“任何一種能源都有其局限性，智能電網(wǎng)的核心任務(wù)就是把各種一次能源轉(zhuǎn)換成的電能，盡可能安全、可靠、經(jīng)濟(jì)地輸送給用戶，確保環(huán)保減排，消除霧霾，增加社會(huì)福利。”

“智能電網(wǎng)就是對(duì)電力系統(tǒng)的一個(gè)愿景，但國(guó)情決定了各國(guó)智能電網(wǎng)的重點(diǎn)有一定的不同，比如中國(guó)的遠(yuǎn)距離特高壓輸電的需求就是由中國(guó)能源資源分布的稟賦及經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的態(tài)勢(shì)決定的。”

“各個(gè)國(guó)家的國(guó)情決定了國(guó)際智能電網(wǎng)的統(tǒng)一模式很難快速實(shí)現(xiàn)，比如中國(guó)1000千伏交流、±800千伏直流特高壓這樣的輸電模式在歐美國(guó)家是沒有的。”

……

在2014國(guó)際智能電網(wǎng)行動(dòng)網(wǎng)絡(luò)(ISGAN)上海國(guó)際研討會(huì)暨第三屆中國(guó)智能電網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展高峰論壇上，來自科技部、中國(guó)科學(xué)院、中國(guó)工程院、國(guó)家能源局、國(guó)家電網(wǎng)、南方電網(wǎng)和高校的專家，以及來自ISGAN25個(gè)成員國(guó)的能源事務(wù)官員，就智能電網(wǎng)發(fā)展的政策、技術(shù)、案例，智能電網(wǎng)從推動(dòng)到實(shí)施等議題進(jìn)行了深入研討。

“嚴(yán)峻的霧霾等環(huán)境問題以及可再生能源的蓬勃發(fā)展，要求我們必須加快能源及電網(wǎng)形態(tài)轉(zhuǎn)型。”國(guó)家能源智能電網(wǎng)(上海)研發(fā)中心智能配用電所所長(zhǎng)劉東在接受記者采訪時(shí)表示，積極推動(dòng)智能電網(wǎng)建設(shè)，無疑是解決我國(guó)能源發(fā)展深層次問題，從根本上緩解我國(guó)煤電運(yùn)營(yíng)緊張矛盾的戰(zhàn)略措施。

中國(guó)特色的遠(yuǎn)距離輸電

我國(guó)70%以上的煤炭、水電、風(fēng)能、太陽(yáng)能資源都集中在西部、北部地區(qū)，而能源負(fù)荷中心則主要分布在東部、中部地區(qū)。能源資源與生產(chǎn)力分布的不均衡，使我國(guó)很難依靠傳統(tǒng)電網(wǎng)滿足東部、中部地區(qū)的能源需求。

為了應(yīng)對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展不斷增長(zhǎng)的能源需求，解決能源資源與用電需求地理分布上的不均衡問題，滿足低碳社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式對(duì)電力系統(tǒng)的要求，加速發(fā)展智能電網(wǎng)迫在眉睫。由此，國(guó)家電網(wǎng)公司于2009年5月發(fā)布了“堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)”發(fā)展規(guī)劃。

記者了解到，根據(jù)規(guī)劃，“堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)”發(fā)展分為三個(gè)階段：2009-2010年為規(guī)劃試點(diǎn)階段，重點(diǎn)開展堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃工作制定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和管理規(guī)范，開展關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)和設(shè)備研制以及各環(huán)節(jié)試點(diǎn)工作；2011-2015年為全面建設(shè)階段，加快特高壓電網(wǎng)和城鄉(xiāng)配電網(wǎng)建設(shè)；2016-2020年建成統(tǒng)一的“堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)”。

2013年7月，國(guó)務(wù)院常務(wù)會(huì)議在研究部署加強(qiáng)城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)時(shí)，將“加強(qiáng)城市配電網(wǎng)建設(shè)，推進(jìn)電網(wǎng)智能化”列為工作重點(diǎn)。國(guó)家電網(wǎng)公司表示，“十二五”期間將投資5000億元，建成連接大型能源基地與主要負(fù)荷中心的“三橫三縱”的交流特高壓骨干網(wǎng)架和13回長(zhǎng)距離直流輸電工程，初步建成世界一流的“堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)”。此外，南方電網(wǎng)的發(fā)展規(guī)劃提出，將推廣建設(shè)智能電網(wǎng)，到2020年城市配電網(wǎng)自動(dòng)化覆蓋率達(dá)到80%。

