德国分布式新能源利用对我国新能源发展的启示

36卷第3期 2017 年 6 月

HongShui River

红水河

Vol.36No.3June.2017

德国分布式新能源利用对我国新能源发展的启示

黎宾

(广西电力职业技术学院，广

西南宁

530007)

摘要：为借鉴国际同行在新能源利用方面的先进经验和做法，开展了德国新能源利用调研工作。对德国分布 式新能源利用的典型技术进行了介绍。根据调研结果进行总结，提出了解决国内新能源大规模消纳问题的一些 建议。

关键词：新能源；分布式能源；发展中图分类号:TM61

文献标识码：B

文章编号：1001-408X( 2017) 03-0025-03

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引言

2016年，笔者有幸到德国进行新能源发电应用

量高效率存储能量的技术手段；二是高效而快速的 能量转换应用。当前的电能存储有三种技术路线： 电化学储能、机械储能、电磁储能。电化学储能是 目前应用最多最广泛的一种储能方式。其利用可双 向进行的化学反应，在特定条件下进行能量双向转 化，电能转化效率高。电化学储能的应用形式有锂

电池、铅酸电池、燃料电池等。机械储能是利用机 械能各种形式的能量转换实现储能的一种间接储能 方式，应用形式有抽水储能、压缩气体储能、高温 熔盐储能等。电磁储能目前有超级电容储能和超导 储能两种主要应用形式。储能技术虽然种类众多， 但不是所有储能技术都能适用于新能源电力系统中。

德国主要使用基于氢储能的电网级新能源并网 储能系统。电能与氢能是较易实现相互转化能源载 体，成就了氢储能技术。由于氢储能具有能量密度 高、运维成本低、存储时间长，利用过程无污染， 且能够适应供电时间大幅度变动等突出优点，因此 氢储能技术成为最具发展前景的新型大规模储能技 术之一。由于风、光等新能源发电系统的特殊性， 间歇及大幅度波动电力和发电传输受限是常有现 象，利用这部分不易直接存储的、富余的或低质量 的电力进行大规模制氢，将其转化为氢能先储存起 来，在其他电力生产不足的时段，通过燃料电池或 其它转换方式再次发电，即可有效解决当前模式下 新能源发电上网的瓶颈问题。另外，存储的氢也可 以在交通、冶金等其它工业领域中使用，扩大了经 济应用价值。

技术研修学习，学习了德国在新能源领域的最新应 用技术，了解了德国高校开展相关前沿科研工作的 情况，对新能源发电应用的研究工作有了一些思考。

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德国新能源政策

德国之所以成为全世界利用新能源方面的标杆

国家，得益于德国制定的新能源法律法规的驱动和

保障。自2000年起，德国针对新能源颁布了《可 再生能源法》及相关法律法规，之后又做了多次修 改和补充完善，规定了新能源电力优先人网、安全 人网、补贴人网，在政策层面、技术层面和经济层 面形成了健全的新能源应用相关法律法规体系，为 德国新能源的快速发展奠定了坚实的法律基础，有 力地推动了新能源产业的发展。

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德国新能源利用的几种典型技术

氢储能

储能技术是将电能通过专门装置转换成另外一

2.1基于新能源发电系统的储能技术——

种便于存储的能量形式存储，在需要时再将所存储 的能量转换成应用所需能量形式的一种技术。储能 技术使新能源电源能够平滑输出功率、提高利用 率，并可用作备用电源及独立运行等，能较好解决 新能源电力负荷变动的状况，成为新能源发电应用 过程中的关键技术。储能技术主要涵盖：一是大容

收稿日期：2017-0卜16;修回日期：2017-0卜18

基金项目：广西高校科技创新能力提升工程建设项目：广西电力行业服务平台；广西教育厅中青年教师基础能力提升项目：光伏发电

混合储能系统优化研究；广西高校优秀中青年骨干教师培养工程项目

作者简介：黎宾（1972)，男，广西南宁人，副教授，工学硕士，研究方向：发电技术，E-mail:lbgxdlxy@126.com。

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红水河2017年第3期

E-Gas就是德国気储能的一•种典型应用。E- GaS技术通过利用富余的难以人网消纳的新能源电 能，电解水生成氢气，与沼气分离出的二氧化碳进 行化学反应制备甲烷，在专用的系统存储起来用作 交通能源。E-Gas能无缝对接目前广泛使用的压缩 或液化天然气机动车和燃料供应系统，扩充了新能 源发电产品的应用。

