面對化石能源日漸枯竭和全球氣候、環(huán)境變化的現實(shí)壓力，一場(chǎng)新能源革命在全球范圍內悄然興起，我國以煤為主的能源結構和電源結構也將在今后幾十年內逐步改變。隨著(zhù)可再生能源、核能、天然氣等清潔能源發(fā)電在未來(lái)有望成為主力電源，電網(wǎng)的發(fā)展也將經(jīng)歷重大轉型。

　　推進(jìn)電能替代 加快電網(wǎng)創(chuàng )新

　　2009年，我國向國際社會(huì )承諾，2020年單位GDP二氧化碳排放比2005年降低40%至45%，非化石能源比重達15%。而2020年全面建成小康社會(huì )，要實(shí)現國內生產(chǎn)總值和城鄉人均收入比2010年翻一番，這意味著(zhù)我們的能源消費也將快速增長(cháng)。因此，必須大力發(fā)展可再生能源，調整現有能源結構。

　　電是優(yōu)質(zhì)、高效、清潔的二次能源，電能占終端能源消費的比重每提升1個(gè)百分點(diǎn)，單位GDP能耗可下降4%左右。實(shí)施以電代煤、以電代油，對于控制能源總量、優(yōu)化能源結構、提高能源效率、促進(jìn)節能減排、解決霧霾問(wèn)題都具有重要意義。電動(dòng)汽車(chē)作為清潔的交通工具，也將是未來(lái)汽車(chē)工業(yè)發(fā)展的重要方向。除航空和軍事等領(lǐng)域外，其他方面的能源供應大部分可用電能替代。而目前廣泛應用的可再生能源主要包括水能、風(fēng)能、太陽(yáng)能和生物質(zhì)能等，大部分也以發(fā)電形式進(jìn)行利用。推進(jìn)電能替代，調整能源結構，可能是未來(lái)解決能源需求快速增長(cháng)與環(huán)境壓力的日益增大矛盾的重要出路。

　　當前，我國發(fā)電裝機容量和電網(wǎng)規模均已居世界首位。在能源革命的大背景下，電網(wǎng)的重要性日益突出。未來(lái)大規模電能的利用，要求電網(wǎng)科技創(chuàng )新必須加快。近年來(lái)，我國開(kāi)展了以特高壓為框架的智能電網(wǎng)的科技創(chuàng )新和建設，在特高壓研發(fā)和建設領(lǐng)域實(shí)現了“中國創(chuàng )造”和“中國引領(lǐng)”。當前，世界范圍能源技術(shù)開(kāi)發(fā)日益向綠色、低碳、智能的方向發(fā)展。從電能利用結構來(lái)看，我國可再生能源發(fā)展已經(jīng)具備了良好的基礎，水電、風(fēng)電裝機規模均位居世界第一位。電網(wǎng)將成為大規模新能源電力的輸送和分配網(wǎng)絡(luò )，應對未來(lái)大規模分布式電源并網(wǎng)帶來(lái)的技術(shù)挑戰與沖擊迫在眉睫。面對世界范圍的新一輪能源技術(shù)競爭，我們必須把握第三代電網(wǎng)發(fā)展的趨勢，加快研究和建設，力爭取得新的競爭優(yōu)勢。

　　國家電網(wǎng)：特高壓引領(lǐng)電網(wǎng)科技創(chuàng )新

　　今年1月18日,“特高壓交流輸電關(guān)鍵技術(shù)、成套設備及工程應用”榮獲國家科技進(jìn)步特等獎。消息傳來(lái)，電力科技界一片歡騰。

　　“建設世界一流電網(wǎng)是一個(gè)與時(shí)俱進(jìn)、不懈奮斗的過(guò)程。特高壓的成功，標志著(zhù)我國電網(wǎng)進(jìn)入了以特高壓為引領(lǐng)、以智能化為方向，全面創(chuàng )新發(fā)展的新階段。”國家電網(wǎng)公司總經(jīng)理劉振亞說(shuō)。

　　2004年特高壓發(fā)展之初，沒(méi)有經(jīng)驗、缺乏標準，關(guān)鍵設備更是一片空白，困難和挑戰極大。國家電網(wǎng)開(kāi)展了310項關(guān)鍵技術(shù)研究，經(jīng)過(guò)不懈努力，攻克了電壓控制、外絕緣配置等技術(shù)難關(guān)，掌握了具有自主知識產(chǎn)權的特高壓核心技術(shù)和全套設備制造能力。國家電網(wǎng)已先后建成3個(gè)世界上電壓最高、容量最大、技術(shù)領(lǐng)先的特高壓交、直流工程，累計送電超過(guò)800億千瓦時(shí)。

