能源革命的最終目標之一是電力系統(tǒng)實現(xiàn)100%可再生能源。高比例可再生能源接入的各種場景下，包括集中式并網(wǎng)、分布式并網(wǎng)和微網(wǎng)等，將對電網(wǎng)帶來巨大挑戰(zhàn)。
高比例可再生能源接入給電網(wǎng)帶來巨大挑戰(zhàn)
圖1：比例可再生能源接入對電網(wǎng)的挑戰(zhàn)
能源互聯(lián)網(wǎng)是實現(xiàn)高比例可再生能源接入的關(guān)鍵，而作為能源互聯(lián)網(wǎng)的骨架，智能電網(wǎng)的發(fā)展外延可分為：智能電網(wǎng)本身、智能市場(電力市場改革)和智能數(shù)據(jù)(大數(shù)據(jù))。三駕馬車的模式在未來新能源大比例接入的場景下將會起到主導作用。
圖2：智能電網(wǎng)的發(fā)展外延
以新能源供能為主的區(qū)域配電網(wǎng)公司既要消納大量的新能源，又要保障供電可靠性，還要有極具競爭力的上網(wǎng)電價和銷售價格，是一件非常不容易的事情，也是一件光靠擴建電網(wǎng)做不到的事情，而是得靠以信息和通信技術(shù)為基礎(chǔ)的能源互聯(lián)網(wǎng)，以及激發(fā)市場的力量去解決。
德國建設高比例可再生能源電力示范區(qū)
作為示范，德國有一個面積達2665平方公里的區(qū)域配電網(wǎng)，計劃四年以后該區(qū)域全年新能源發(fā)電占用電量達到170%，這是個驚人的數(shù)字。
圖3：德國西北地區(qū)的高比例可再生能源電力示范區(qū)
此區(qū)域當前的情況是，新能源發(fā)用電占比已達到120%以上，以相對較低的過網(wǎng)費用達到全年平均停電小時僅5分鐘(用電可靠性極高，其中大部分地區(qū)是農(nóng)網(wǎng))，成為全歐洲配電網(wǎng)可靠性最高的區(qū)域，完勝德國平均水平、荷蘭、奧地利、法國、英國、意大利、西班牙、葡萄牙、愛爾蘭等國平均水平。
圖4：示范區(qū)的供電可靠率極高
170%滲透率的技術(shù)和政策保障
可再生能源發(fā)電的滲透率要達到驚人的170%，與技術(shù)和政策方面的強力保障是分不開的。
1、從管理角度，提高新能源并網(wǎng)管理功能(Feed-in management)。在德國法律里已經(jīng)存在相關(guān)條款，從2009年開始進入到第三階段，形成自動化的并網(wǎng)方案。隨著管理經(jīng)驗逐步理論化，還推出頗有影響的5%原則，即新能源在必要條件下可以限發(fā)，但限發(fā)總量不高于年發(fā)電量的5%，這條原則換來擴大配電網(wǎng)容量一倍而大大降低配電網(wǎng)投資，議會已經(jīng)批準此原則，近期將會寫到德國有關(guān)法律中去;
2、從規(guī)劃角度，就地控制解決新能源并網(wǎng)后電壓問題;
3、從新技術(shù)的角度，提倡智能化的主動配電網(wǎng)方法，以可預測的配網(wǎng)了解電網(wǎng)在未來24或48小時在哪有瓶頸，借助智能市場的方案，提高負荷的靈活性和負荷追蹤的經(jīng)濟性，這種技術(shù)并不由輸電公司主導而由配電網(wǎng)公司主導，所以稱為主動配電網(wǎng)。
通過這幾種手段，提高了此地區(qū)的新能源消納水平、供電可靠性和過網(wǎng)費用的競爭力。
對中國的啟示和借鑒
德國的該示范項目與我國最近推進的能源互聯(lián)網(wǎng)改革方案有很高的吻合度。國家能源局7月下旬發(fā)布的國能科技[2016]200號《國家能源局關(guān)于組織實施“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源(能源互聯(lián)網(wǎng))示范項目的通知》對城市能源互聯(lián)網(wǎng)綜合試點提出“鼓勵開展100%可再生能源示范區(qū)的研究規(guī)劃”。這明確地把我國要建設清潔低碳的現(xiàn)代能源指系的量化目標指向了100%可再生能源。據(jù)了解，上海市已經(jīng)提出將崇明島全島建成100%可再生能源發(fā)電的示范區(qū)，并申請國家能源局能源互聯(lián)網(wǎng)試點。
為了循序漸進地達到100%可再生能源，文件還鼓勵“對可再生能源滲透率、靈活性資源比例等設置挑戰(zhàn)性目標”設置挑戰(zhàn)性目標。
近外，中共中央十八大五中全會提出要建設“近零碳排放示范區(qū)工程”，國家發(fā)改委氣候司正在組織試點。顯然，高比例可再生能源發(fā)電將會是此試點的一個重要特征。
這些試點工作的推進需要技術(shù)創(chuàng)新、制度創(chuàng)新和商業(yè)模式創(chuàng)新。主動配電網(wǎng)以及相關(guān)的一系列能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)都將必不可缺。良好的源網(wǎng)荷匹配的規(guī)劃和并網(wǎng)管理功能也都需要在試點中探索并逐漸形成規(guī)范。
這是個富有挑戰(zhàn)性的任務。這是個有趣而有意義的任務。
