11月6日，由清華大學和國家能源互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)及技術創(chuàng)新聯(lián)盟共同主辦的“2018國家能源互聯(lián)網(wǎng)大會”在北京西郊賓館召開。
大會以“推示范、求共贏、促發(fā)展”為主題，總結2018年能源互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，明確2019年行業(yè)重點攻關任務和目標，為相關企事業(yè)推進能源互聯(lián)網(wǎng)建設進程指引方向。
中國科學院院士、中國電科院名譽院長周孝信出席大會并發(fā)表題為“新一代電力系統(tǒng)與能源互聯(lián)網(wǎng)”的主旨演講。以下為具體內(nèi)容：
新一代電力系統(tǒng)的特點
回顧電力系統(tǒng)發(fā)展的歷史，從100多年前電力剛開始發(fā)生的時候，電力系統(tǒng)分成三代。
第一代是小機組、低電壓、小電網(wǎng)、小規(guī)模。
第二代是大機組、超高壓、大電網(wǎng)。
第三代從本世紀初開始，特點是可再生能源和清潔能源，主干電網(wǎng)和區(qū)域配網(wǎng)、微網(wǎng)結合。
第三代電力系統(tǒng)是100多年來第一、二代電力系統(tǒng)的傳承和發(fā)展，是新形勢下推動能源轉型發(fā)展，構成能源核心的新一代電力系統(tǒng)。
主要有四方面特征：第一是高比例的可再生能源的電力系統(tǒng)，第二是高比例電子電力裝備的電力系統(tǒng)，第三是多能互補的綜合能源系統(tǒng)，第四是信息物理融合系統(tǒng)。
高比例的可再生能源電力系統(tǒng)。經(jīng)過這些年大力發(fā)展，中國新能源的裝機比例在有一些省份很高了。甘肅可再生能源裝機容量的比重達49%。內(nèi)地一些省份也逐步在上升，這個是一個很大的進展。
從未來發(fā)展來看，它還是會發(fā)展很快的。可再生能源的發(fā)展情況，包括分布式、集中式加起來比例會逐步提高。太陽能光伏發(fā)電的電量占比，2050年占26.7%，而風電占21.3%，總的可再生能源的電量是67.4%。
高比例電力電子裝備的電力系統(tǒng)。首先是風光快速發(fā)展，占電網(wǎng)的比例高。從容量看，2050年的太陽能裝機占41%，風電占比27%，這也是很簡單的模型估算的結果。當然，這些新能源的接入，都要依靠電力電子裝備、變流器等接入電網(wǎng)。
特高壓直流輸電發(fā)展較快。2010年以來先后投產(chǎn)了12條特高壓直流輸電，現(xiàn)在還有一條1100伏的沒有正式投運，從新疆準噶爾到安徽。
這個對電網(wǎng)影響非常大，而且將來的容量還要繼續(xù)增大，線路還要繼續(xù)超前投資。所以，對電力電子裝備在電力系統(tǒng)的需求比例會越來越高。還有很多民用、工業(yè)、交通等各方面的用戶，對電力電子裝置有較大的需求。
多能互補的綜合能源。我們的電力系統(tǒng)要擴展范圍，除了提供電力以外，在多種能源相互互補的情況下還要做綜合能源的服務商。具體分為兩個部分，一個是源端基地的綜合能源系統(tǒng)，包括水電、風電、太陽能，大量的能源裝機基地，形成一個綜合能源基地。除了發(fā)電以外，還要提供其他類型的能源，包括天然氣等。
我們建議在西部建立一個直流輸電網(wǎng)來相互補償。很重要的就是現(xiàn)在大家談的很多是終端消費綜合能源電力系統(tǒng)，就是互聯(lián)網(wǎng)的示范工程提到的多能互補。
第四個是信息物理融合的系統(tǒng)。
新一代電力系統(tǒng)的關鍵技術
第一是高效、低成本太陽能風能發(fā)電技術，第二是高效、低成本、長壽命儲能技術，第三是高可靠、低損耗的電力電子技術，第四是新一代的電力運行穩(wěn)定與控制技術，第五是高安全、高效儲運和應用技術，第六是新一代人工智能技術。
廣義的低成本的太陽能發(fā)電技術，包括光伏發(fā)電、風能發(fā)電、太陽熱能發(fā)電。得益于產(chǎn)業(yè)和企業(yè)家的努力付出，在技術進步的支撐下，效率提高且成本不斷降低。