支持政策頻出，帶動(dòng)智能電網(wǎng)產(chǎn)業(yè)持續(xù)升溫。據(jù)了解，未來8年國(guó)家電網(wǎng)投資額將達(dá)到3萬億元，其中特高壓電網(wǎng)占據(jù)9500億元。龐大的市場(chǎng)容量意味著智能電網(wǎng)持續(xù)高增長(zhǎng)的確定性非常強(qiáng)，明顯高于市場(chǎng)平均水平。“智能電網(wǎng)所帶來的市場(chǎng)價(jià)值一點(diǎn)都不亞于信息化浪潮。”劉東說。

ISGAN執(zhí)行委員會(huì)主席MicheledeNigris在接受記者采訪時(shí)表示：“在中國(guó)，智能電網(wǎng)研究領(lǐng)域關(guān)注的是輸電，特別是遠(yuǎn)距離輸電。這需要更先進(jìn)的技術(shù)，所以在這次會(huì)議上我們聽到更多有關(guān)高電壓等級(jí)的交、直流輸電網(wǎng)絡(luò)，不只是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)。多端直流在歐洲也是熱門的研究領(lǐng)域，不過目前還沒有廣泛利用。”

對(duì)于遠(yuǎn)距離輸電帶來的挑戰(zhàn)，中國(guó)工程院院士、國(guó)家電網(wǎng)公司電力科學(xué)研究院名譽(yù)院長(zhǎng)薛禹勝在接受記者采訪時(shí)表示：“中國(guó)的可再生能源資源與化石能源資源都集中在遠(yuǎn)離消費(fèi)中心的西部及北部地區(qū)。中國(guó)電網(wǎng)不但要無條件接受分布式可再生能源入網(wǎng)，支持電動(dòng)汽車充換電網(wǎng)絡(luò)，而且承擔(dān)著在廣域內(nèi)協(xié)調(diào)能源資源及遠(yuǎn)距離輸送巨量清潔電能的重任，在大規(guī)模不確定性的間歇式發(fā)電引起的電力平衡和安全穩(wěn)定等方面的壓力不斷增加。因此，國(guó)家電網(wǎng)公司提出建設(shè)‘堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)’。”

加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)

解決技術(shù)與非技術(shù)糅合問題

“中國(guó)掌握了先進(jìn)的電力系統(tǒng)保護(hù)及控制技術(shù)，在電力故障引起大停電的防御技術(shù)方面取得重要突破，建立了時(shí)空協(xié)調(diào)的多道防線，長(zhǎng)期以來保持著良好的可靠性紀(jì)錄。”薛禹勝表示。

“但是目前的電力系統(tǒng)分析都是針對(duì)給定的邊界條件，而沒有考慮外部環(huán)境的影響。”薛禹勝說，雖然安全穩(wěn)定防御系統(tǒng)已覆蓋全國(guó)4/5的省級(jí)以上電網(wǎng)，但在應(yīng)對(duì)極端外部災(zāi)害方面仍存在不足，缺乏信息系統(tǒng)本身的多道防線，難以應(yīng)對(duì)極端災(zāi)害引起的復(fù)雜停電。將廣域信息的采集范圍從電力系統(tǒng)內(nèi)部擴(kuò)展到自然環(huán)境，將電力系統(tǒng)自然災(zāi)害防御的陣地前移，將預(yù)案型安全防御提升為主動(dòng)性防御，這些應(yīng)該是目前需要全力解決的問題。

“研討會(huì)上，我們還進(jìn)一步討論了智能電網(wǎng)今后的學(xué)術(shù)發(fā)展方向，如電力系統(tǒng)需要與人口、地理環(huán)境、社會(huì)因素相結(jié)合。為解決由自然災(zāi)難產(chǎn)生的大停電問題，必須考慮環(huán)境安全、能源市場(chǎng)安全、物理安全。”薛禹勝表示，對(duì)于中國(guó)能源業(yè)來說，防御的概念無止境，災(zāi)難永遠(yuǎn)是對(duì)人類的挑戰(zhàn)。

