2018 / 11 / 26
我國目前正處于新一輪電力改革的關(guān)鍵時(shí)期，構(gòu)建清潔低碳、安全高效的新一代電力系統(tǒng)，已經(jīng)成為我國能源轉(zhuǎn)型和革命的核心。
大幅提高非化石能源占比，形成非化石能源為主的電源結(jié)構(gòu)是新一代電力系統(tǒng)的重要目標(biāo)，在智能電網(wǎng)發(fā)展的基礎(chǔ)上構(gòu)建多能互補(bǔ)的能源互聯(lián)網(wǎng)是我國新一代電力系統(tǒng)的發(fā)展方向。
在近日的“2018國家能源互聯(lián)網(wǎng)大會(huì)”上，中國科學(xué)院院士、中國電科院名譽(yù)院長周孝信發(fā)表了題為“新一代電力系統(tǒng)與能源互聯(lián)網(wǎng)”的主旨演講。
周孝信院士介紹了實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型的核心目標(biāo)，并概述了我國三代電力系統(tǒng)的發(fā)展及階段特征，并從六個(gè)方面介紹了我國新一代電力系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。此外他還表示，未來風(fēng)光發(fā)電將占上網(wǎng)裝機(jī)7成左右。
周孝信院士的演講數(shù)據(jù)充實(shí)，理念超前，華夏能源網(wǎng)將演講整理如下（內(nèi)容有所刪減，標(biāo)題為編者所加），以供大家參考：
回顧電力系統(tǒng)發(fā)展的百年歷史，可以將其分為三代。第一代是小機(jī)組、低電壓、小電網(wǎng)、小規(guī)模。第二代是大機(jī)組、超高壓、大電網(wǎng)。第三代是可再生能源、清潔能源，主干電網(wǎng)和區(qū)域配網(wǎng)、微網(wǎng)結(jié)合的新一代電力系統(tǒng)。
新一代電力系統(tǒng)的四個(gè)特征
一、高比例可再生能源電力系統(tǒng)。新一代電力系統(tǒng)定的目標(biāo)很高，核電要占一部分，可再生能源要占相當(dāng)大的一部分，但是從現(xiàn)在的實(shí)際情況來看，高占比已經(jīng)在西北、北部一些省份和地區(qū)實(shí)現(xiàn)。2017年全國并網(wǎng)風(fēng)電裝機(jī)達(dá)到1．63億kw，太陽能發(fā)電裝機(jī)突破1億Kw達(dá)到1．3億Kw，其中分布式光伏2966萬Kw。但是其特點(diǎn)是資源的分布非常不均勻，主要的可再生能源包括風(fēng)能、太陽能、水能集中在西部。
二、高比例電子裝備電力系統(tǒng)。首先是風(fēng)電快速發(fā)展，從簡單的模型估算結(jié)果來看，2050年的太陽能裝機(jī)占41％，風(fēng)電占比27％，這些新能源的接入都要依靠電力電子裝備，變流器等。此外，特高壓直流輸電也有較大發(fā)展，2010年以來，我國先后投入了12條以上的特高壓直流輸電，現(xiàn)在就還有準(zhǔn)東到皖南這一條沒有正式投運(yùn)。
三、多能互補(bǔ)的綜合能源電力系統(tǒng)。電力系統(tǒng)要擴(kuò)展范圍，除了提供電力以外，在多種能源相互互補(bǔ)的情況下，還要做一個(gè)綜合能源服務(wù)商，包括源端基地綜合能源電力系統(tǒng)和終端能源電力系統(tǒng)兩部分。它們之間，通過能源互聯(lián)網(wǎng)即互聯(lián)網(wǎng)＋智慧能源，用互聯(lián)網(wǎng)的思維來指導(dǎo)我們能源系統(tǒng)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)多能互補(bǔ)。
四、信息物理融合的智能電力系統(tǒng)。這一特征實(shí)際上就是能源互聯(lián)網(wǎng)。
新一代電力系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)
一、高效、低成本太陽能風(fēng)能發(fā)電技術(shù)。除了光伏發(fā)電以外還有光熱發(fā)電，光熱發(fā)電怎樣從技術(shù)層面大幅度的降低成本？這就要根據(jù)太陽能光復(fù)發(fā)電的成本下降情況來講，近10年來我國光伏組建價(jià)格從每瓦近50元左右降到2—2．2元左右；光伏逆變器價(jià)格從每瓦2元左右降到0．2元；整個(gè)光伏系統(tǒng)成本從每瓦60元左右降到5元左右。這主要得益于技術(shù)的進(jìn)步和材料的進(jìn)步。
二、高效、低成本、長壽命的儲(chǔ)能技術(shù)。這一點(diǎn)主要得益于技術(shù)的發(fā)展，包括電池儲(chǔ)能的技術(shù)發(fā)展很快。其中，企業(yè)做了大量工作促使成本不斷下降，特別是去年下半年和今年上半年的成本下降趨勢(shì)非常顯著。
三、可靠性、低損耗、電力電子設(shè)備和信息輸電技術(shù)。在這方面，期望目前的IGBT能夠國產(chǎn)化，大范圍應(yīng)用到可再生能源發(fā)電系統(tǒng)。特別是用在高壓輸電、特高壓輸電里面的晶門管和IGBT，能夠大部分采用國產(chǎn)的設(shè)備。此外，我國還在地下管道輸電方面取得重大進(jìn)展，而且我國特高壓的線路，從蘇州到南通，現(xiàn)在已經(jīng)貫通了。