高效、低成本、長壽命的儲能技術。這些技術得到了較大的發(fā)展，特別是去年下半年和今年上半年，包括電池儲能在內(nèi)的儲能技術發(fā)展很快。
高可靠性、低損耗、電力電子設備和新型輸電技術。一方面期待國產(chǎn)化的大容量的IGBT，很快能應用到可再生能源發(fā)電的大范圍應用。
另一方面期待新一代的電子電力設備，即新一代半導體的技術。它具有效率高、耐高溫、耐高壓等多種優(yōu)異性能，將來會對直流輸電、新能源接入電網(wǎng)帶來很大的影響。
輸電側的進展有氣體絕緣管道。德國的380千伏雙回線在法蘭克福有約2公里是地下管道輸電，采用的就是絕緣氣體的管道輸送技術。我們國家也在做特高壓的，從蘇州到南通，現(xiàn)在已經(jīng)貫通，但還沒有最后完成。還有未來的超導技術，管道除了能輸電以外，還能用氣體冷卻，比如用氫氣冷卻，溫度很低。
還有運行控制裝備?，F(xiàn)在新能源接入電網(wǎng)后，會使電網(wǎng)特性發(fā)生重大的變化。其中一個變化是所謂的慣性減小，過去的系統(tǒng)慣性比較大靠同步發(fā)電機，一旦電網(wǎng)擾動以后會釋放能量來平息波動。
現(xiàn)在大的直流輸電，現(xiàn)在上海華東地區(qū)有10回大容量的直流輸電大概落到小的四萬平方公里的面積里面。一個實際的故障發(fā)生之后，很快會發(fā)生一個變化，對電網(wǎng)的頻率保持、故障的恢復都帶來很大的影響。
還有一個是電壓穩(wěn)定的問題。電力電子裝備的裝置和裝置之間會引起震蕩，電網(wǎng)之間也會引起震蕩，我們記錄了很多的波形，做了很多的分析，目前來說也是有一些解決的辦法。但如何建立理論性體系，怎么分析和過去穩(wěn)定現(xiàn)象的差別，還在努力中。柔性直流輸電接入弱的電網(wǎng)里面，也會發(fā)生震蕩不穩(wěn)定的現(xiàn)象。
這些問題怎么解決？首先要做仿真分析，我們在國家電網(wǎng)的支持下搞了一個新一代的仿真平臺，利用超級計算機，做了物理模型和數(shù)字模型混合的仿真系統(tǒng)，用于研究新的現(xiàn)象和問題怎么解決。
第五個是氫能生產(chǎn)和儲運技術。這個也是受到一些啟發(fā)，因為國內(nèi)很多的單位，很多的單位都想在氫能上有所發(fā)展。從搞電力的人來說，怎么樣制氫？最簡單的是電解水制氫，用西部的棄風、棄光來電解水制氫是非常好的事情，能把這些棄掉的電都能用起來。
即便是將來棄風、棄光問題都解決了，西部太陽能、風能容量、潛力巨大，不一定都是電力輸送，有可能把它用到制氫。
如果說找到一個非常經(jīng)濟有效的安全的生產(chǎn)辦法，比如說電解水再進一步改進使效率提升。甚至可以就是建個電源，把太陽能、風能直接拿來電解氫，將來運到東部去解決我們的電動汽車，燃料汽車的發(fā)展問題等。
同時也是未來假定可再生能源比例非常高，一旦太陽遇到連續(xù)多天的陰天，風連續(xù)多天沒有，電力系統(tǒng)就支撐不了了。因此，制氫、制天然氣的辦法可以作為解決特殊情況的備用。
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)供布局的電源結構，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)絡化基本特征。
傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)和用戶用電早已實現(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。雖然我們的電網(wǎng)有天然的互聯(lián)網(wǎng)特性，但是也有很多局限性。
一個是傳統(tǒng)電力系統(tǒng)不支持用戶電源的即插即用，無法實現(xiàn)用戶和電網(wǎng)之間的能源信息的雙向流動，傳統(tǒng)電力系統(tǒng)不適應多種形式的協(xié)同互補，提高效率的能力受限。多能互補就管電，而且不能實現(xiàn)市場化運作，服務受限。從互聯(lián)網(wǎng)的一些基本特性來看，我們還有很多的缺陷。因此，我們就要搞能源互聯(lián)網(wǎng)。