　　特高壓的全面突破，一是促進(jìn)了能源配置方式由輸煤為主向輸煤輸電并舉轉變，電力發(fā)展方式由就地平衡為主向全國范圍優(yōu)化配置轉變，有效解決煤電運矛盾。二是促進(jìn)清潔能源加快發(fā)展。通過(guò)建設特高壓大電網(wǎng)，實(shí)現水電、風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電與火電聯(lián)合運行、打捆外送，解決清潔能源送出和消納難題。三是帶動(dòng)裝備制造業(yè)升級。為中國輸變電設備制造企業(yè)的“金色名片”，改變了國內外輸變電設備市場(chǎng)競爭的整體格局。四是構建洲際輸電大通道。為構建跨國、跨洲輸電通道、建立洲際電力市場(chǎng)，推動(dòng)全球能源資源優(yōu)化配置，實(shí)現全球能源可持續發(fā)展，提供了戰略選擇。

　　“長(cháng)遠來(lái)看，特高壓與智能電網(wǎng)、新能源、儲能相結合，將有效解決能源供應問(wèn)題。”國家電網(wǎng)公司總經(jīng)理劉振亞說(shuō)。公司已新建并投運220座智能變電站，目前正在研發(fā)集成度高、結構合理、節能高效、國際領(lǐng)先的新一代智能變電站。同時(shí)還建成了世界上覆蓋范圍最大的電動(dòng)汽車(chē)充換電服務(wù)設施。“下一步，我們將圍繞大電網(wǎng)控制、大容量?jì)δ艿汝P(guān)鍵技術(shù)開(kāi)展攻關(guān)，爭取在核心技術(shù)研發(fā)和關(guān)鍵設備制造方面取得新突破。同時(shí)，依托大電網(wǎng)，支持大水電、大核電與大型可再生能源基地開(kāi)發(fā)，實(shí)現清潔能源大范圍優(yōu)化配置和消納。”劉振亞說(shuō)。

　　現狀：新能源發(fā)展要求電網(wǎng)盡快轉型

　　來(lái)自國網(wǎng)能源研究院的研究報告顯示，我國清潔能源資源豐富，具備大規模開(kāi)發(fā)潛力。其中，水力資源總量位居世界第一，技術(shù)可開(kāi)發(fā)量5.7億千瓦；核電現有廠(chǎng)址資源可支撐1.6億千瓦的核電裝機；進(jìn)一步選址可滿(mǎn)足未來(lái)3至4億千瓦的核電裝機需求；風(fēng)電全國僅陸上50米高度3級以上風(fēng)能資源潛在開(kāi)發(fā)量約23.8億千瓦；太陽(yáng)能發(fā)電開(kāi)發(fā)潛力可達30億千瓦左右。

　　“無(wú)論是風(fēng)能等清潔能源的大范圍優(yōu)化配置與消納，還是分布式能源的靈活接入與雙向計量，都需要并網(wǎng)來(lái)實(shí)現。”國網(wǎng)能源研究院副總經(jīng)濟師白建華對記者說(shuō)。

　　隨著(zhù)我國新能源開(kāi)發(fā)力度不斷加大，新能源并網(wǎng)對傳統電網(wǎng)日益提出挑戰。記者了解到，以風(fēng)電為例，我國已成為世界上風(fēng)電裝機容量最大的國家，但棄風(fēng)限電成制約風(fēng)電發(fā)展的重要因素。數據顯示，2012年全國棄風(fēng)電量從2011年的120多億千瓦時(shí)增至約200億千瓦時(shí)，占全年風(fēng)力發(fā)電量的1/5。主要原因是現有的電網(wǎng)建設還不足以把不能就地消納的電大規模輸送出去。

　　白建華認為，實(shí)現清潔能源集中式、基地式大規模高效開(kāi)發(fā)，關(guān)鍵是通過(guò)大電網(wǎng)建立大范圍配置平臺。而分布式清潔能源發(fā)電并網(wǎng)會(huì )給電網(wǎng)的規劃和運行帶來(lái)一些技術(shù)難題和影響，主要涉及負荷預測、電源結構、電網(wǎng)擴展、電能質(zhì)量、保護整定、頻率控制、電壓調節、供電可靠性等內容。

　　探索：未來(lái)電網(wǎng)清潔化和智能化

　　中國工程院副院長(cháng)謝克昌認為，大規模新能源利用將催生能源供需模式向雙向協(xié)調適應模式轉型，即把合適的能源用在合適的地方。這就需要新的基礎設施和儲運配方式的支撐，如汽車(chē)充電樁、儲能、分布式能源系統等，而能夠實(shí)現消費者和生產(chǎn)者互動(dòng)的新一代電網(wǎng)是核心環(huán)節。

　　“以清潔化（接納大規�？稍偕�能源電力）和智能化為主要特征的下一代電網(wǎng)也就是第三代電網(wǎng)將成為未來(lái)電網(wǎng)發(fā)展的趨勢和方向。”中國科學(xué)院院士周孝信說(shuō)。他認為，提供單一的電力服務(wù)的第二代電網(wǎng)，高度依賴(lài)大規模使用化石能源，是不可持續的電力發(fā)展模式。而能源革命帶來(lái)的發(fā)電能源清潔化和一定程度的分散化，以及信息技術(shù)發(fā)展帶來(lái)的智能化促使電網(wǎng)開(kāi)始轉型。