2.2

基于新能源分布式利用的平台一一虚拟电厂

2.4

基于新能源发电大规模接入的火电技术——

弹性运行技术

为保证新能源发电的大规模接人，德国已规定 由传统火电机组来承担电网调峰任务，其中燃气机 组多以运行启停来调峰，燃煤机组则通过大范围变 负荷来承担调峰任务。为适应调峰需要，德国燃煤 机组大范围变负荷运行时最低负荷能达到40%左 右甚至更低。同时，其快速变负荷能力也进一步提 升，变负荷率可达到每分钟3%额定负荷，使得机 组能在短时间内完成运行模式的转换。德国的燃煤 虚拟电厂是为适应各种新能源电力的广泛应用 和智能电网技术发展而提出的新概念。简而言之, 虚拟电厂就是根据需要划分的各类电源、用户集聚 平台，其中电源包括传统发电机组、新能源发电机 组及电力储能装置等，直接受控于虚拟电厂控制中 心，并且与多个用电个体组成虚拟集团单元参与到 电网的运行中，与电网共同构成分布式能源系统。

虚拟电厂整合了各类光电、风电、生物质能发 电、传统发电和热电联产等分布式发电设备，同时 配备电力储能或者电热装置，连接电网、气网和热 网的设备实现多类型能源形式的转换，并通过先进 的信息技术，对系统内的DG(分布式发电机组）、 DES(分布式储能系统）、DL(可控负荷）等进行协 调控制，完成发电侧管理、需求侧响应、储能管 理、中央调度、电力交易等工作。

2.3

基于智能电网的能源网络---E-Energy

鉴于电能的不易存储性，传统电力供应是 “以消耗决定电力生产”模式，为适应大规模不稳 定新能源电源接人，这种电力供应模式随之发生改 变。德国在智能电网的基础上提出建设创新升级型 能源网络——

E-Energy，即在整个能源供应体系中

实现数字互联以及计算机监控，涵盖了智能发电、 智能电网、智能消费和智能储能四个方面。E- Energy开发了基于能量传输系统的信息技术，实现 了从发电机开始一直到用户消费的电力生产链各个 环节的全程智能技术支持，构成全新的电力数据网 络。在E-Energy下，传统的“以消耗决定电力生 产”电力供应模式能转变为“以电力生产决定消 耗”模式。这是因为新能源富余电力接人越多， 电价越便宜，即利用价格引导用户改变用电习惯, 从而调节用户侧负荷。在智能技术平台上，各种用 电设备能非常灵活地选择各自的用电时间和负荷， 最终使得用户侧负荷需求逐渐朝着发电侧负荷改 变，实现电力供应平衡及安全。目前，德国已经在 多个地区建设了侧重点不同的E-Energy示范项目。

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机组已经在设备系统设计、制造和运维等环节进一 步采取措施，最大限度地增加弹性运行能力，以保 证其在德国应对新能源电力大规模接人时发挥重要 作用。

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德国新能源应用对我国发展新能源

的启示

3.1

加强应对大规模新能源接入电网的系统化研究

近年来我国的新能源电力发展速度十分迅猛, 根据国家能源局数据显示，截至2015年底中国电力 总装机容量是15.25亿kW，并网风电容量1.3亿 kW，并网光伏发电容量达到4 218万kW。如此大规 模的新能源电源并人电网，也给电力系统的安全稳 定运行带来潜在威胁。我国电力网络的传统模式已 经难以适应当前新能源发展的状况，从而造成我国 新能源发电面临着较为严重的“弃风”“弃光”问 题。德国经验为我们解决此问题拓宽了思路。做好 顶层设计，加强应对大规模新能源接人电网的系统 化研究，统筹新能源与其他类型电源点建设，确定 有效的分布式新能源利用方式，优化电源结构。德 国的分布式新能源“就地收集，就地存储，就地使 用”利用方式以及统筹新能源与其他电源点协调建 设的经验值得借鉴。