能源互聯(lián)網(wǎng)，即可再生能源為優(yōu)先，電力能源為基礎，多種能源協(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)。換句話說就是，現(xiàn)在能源互聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)技術和能源深度融合，能實現(xiàn)高效利用，提高可再生能源的比重等。
事實上從搞電的角度的來說，我們搞了多年的智能電網(wǎng)，現(xiàn)在又說能源互聯(lián)網(wǎng)是怎么個意思。我的理解是這樣，智能電網(wǎng)是信息技術與物理電網(wǎng)高度集成的電力系統(tǒng)。
參考國家能源局發(fā)布的《關于推進"互聯(lián)網(wǎng)+"智慧能源發(fā)展的指導意見》。能源互聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)思維和理念，與能源生產(chǎn)、傳輸、存儲、消費以及市場深度融合的智慧能源系統(tǒng)和能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新形態(tài)。
能源物聯(lián)網(wǎng)的目的，是實現(xiàn)全面的感知的基礎上實現(xiàn)智能化，所以我們叫做數(shù)據(jù)驅動的智能化，咱們一個專委會有一個數(shù)字化專委會，這個是現(xiàn)在智能化的驅動是靠大量的數(shù)據(jù)搜集，大量的處理，通過算法最后實現(xiàn)，對不對由大家討論。
可再生能源高效配置，多種能源互補。因此，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)電布局的結構，通過大規(guī)?；ヂ?lián)的輸配電網(wǎng)絡連接千家萬戶，具有天然的網(wǎng)絡化基本特征。我們新一代的電力系統(tǒng)繼承了傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的特點。
第二是新一代電力系統(tǒng)發(fā)展了傳統(tǒng)終端用戶的即插即用功能，支持分布式用戶，可以實現(xiàn)能源信息雙向流動，具有完整的開放分享的互聯(lián)網(wǎng)特質(zhì)。原來智能電網(wǎng)里面的，當然也有類似的功能，但是新一代電力系統(tǒng)包括智能電網(wǎng)的一些新東西，也是要進一步的發(fā)展。
提升和開拓還有兩點。一點是新一代電力系統(tǒng)在源端支持多種能源的協(xié)同互補，有效提升可再生能源的消納能力。
另一點，是在智能電網(wǎng)的基礎上與信息技術深度融合，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、運行優(yōu)化，對市場化運作提供有力支撐，進一步拓展用戶綜合能源服務的功能，是新一代電力系統(tǒng)發(fā)展方向。
這個能不能說清楚，新一代電力系統(tǒng)、能源互聯(lián)網(wǎng)、智能電網(wǎng)能不能說清楚，很多是靠實踐，這些都要在實踐中不斷總結和完善，形成我們的綜合式的自己的理論體系，我覺得還是一個很重要的任務。
一是第三代電力系統(tǒng)是100多年第一二代電力系統(tǒng)的傳承和發(fā)展，是推動能源轉型發(fā)展的新一代電力系統(tǒng)。
二是高比例可再生能源，電力電子裝備接入電網(wǎng)，多能互補是新一代電力系統(tǒng)的特征。
三是六類技術的開發(fā)應用將有可能對新一代電力系統(tǒng)產(chǎn)生全局性的影響。
四是智能基礎上與信息技術深度融合形成的能源互聯(lián)網(wǎng)。
五是以用戶為中心的理念拓展綜合能源服務功能，是新一代電力系統(tǒng)的發(fā)展方向。
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