智能電網相關技術是應對能源環(huán)境問題的有效途徑

能源和環(huán)境問題是本世紀最具挑戰(zhàn)性的問題之一，為了應對這一挑戰(zhàn)，開發(fā)和利用可再生能源成了世界各國的共同選擇。在這種大背景下，電力行業(yè)也意識到僅靠傳統、常規(guī)的電力技術和手段，難以解決越來越多新能源接入的問題。所以近年來，智能電網技術，尤其是作為智能電網技術重要組成部分的可再生能源發(fā)電及并網技術等逐漸成為了業(yè)界研究的熱點。

智能電網技術不論從理論層面看還是從實踐層面看，都能更好地讓可再生能源接入電網。當前可再生能源接入包括很多技術，有些技術不是常規(guī)的，有一些是新的。比如說智能電網技術里面的儲能技術。由于可再生能源發(fā)電是間歇性的、隨機的和難以控制的，所以加入儲能技術后可以更好地協調能源利用的供需平衡，如抽水蓄能、電池儲能、超導、壓縮空氣、飛輪等等，這些儲能技術有的目前還處于研究階段，有的已經得到了少量開發(fā)，有的則已經投入了正式使用，它們的成熟度不一樣，此其一。其二是需求側管理（DSM）或需求側響應（DR），通過利用通信和信息技術，并采用技術、經濟和行政等手段，維持發(fā)電側和需求側的供需平衡。一旦發(fā)電量不足，便能適時通知用戶減少用量或變化用電方式，或者利用價格變化進行相應的調節(jié)控制。其中，利用高級計量系統（AMI）是完成需求側響應的一項重要手段，此外還有電力電子技術等。鑒于可再生能源的接入會對電網造成一定影響，我國利用了柔性交流輸電系統（FACTS）技術，通過移相器、電力電子等手段以適應潮流的多變性。再比如說海上風電，由于輸電距離和輸送容量等的限制，大容量、長距離輸送離岸風電不能用交流電纜，因為交流電纜最長傳輸距離一般為四、五十公里。為了應對這種情況，我們便利用海底電纜、基于VSC的高壓直流輸電、IGBT等技術進行解決。

需客觀看待電動汽車充電對電力系統造成的影響

到目前為止，電動汽車的充電模式主要有以下四種：1）VOG模式（單向無序電能供給），在此模式下，電動汽車接入電網即可立即充電；（2）TC--Timed Charging模式（單向有序電能供給），在此模式下，電動汽車可以在給定的時刻開始充電；（3）V1G模式（電動汽車充電受電網控制），在此模式下，電動汽車可以與電網進行實時通信，優(yōu)化充電安排、提高電網效率，在電網允許時刻進行充電，弊端是不能向電網反饋送電；（4）V2G模式（雙向有序電能供給），在此模式下，電動汽車可以作為電能存儲設備、備用電源設備等，與電網的能量管理系統通信并受其控制，實現電動汽車與電網間的能量轉換（充、放電）。

我們應該用辯證的眼光看待電動汽車充電的利弊，一方面，如果合理利用和控制電動汽車充電，便可使其削峰填谷的作用得到充分發(fā)揮，給電網負荷帶來積極的調節(jié)；另一方面，它給電力系統帶來的負面影響同樣不容小覷，其中主要體現在以下幾個方面：無計劃的臨時性快充對電網產生短時性負荷沖擊；電動汽車通過逆變向電網供電，不可避免給電網帶來反向潮流、電壓變化、電能質量問題和無功功率平衡問題；給電網的規(guī)劃和調度運行帶來新的問題，尤其是配電網規(guī)劃和運行等。

舉個例子，目前我國汽車保有量約為1億輛，假設到2030年時我國汽車保有量為3億輛，而電動汽車為6000萬輛，占其中的五分之一，每輛電動汽車充電功率為10千瓦，極端情況下同時充電，則總充電功率將達到6億千瓦，將占2030年時電網裝機總容量24億千瓦的1/4,如果不對此加以協調并采用相關技術手段有效控制，而無序地同時充電的話，將會出現"峰上加峰"的情況，從而增大電網調峰難度，加大輸配電網建設的壓力，降低發(fā)電機組和電網的運行效率。因此，在智能電網建設過程中，我們應把對電動汽車充放電運行模式的研究作為一項工作重點，充分利用電動汽車作為時間上可平移負荷的特點，依靠智能電網中所支持的需求側響應，在一定程度上削峰填谷、平滑負荷曲線，提高設備利用效率、降低系統損耗。再比如，電動汽車充電站屬于諧波源負荷，其產生的諧波主要是6k±1次諧波，如果這些諧波電流注入公用電網，將導致電網損耗增加、設備過熱及壽命損失、對控制和通信電路的干擾，同時會造成電壓畸變、功率因數下降， 影響電網中的電能質量水平及其他用電設備的正常運行等。因此，只有正視電動汽車充電給電網帶來的負面影響，采取積極的手段盡量抑制諧波進入公用電網，才能最大化保障電網的安全、經濟運行。