;
7.2 × 1010 kW
= 5.5 1.3 × 1010 kW
3.0 × 1024 joule/a 3.0 × 1020 joule/a
= 10,000
新能源发展对未来电网的影响
可再生能源区别于化石能源的主要特征
受天气的影响,不可调度(间歇性、波动性); 分散性,但负荷密集区却缺少能源; 一般不能通过交通工具输送(生物质除外); 资源多样性(光、风、地热、水力、海洋能); 发电方式差异较大(例如,光伏无机组惯性); 无法储存(生物质除外,水力可短时储存); 资源具有时空互补性; 主要利用方式是发电。
电动汽车充电—储能及可调度资源(负荷与电源的互补性)
中国—2050年
—汽车保有量4亿辆; —其中电动汽车2亿辆; —每天有4000-5000万辆汽车需要充电; —充电负荷约为4亿—5亿千瓦。
电动汽车充电:作为储能与可调控资源,可 以与电源实现互补。
未来电网的基本形态:大电网与微网并存
广域大电网:有机整合各种可再生能源的时空互补性 ,并实现资源密集区的电力向负荷密集区的大容量远 距离输送;
分布式电源和微网:就地利用分散资源,保障用户供 电安全可靠性,并可向大电网“上传”多余电力。
新能源变革对未来电网所带来的重大挑战
交流电网安全稳定性问题更加突出; 实时功率平衡—实时供需平衡; 远距离输送能力的提升; 功率双向流动; 大量分布式电源与微网接入; 负荷特性变化(直流负荷); 多种资源综合优化利用; 电网的运行效率。
Total Available
5.0 5.3 7.3 9.7 10.8 2.8 3.3 5.5 8.2 9.8(5亿千瓦)
From Dr. Chuangzhi Wu, IET-CAS
Digester Tanks Shunyi LivestockFarm
水电资源—短时(以小时和天为单位 )可储存资源
电动机负载:直流供电更具优势;
目前,高效电机运行为:AC/DC/AC模式
未来电网运行模式—从交流到直流:直流微电网
屋顶和园区光伏—直流模式; 储能系统与电动车—直流模式; 负载—直流模式主导。
国内外同行的共识
香山科学会议第436次学术讨论会上,国内电气工程领域众 多院士和学者对于未来电网发展趋势达成的认识:
Subject/Time
2006 2010 2020 2030 2050
Existed Bio-Mass Energy
5.0 5.0 5.0 5.0 5.0
Used
2.2 2.0 1.8 1.5 1.0
Available
2.8 3.0 3.2 3.5 4.0
Expected Increment
0.0 0.3 2.3 4.7 5.8
直流输电:输电距离远、(单位输送功率)造价低、网络损耗 相对小、可单极运行(另一极发生故障时)、对环境无电磁干扰、 控制灵活(容易实现潮流双向流动控制)等。
未来电网运行模式—从交流到直流:直流配电网
直流负荷将占相当大的比重
信息设备-直流供电; 照明—LED大量使用; 电动汽车—直流充电; 加热、电镀、电解等;
未来电网的发展趋势
肖立业 中国科学院电工研究所
2014年11月18-21日
报告内容
电网的发展历史与现状 新能源发展对未来电网的影响 未来电网运行模式—从交流到直流 超导与新材料技术在未来电网中的应用 信息技术在未来电网中的应用 未来电网发展所涉及的技术与产业
电网的发展历史与现状
1879年,爱迪生发明了直流发电机,并提出了直流 供电系统;
Agricultural organic wastes
0.2 1.4 3.0 4.0
Plant from Energy Agriculture
0.1 0.4 0.7 0.8
Marginal land development and utilization of plant
0.0 0.5 1.0 1.0
1887年,特斯拉研制出世界第一台无电刷交流电感 应马达;1897年,西屋公司在尼亚加拉水电站的首 台交流发电机(10万马力)投入运行,并奠定了现 代电网的基础。
Thomas Edison
Nikola Tesla George Westinghous
电网的发展历史与现状
广义的电网是从发电设备到用电设备的各个环节 的统一整体。
局域电网;
区域电网;
广域电网;
目前,我国电网已经基本形成了“西电东送、南北互供、全国联网”的总 体格局,已经覆盖了全国大部分地区,成为世界最大的电网之一。2012年, 我国发电总装机容量已经接近12亿千瓦,年总发电量接近5万亿度,
现代电网的主要特征与存在的问题
主要特征:交流模式、跨区互联、发电资源可调度、电源以大 型发展厂为主、用户侧无电源、发-输-配-用各环节可通过自动 调节设备实现供需平衡。
我国风能资源的空间互补性 (IEE-CAS)
2014年10月31日Friday
8
我国太阳能资源的空间互补性
March 26, 2010 September 14, 2010
生物质资源—长时可储存资源(可替代储能响应需求)
The potential of Bio-mass energy in China, Unit=100MTce
解决问题的方法
改变电网的结构和运行模式:多层次直流电网; 采用超导与新材料的电气设备,改善电网物理基础; 采用信息技术,提高电网的智能化程度。
未来电网运行模式—从交流到直流:直流输电网
不存在交流输电网的稳定性问题,适合于构造超大规模电力网 络,特别适合于不稳间歇性、不稳ຫໍສະໝຸດ Baidu性电源的规模化接入,电网 的运行与电源动态特性无关—可更加方便接入不同类型的电源;
存在的问题:电网结构、安全稳定性、电能质量和电网效率。
发电厂
升压站
输电线路 照明、动力
配变
枢纽、降压站 配电线路
新能源发展对未来电网的影响
可再生能源时代1.0
柴薪、风力、水力、太阳能
化石能源时代
煤炭、石油、天然气
可再生能源时代2.0
太阳能、风能、水力、生物质
1、核能在2050前难以成为主导; 2、可再生能源总量丰富; 3、可再生能源发展迅速; 4、国际上的一些预测;
7.2 × 1010 kW
= 5.5 1.3 × 1010 kW
3.0 × 1024 joule/a 3.0 × 1020 joule/a
= 10,000
新能源发展对未来电网的影响
可再生能源区别于化石能源的主要特征
受天气的影响,不可调度(间歇性、波动性); 分散性,但负荷密集区却缺少能源; 一般不能通过交通工具输送(生物质除外); 资源多样性(光、风、地热、水力、海洋能); 发电方式差异较大(例如,光伏无机组惯性); 无法储存(生物质除外,水力可短时储存); 资源具有时空互补性; 主要利用方式是发电。