“我們急需一個(gè)頂層設(shè)計(jì)來解決技術(shù)與非技術(shù)之間的糅合問題，在逐步完善防御體系方面還有很多工作要做，需要充分做好風(fēng)險(xiǎn)管理的預(yù)案，安排好各種防御措施，擴(kuò)展一般意義上的‘三道防線’概念，以應(yīng)對(duì)極端災(zāi)害事件。”薛禹勝解釋，“比如在應(yīng)對(duì)自然災(zāi)害方面，如果能將信息采集擴(kuò)展到電力系統(tǒng)之外，前移到氣象領(lǐng)域，就有可能預(yù)測(cè)凍雨、臺(tái)風(fēng)與雷擊的趨勢(shì)，留出更長(zhǎng)的時(shí)間來準(zhǔn)備預(yù)案，調(diào)度救災(zāi)物資及部署搶修隊(duì)伍。”

國(guó)家能源智能電網(wǎng)(上海)研發(fā)中心主任江秀臣介紹說，國(guó)家能源智能電網(wǎng)(上海)研發(fā)中心在新能源接入、智能輸配電、智能配用電、電力系統(tǒng)規(guī)劃、電力系統(tǒng)運(yùn)行五大領(lǐng)域有豐富的研究積累，其研發(fā)成果1.5兆瓦-3.6兆瓦全功率變流器、輸電線路、變電站設(shè)備狀態(tài)評(píng)估、線路和配網(wǎng)故障定位、提高輸送容量、二代高溫超導(dǎo)帶材、智能分布式饋線自動(dòng)化以及主動(dòng)配電網(wǎng)等技術(shù)已獲得廣泛認(rèn)可。

“我們需要一種可持續(xù)化的商業(yè)發(fā)展模式，將新能源示范項(xiàng)目變成可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)業(yè)，電力市場(chǎng)在發(fā)電和售電端都需要改革。”劉東表示，“如果可以通過國(guó)家電網(wǎng)、南方電網(wǎng)及一些相關(guān)企業(yè)，加上靈活的市場(chǎng)機(jī)制以及資本投資構(gòu)建出一種新的商業(yè)模式，相信一定會(huì)有很多優(yōu)秀能源類企業(yè)藉此契機(jī)由小做大。”

“用戶是智能電網(wǎng)發(fā)展的最終推動(dòng)者和受益人。用戶如果不能積極地參與到智能電網(wǎng)建設(shè)當(dāng)中，智能電網(wǎng)未來的發(fā)展將十分困難。”劉東說。

多種儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展尋突破

薛禹勝表示，盡管各國(guó)已加快儲(chǔ)能和智能輸配電系統(tǒng)的研究和建設(shè)，但工程領(lǐng)域的應(yīng)用仍處于實(shí)驗(yàn)室和示范工程的初始階段。這些示范工程顯示了促進(jìn)可再生能源利用，平滑負(fù)荷和提高能效的新手段。

“短時(shí)段高功率的儲(chǔ)能可以采用飛輪儲(chǔ)能、壓縮空氣儲(chǔ)能等手段，例如用于暫態(tài)穩(wěn)定或低頻振蕩控制。但長(zhǎng)時(shí)段的大規(guī)模電力儲(chǔ)能還要寄托在化學(xué)儲(chǔ)能上。”薛禹勝告訴記者，真正實(shí)施大規(guī)模應(yīng)用還有很長(zhǎng)的一段路要走。

“電儲(chǔ)能的應(yīng)用一方面要求轉(zhuǎn)換效率以及單位能量密度高，另一方面還要考慮其安全性以及對(duì)接入電網(wǎng)的適應(yīng)性問題，這對(duì)材料科學(xué)提出了直接要求。”劉東表示，儲(chǔ)能環(huán)節(jié)是智能電網(wǎng)構(gòu)建及實(shí)現(xiàn)不可或缺的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。隨著我國(guó)智能電網(wǎng)建設(shè)的推進(jìn)，電力儲(chǔ)能技術(shù)也正朝著轉(zhuǎn)換高效化、能量高密度化和應(yīng)用低成本化方向發(fā)展。