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

“智能電網(wǎng)就是對電力系統(tǒng)的一個愿景，但國情決定了各國智能電網(wǎng)的重點有一定的不同，比如中國的遠距離特高壓輸電的需求就是由中國能源資源分布的稟賦及經(jīng)濟社會發(fā)展的態(tài)勢決定的。”

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

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在2014國際智能電網(wǎng)行動網(wǎng)絡(ISGAN)上海國際研討會暨第三屆中國智能電網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展高峰論壇上，來自科技部、中國科學院、中國工程院、國家能源局、國家電網(wǎng)、南方電網(wǎng)和高校的專家，以及來自ISGAN25個成員國的能源事務官員，就智能電網(wǎng)發(fā)展的政策、技術、案例，智能電網(wǎng)從推動到實施等議題進行了深入研討。

“嚴峻的霧霾等環(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)轉型。”國家能源智能電網(wǎng)(上海)研發(fā)中心智能配用電所所長劉東在接受記者采訪時表示，積極推動智能電網(wǎng)建設，無疑是解決我國能源發(fā)展深層次問題，從根本上緩解我國煤電運營緊張矛盾的戰(zhàn)略措施。

中國特色的遠距離輸電

我國70%以上的煤炭、水電、風能、太陽能資源都集中在西部、北部地區(qū)，而能源負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。

為了應對我國經(jīng)濟社會發(fā)展不斷增長的能源需求，解決能源資源與用電需求地理分布上的不均衡問題，滿足低碳社會經(jīng)濟發(fā)展模式對電力系統(tǒng)的要求，加速發(fā)展智能電網(wǎng)迫在眉睫。由此，國家電網(wǎng)公司于2009年5月發(fā)布了“堅強智能電網(wǎng)”發(fā)展規(guī)劃。

記者了解到，根據(jù)規(guī)劃，“堅強智能電網(wǎng)”發(fā)展分為三個階段：2009-2010年為規(guī)劃試點階段，重點開展堅強智能電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃工作制定技術標準和管理規(guī)范，開展關鍵技術研發(fā)和設備研制以及各環(huán)節(jié)試點工作；2011-2015年為全面建設階段，加快特高壓電網(wǎng)和城鄉(xiāng)配電網(wǎng)建設；2016-2020年建成統(tǒng)一的“堅強智能電網(wǎng)”。

2013年7月，國務院常務會議在研究部署加強城市基礎設施建設時，將“加強城市配電網(wǎng)建設，推進電網(wǎng)智能化”列為工作重點。國家電網(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荷中心的“三橫三縱”的交流特高壓骨干網(wǎng)架和13回長距離直流輸電工程，初步建成世界一流的“堅強智能電網(wǎng)”。此外，南方電網(wǎng)的發(fā)展規(guī)劃提出，將推廣建設智能電網(wǎng)，到2020年城市配電網(wǎng)自動化覆蓋率達到80%。

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

ISGAN執(zhí)行委員會主席MicheledeNigris在接受記者采訪時表示：“在中國，智能電網(wǎng)研究領域關注的是輸電，特別是遠距離輸電。這需要更先進的技術，所以在這次會議上我們聽到更多有關高電壓等級的交、直流輸電網(wǎng)絡，不只是點對點的網(wǎng)絡。多端直流在歐洲也是熱門的研究領域，不過目前還沒有廣泛利用。”

對于遠距離輸電帶來的挑戰(zhàn)，中國工程院院士、國家電網(wǎng)公司電力科學研究院名譽院長薛禹勝在接受記者采訪時表示：“中國的可再生能源資源與化石能源資源都集中在遠離消費中心的西部及北部地區(qū)。中國電網(wǎng)不但要無條件接受分布式可再生能源入網(wǎng)，支持電動汽車充換電網(wǎng)絡，而且承擔著在廣域內(nèi)協(xié)調能源資源及遠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，國家電網(wǎng)公司提出建設‘堅強智能電網(wǎng)’。”

加強頂層設計

解決技術與非技術糅合問題

“中國掌握了先進的電力系統(tǒng)保護及控制技術，在電力故障引起大停電的防御技術方面取得重要突破，建立了時空協(xié)調的多道防線，長期以來保持著良好的可靠性紀錄。”薛禹勝表示。

“但是目前的電力系統(tǒng)分析都是針對給定的邊界條件，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4/5的省級以上電網(wǎng)，但在應對極端外部災害方面仍存在不足，缺乏信息系統(tǒng)本身的多道防線，難以應對極端災害引起的復雜停電。將廣域信息的采集范圍從電力系統(tǒng)內(nèi)部擴展到自然環(huán)境，將電力系統(tǒng)自然災害防御的陣地前移，將預案型安全防御提升為主動性防御，這些應該是目前需要全力解決的問題。

“研討會上，我們還進一步討論了智能電網(wǎng)今后的學術發(fā)展方向，如電力系統(tǒng)需要與人口、地理環(huán)境、社會因素相結合。為解決由自然災難產(chǎn)生的大停電問題，必須考慮環(huán)境安全、能源市場安全、物理安全。”薛禹勝表示，對于中國能源業(yè)來說，防御的概念無止境，災難永遠是對人類的挑戰(zhàn)。

“我們急需一個頂層設計來解決技術與非技術之間的糅合問題，在逐步完善防御體系方面還有很多工作要做，需要充分做好風險管理的預案，安排好各種防御措施，擴展一般意義上的‘三道防線’概念，以應對極端災害事件。”薛禹勝解釋，“比如在應對自然災害方面，如果能將信息采集擴展到電力系統(tǒng)之外，前移到氣象領域，就有可能預測凍雨、臺風與雷擊的趨勢，留出更長的時間來準備預案，調度救災物資及部署搶修隊伍。”

國家能源智能電網(wǎng)(上海)研發(fā)中心主任江秀臣介紹說，國家能源智能電網(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)運行五大領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、變電站設備狀態(tài)評估、線路和配網(wǎng)故障定位、提高輸送容量、二代高溫超導帶材、智能分布式饋線自動化以及主動配電網(wǎng)等技術已獲得廣泛認可。

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

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

多種儲能技術發(fā)展尋突破

薛禹勝表示，盡管各國已加快儲能和智能輸配電系統(tǒng)的研究和建設，但工程領域的應用仍處于實驗室和示范工程的初始階段。這些示范工程顯示了促進可再生能源利用，平滑負荷和提高能效的新手段。

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

“電儲能的應用一方面要求轉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接入電網(wǎng)的適應性問題，這對材料科學提出了直接要求。”劉東表示，儲能環(huán)節(jié)是智能電網(wǎng)構建及實現(xiàn)不可或缺的關鍵環(huán)節(jié)。隨著我國智能電網(wǎng)建設的推進，電力儲能技術也正朝著轉換高效化、能量高密度化和應用低成本化方向發(fā)展。