3.2

加强对大规模储能技术的应用研究

开发与大规模分布式新能源发电应用匹配的储 能技术，推动升级储能产业链发展。氢能是公认的 新型理想能源载体，特别是在新能源发电领域应用 氢储能系统优势凸显，这将成为储能技术应用的重 点。目前国内外对新能源混合储能发电系统的配置 及优化方面，尤其是在针对地方特定区域条件下, 利用不同储能形式的互补特性，对新能源发电混合 储能系统进行优化配置尚缺乏系统研究。这是我们 下一步研究的重点方向。

3.3

加强对虚拟电厂和智能电网的应用研究

虚拟电厂基于智能控制和信息技术能整合多类

黎宾:德国分布式新能源利用对我国新能源发展的启示

型电源及用户，非常适合对大规模新能源电力进行 安全高效利用，将成为新能源利用的主要形式。同 时，虚拟电厂打破了电源与电网的传统关系，也是 电力市场体制的变革和创新，故根据我国的具体国 情进行有针对性地研究和设计虚拟电厂的结构形式 和功能配置也是重要研究方向。

3.4加强对提高火电机组弹性运行能力的研究

提升火电机组的弹性运行能力，是解决大比例 新能源电源接人电网并实现安全高效运行的有效路 线。在我国，需要重新定位传统火电机组在发电领 域中的地位。随着新能源发电的份额提高，传统火 电机组的角色也要从由担任基本负荷的主力机组转 变为实施变负荷调峰机组。这需要从火电项目统筹 规划、火电设备设计和运行维护技术等方面提升燃 煤火电机组的弹性运行能力，以保证实现大比例新 能源电力的消纳、提升电力系统运行的安全性与稳 定性。

3.5加强满足新能源等多样性发电的电力行业相关

人才培养

作为电力类高校，更要掌握新能源发电产业发 展动态，紧密跟进行业企业需求，为新能源发电应 用产业健康发展提供人才支撑。要根据新能源发电 企业工作岗位，创新开发新能源人才培养方案和项 目，提升从业人员素质。重点加强以下核心技术能 力培养：1)新能源发电系统及配套储能系统开发设 计、安装和运行维护能力；2)新能源发电人网运 行、协调调度、事故处理能力；3)基于大规模新能 源接人的电网需求侧管理能力和智能电网综合应用 能力；4)适应新能源大规模接人电网的火电机组调 峰能力等。

4结语

如今，有序利用和发展新能源发电已经成为社 会共识。2015年，国家能源局重点针对新能源的消 纳工作，下发了《（国家能源局综合司）关于进一步 做好可再生能源发展“十三五”规划编制工作的指 导意见》等一系列文件，氢储能已成为我国新能源发 电“弃风” “弃光”问题解决方案的重要选项，将 在全国范围内大力推动可再生能源制氢的应用研究 和开展示范建设。同时，国家电网公司等电力企业 也组织资源对氢储能关键技术及其在新能源接人电 网中的应用开展系列研究。可以预见，在国家政策 的驱动和科研工作者的不懈努力下，并随着新能源 发电各项技术的进步，未来以新能源为基础的可再 生能源供应体系全面替代以化石能源为基础的传统 能源供应体系是可以实现的。

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比较[J].储能科学与技术，2013,2(3):316-320.[5] 霍现旭，王靖，蒋菱.氢储能系统关键技术及应用综述

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Significance of New Distributed Energy Utilization in Germany to

New Energy Development in China

LI Bin

(Guangxi Electrical Polytechnic Institute , Nanning , Guangxi , 530007)

Abstract: Research on new energy utilization in Cermany is carried out in order to learn from international counterparts in terms

of their advanced experience and practice in new energy utilization. This paper introduces the typical technologies of new

distributed energy utilization in Cermany. On the basis of investigation results, some suggestions are provided to solve the problem of large-scale consumption of new energy in China.Keywords : new energy; distributed energy; development

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