　　目前，我國以特高壓為骨干框架的堅強智能電網(wǎng)建設已經(jīng)取得積極進(jìn)展，晉東南—荊門(mén)1000千伏交流試驗示范工程等相繼投運，實(shí)現水電、風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電與火電聯(lián)合運行、打捆外送，促進(jìn)了大煤電、大水電、大核電和大型可再生能源基地集約化開(kāi)發(fā)。而智能電力系統建設也在緊鑼密鼓地進(jìn)行中。220座智能變電站已經(jīng)建成。智能電表正在許多地區得到運用。到2015年，除邊遠農村地區外，將全部實(shí)現用戶(hù)用電信息自動(dòng)采集。

　　“智能電網(wǎng)有望解決可再生能源面臨的最大問(wèn)題，是因天氣變化而造成的供電不穩定問(wèn)題。”中國電力科學(xué)研究院電力電子應用技術(shù)研究所所長(cháng)湯廣福說(shuō)。

　　“從現在至2030年的中期階段，我國輸電主干網(wǎng)仍將基本保持超/特高壓交、直流輸電網(wǎng)模式，但新的輸電技術(shù)會(huì )不斷涌現，推動(dòng)著(zhù)新輸電方式的突破。從2031年到2050年的遠期階段，技術(shù)發(fā)展的積累和突破有可能實(shí)現多端高壓直流輸電網(wǎng)模式。”周孝信院士說(shuō)，我國未來(lái)第三代電網(wǎng)的構成將遵循國家主干輸電網(wǎng)與地方輸配電網(wǎng)、微網(wǎng)相結合的模式。主干輸電網(wǎng)能適應大規模能源的大容量遠距離電力輸送、大范圍優(yōu)化配置和間歇性功率相互補償等需要；配電網(wǎng)能適應中小型分布式電源的開(kāi)放接入和電力需求側互動(dòng)管理的需求，它的終端將多采用微網(wǎng)結構，形成多網(wǎng)合一的能源信息綜合服務(wù)體系。

　　周孝信院士還認為，輸電網(wǎng)的功能將由單純輸送電能轉變?yōu)檩斔碗娔芘c實(shí)現各種電源相互補償調節相結合。未來(lái)的配電網(wǎng)將采用交、直流并存的多樣化配電模式，與通信信息技術(shù)廣泛結合，逐步形成適宜接納大規模分布式能源、能夠向用戶(hù)提供差異化服務(wù)的主動(dòng)智能配電網(wǎng)，實(shí)現與終端用戶(hù)能源高效利用系統結合，提高能源利用效率。

　　挑戰：重大技術(shù)需要有所突破

　　根據國家《可再生能源發(fā)展“十二五”規劃》，2015年—2020年風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電裝機容量達到5000萬(wàn)千瓦至2億千瓦的水平，而且主要是位于西部的集中開(kāi)發(fā)模式，這需要在大規�？稍偕�能源接入電網(wǎng)的技術(shù)上有所突破。

　　我國資源分布不均衡，煤炭資源主要集中在西部和北部，水電資源80%分布在西部，風(fēng)能、太陽(yáng)能資源也主要分布在西部；而電力負荷主要集中在中東部地區。從電力流預測結果來(lái)看，我國將始終存在大容量遠距離輸電的基本需求。

　　當前電網(wǎng)的線(xiàn)損率為6%—7%，大量電能被損耗在輸配電線(xiàn)路和變壓器等輸配電設備中，因此降低線(xiàn)損、提高能源利用效率對第三代電網(wǎng)的建設尤為重要。

　　“通過(guò)智能傳感網(wǎng)絡(luò )和信息系統，在用戶(hù)端實(shí)現分布式能源、儲能裝置、電動(dòng)汽車(chē)充放電、能源綜合高效利用系統與電網(wǎng)的融合，形成智能能源網(wǎng)絡(luò )，能大幅度提高終端能源利用效率。”周孝信說(shuō)。

　　另外，電力系統在滿(mǎn)足國民經(jīng)濟電力需求的同時(shí)，也面臨風(fēng)險。國內外電網(wǎng)大停電事故，特別是10年來(lái)美國、歐洲、印度、巴西等國家和地區電網(wǎng)大停電事故的教訓表明，電網(wǎng)的安全和供電的可靠性始終是電網(wǎng)第一位要關(guān)注的問(wèn)題。

　　周孝信院士指出，基于對電網(wǎng)和電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展趨勢的判斷，建設未來(lái)電網(wǎng)將面臨大規�？稍偕�能源接入電網(wǎng)、大規模遠距離輸電、提高電網(wǎng)和終端用戶(hù)能源電力利用效率、提高電網(wǎng)安全性和供電可靠性這4項重大技術(shù)需求。而近期必須開(kāi)展研究的10項關(guān)鍵技術(shù)，主要包括大規模新能源與可再生能源電力友好接入技術(shù)、大容量輸電技術(shù)、大容量?jì)δ芗夹g(shù)、電力通信與信息技術(shù)、智能配電網(wǎng)和微網(wǎng)技術(shù)、智能用電技術(shù)等。

　�。ū疚恼抡�自5月7日《經(jīng)濟日報》）

圖片來(lái)源：找項目網(wǎng)