四、第一代的柔性直流和超導(dǎo)輸電技術(shù)�，F(xiàn)在大的直流輸電，主要靠同步發(fā)電機(jī)，放出能量來平息波動(dòng)。而電力電子裝備的裝置之間也會(huì)引起震蕩，而且，柔性直流輸電接到弱的電網(wǎng)里面也會(huì)發(fā)生震蕩不穩(wěn)定的現(xiàn)象，為了解決上述問題，在國家電網(wǎng)的支持下，科研人員研究出了新一代的仿真平臺(tái)——超級(jí)計(jì)算機(jī)，利用物理模型和數(shù)字模型混合的仿真系統(tǒng)，可以有效的研究和解決存在的這些問題。
在超導(dǎo)輸電技術(shù)方面，存在一個(gè)新理念，就是讓一條管道既能送電又能送氣，把天然氣和超導(dǎo)結(jié)合在一個(gè)管子里，超導(dǎo)需要冷卻，液化天然氣也需要冷卻，它們的冷卻都在110度左右，是具備配合使用的理論基礎(chǔ)的，這個(gè)項(xiàng)目目前還在研究階段，能否落地，讓我們拭目以待。
五、氫能生產(chǎn)和儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)。國內(nèi)很多單位都想在氫能上有所發(fā)展，對(duì)搞電力的人來說，怎樣算最輕？電解水最輕。用電解水可以把西部地區(qū)棄風(fēng)、棄光丟掉的那些電都能用起來。在未來，假定可再生能源比例非常大，但一旦遇到連續(xù)陰天怎么辦？這樣電力系統(tǒng)就支撐不了，現(xiàn)在的儲(chǔ)能很好，只是解決幾小時(shí)的問題，一天的波動(dòng)。但是，一星期甚至兩個(gè)星期的波動(dòng)就不好辦了。所以制氫、制天然氣的辦法就可以解決遇到特殊情況下的備用。
新一代人工智能技術(shù)。電力系統(tǒng)里如何合理利用人工智能，包括：解決哪些問題、底層還是傳感、人工智能平臺(tái)、大數(shù)據(jù)、機(jī)器學(xué)習(xí)、計(jì)算機(jī)視覺、自然語言處理，智能機(jī)器人等。
新一代電力系統(tǒng)與能源互聯(lián)網(wǎng)
傳統(tǒng)電力系統(tǒng)各類一次能源發(fā)電和三聯(lián)供布局的電源結(jié)構(gòu)，通過大規(guī)�；ヂ�(lián)的輸配電網(wǎng)，連接千家萬戶使用，具有天然的網(wǎng)絡(luò)化基本特征。傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)和用戶用電早已實(shí)現(xiàn)即插即用，電力用戶根據(jù)需要從上取電，具有分享的互聯(lián)網(wǎng)特征。
但是傳統(tǒng)電網(wǎng)的局限性在于：一是傳統(tǒng)電力系統(tǒng)不支持用戶電源的即插即用，無法實(shí)現(xiàn)用戶和電網(wǎng)之間的能源信息的雙向流動(dòng)；二是傳統(tǒng)電力系統(tǒng)不適應(yīng)多種形式的協(xié)同互補(bǔ)，提高效率的能力受限，多能互補(bǔ)就管電；三是不能實(shí)現(xiàn)市場化運(yùn)作，服務(wù)受限。因此，必須要搞能源互聯(lián)網(wǎng)。
能源互聯(lián)網(wǎng)是以可再生能源為優(yōu)先，電力能源危基礎(chǔ)，多種能源協(xié)同，共為消費(fèi)協(xié)同，集中式、分布式協(xié)同，大眾廣泛參與的新興生態(tài)化能源系統(tǒng)。其實(shí)現(xiàn)了互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和能源深度融合，能實(shí)現(xiàn)高效利用，提高可再生能源的比重等等這些功能。
智能電網(wǎng)是信息技術(shù)與物理電網(wǎng)高度集成的電力系統(tǒng)；而能源互聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)智能的能源系統(tǒng)，特別是多能互補(bǔ)。而且，側(cè)重產(chǎn)業(yè)發(fā)展，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
現(xiàn)在又有很多企業(yè)提到能源物聯(lián)網(wǎng)，就是世界萬物互聯(lián)，數(shù)字信息傳送進(jìn)行處理。其目的是實(shí)現(xiàn)全面的感知的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)智能化。
新一代電力系統(tǒng)繼承了傳統(tǒng)電力系統(tǒng)各類一次能源發(fā)電，布局的結(jié)構(gòu)，通過大規(guī)模互聯(lián)的輸配電網(wǎng)絡(luò)連接千家萬戶，具有天然的網(wǎng)絡(luò)化基本特征。新一代的電力系統(tǒng)繼承了傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的特點(diǎn)。
新一代電力系統(tǒng)發(fā)展了傳統(tǒng)終端用戶的即插即用，支持分布式用戶，實(shí)現(xiàn)能源信息雙向流動(dòng)，具有完整的開放分享的互聯(lián)網(wǎng)特質(zhì)。
新一代電力系統(tǒng)的提升和開拓還有兩點(diǎn)。
一點(diǎn)是新一代電力系統(tǒng)在源端支持多種能源的協(xié)同互補(bǔ)，有效提升可再生能源的消納能力。
第二點(diǎn)，在智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)上與信息技術(shù)深度融合，形成的能源互聯(lián)網(wǎng)，為高比例可再生能源接入系統(tǒng)的調(diào)度控制，運(yùn)行優(yōu)化，市場化運(yùn)作提供有力支撐，進(jìn)一步拓展用戶綜合能源服務(wù)的功能。
