伴隨著可再生能源的發(fā)展、能源危機的加劇及環(huán)境安全的嚴峻局面，電力系統(tǒng)正面臨著前所未有的挑戰(zhàn)，發(fā)電、輸電、變電、配電、用電、調度的復雜交互使得電力安全問題更加突出。智能電網的提出為解決新形勢下的電力能源安全注入了一劑強心劑。

在被納入國家發(fā)展戰(zhàn)略這一利好因素的影響下，智能電網這個“概念香餑餑”越來越引人注目。截至目前，中國已全面啟動智能電網試點工程，國家電網公司第二批試點的16個項目正在開展之中，且增加了新的項目內容；智能電網標準建設也在緊鑼密鼓的進行中，部分企業(yè)標準已經完成；各路資金紛紛涌入這一市場。考慮到電力系統(tǒng)與外部環(huán)境之間的相互影響，如何從技術層面實現(xiàn)智能電網建設對電力安全以及環(huán)境安全的支撐作用？記者就這一話題采訪了國網電力科學研究院名譽院長、中國工程院院士薛禹勝。

《電力系統(tǒng)裝備》：和國際上其他國家對智能電網的定義不同，中國提出了“以特高壓電網為骨干電網，各級電網協(xié)調發(fā)展的堅強智能電網”，您如何看待這一獨特的發(fā)展理念？

薛禹勝：智能電網并沒有嚴格的定義及固定的判據(jù)，之所以提出這個概念是因為必須改造現(xiàn)在的電網去適應形勢的發(fā)展。對如何去適應新的挑戰(zhàn)的問題，不同國家的感受不盡相同。歐美發(fā)達國家現(xiàn)有的輸電網比較強大，因此客觀上允許其注意力集中在配電網上，而在其主觀上也因對電網抵御極端災害的認識不足，而輕視了輸電網的強壯性問題。中國水能主要集中在西南地區(qū)，陸地風能主要集中在東北、華北和西北，太陽能主要集中在西藏、西北地區(qū)，這些可再生能源規(guī)模大而集中，而負荷中心卻集中在沿海地區(qū)。這樣的能源結構必須要依靠堅強而智能的電網，前者是基礎，后者是支撐，兩者都不可或缺。

構建堅強電網可以提高系統(tǒng)可靠性、運行靈活性和適應性，有利于能源資源的大范圍、高效協(xié)調。然而，這并不是說要先解決輸電網問題，再去發(fā)展配電網。國家電網公司提出的“以特高壓電網為骨干電網，各級電網協(xié)調發(fā)展的堅強智能電網”符合中國國情及電力系統(tǒng)特點。

我認為應該將智能電網理解為電力系統(tǒng)持續(xù)發(fā)展的一個愿景，而不是趨于它的具體路徑。愿景中的電力供應反映在安全可靠性的不斷提高，更加節(jié)能和可持續(xù)發(fā)展，更加環(huán)境友好，更加用戶友好。這是個多領域、多專業(yè)的系統(tǒng)工程，因此不應該忽視任何薄弱環(huán)節(jié)，沒有必要也不可能為不同背景的國家設計同樣的路徑，這是個殊途同歸，而不是獨木橋的問題。中國不應該簡單復制國外電網的發(fā)展路徑，必須在廣泛吸收國際經驗的同時，按照自己的情況科學地決策。反過來看，許多大停電災難發(fā)生在發(fā)達國家，是不是也有其過分迷信輸電可靠性的因素呢？我相信時間還會繼續(xù)證明這一點。

《電力系統(tǒng)裝備》：在您看來智能電網對能源安全和環(huán)境安全的支撐體現(xiàn)在哪些方面？

薛禹勝：作為最復雜的人造系統(tǒng)之一，電力系統(tǒng)生產的重要產品是能源流，它從發(fā)電廠流向用戶，而資金流則逆向流動。如今分布式電源在配電側和用戶側的大量接入使原本單向的能源流出現(xiàn)反方向流動，對監(jiān)控、分析、保護等提出一系列新的問題。用戶從以前的純粹消費電能的角色轉變?yōu)橐部梢詤⑴c發(fā)電，從而也影響到電力系統(tǒng)的資金流。為了支撐能源流和資金流，信息流應該覆蓋全部流程。但當前采集的信息大多局限于發(fā)電環(huán)節(jié)和輸電環(huán)節(jié)，用戶的深度參與使配電側的雙向信息流不能再被忽視。

除此之外，電力系統(tǒng)生產、傳送和消費的各個環(huán)節(jié)中都會直接或間接地排放溫室氣體及其它環(huán)境污染物，這是電力系統(tǒng)與環(huán)境安全的關系日趨緊張的重要因素。電力系統(tǒng)能源流、資金流、信息流的不暢通，或者排放流的失控都會影響電力安全，進而影響能源、環(huán)境與社會的安全。因此，必須有效降低一次能源阻塞、環(huán)境阻塞、資金阻塞、技術阻塞、電能質量阻塞等各種廣義阻塞，保證安全經濟可靠供電，滿足社會用電，并有效控制日趨惡化的運行環(huán)境，減少災害頻度和嚴重程度。

《電力系統(tǒng)裝備》：在智能電網建設中，規(guī)劃廣域信息的采集、分析和過程的控制，在區(qū)域電網或更大范圍內規(guī)劃保障體系是電力系統(tǒng)自愈性的重要體現(xiàn)，請您介紹一下這方面的技術發(fā)展？

薛禹勝：通過事先估計風險并作出相應的調整叫預防控制，這項技術目前在中國高電壓電網中已經比較成熟并且廣泛應用。但是需要指出目前這項技術針對的故障局限于電力系統(tǒng)內部，對于外部環(huán)境引發(fā)的電力供應阻塞甚至停電，目前的防御體系還不完善。

電力系統(tǒng)是能源系統(tǒng)和環(huán)境安全中的一部分，它們之間緊密聯(lián)系，相互影響。為了保證電力安全，必須同時考慮環(huán)境安全和一次能源安全，將電力安全提高到更高的層面。

在預想故障下，如果能采用仿真決策工具做好電力安全、能源安全和環(huán)境安全的量化分析，那么就能在參數(shù)中間找到它的安全域，包括物理安全域、經濟安全域和環(huán)境安全域，而安全運行點位于這3個安全域的交集中，即全局安全域。當工作點在安全域的外面，就需要評價它的不安全程度并尋找控制策略，來引導該不安全工作點回到全局安全域中。為了實現(xiàn)這一目標，要解決電力工業(yè)運營中信息采集、量化分析和控制策略這3個要素，并把采集的信息量從電力系統(tǒng)的內部延伸到外部，量化分析不僅限于分析電力系統(tǒng)的機理，還要擴大到雷電、風災、污染等自然規(guī)律，還要掌握經濟領域的動態(tài)行為等。

《電力系統(tǒng)裝備》：在大型風電和太陽能發(fā)電并網運行的同時，該如何保證供電系統(tǒng)的可靠性？

薛禹勝：解決供電可靠性需要從安全性和充裕性兩方面加以考慮。安全性是指系統(tǒng)承受擾動后而不崩潰的能力。在這方面我們已經做過很多工作，技術上有一定的把握。

充裕性是指系統(tǒng)在擾動后仍能提供足夠的有功功率和無功功率。為了保證用戶在風力突然減少時也能得到正常供電，需要配置足夠的旋轉備用、熱備用和冷備用容量。

備用發(fā)電往往需要由化石能源提供，如果為了給可再生能源提供備用消耗太多的化石能源，就會大大降低可再生能源發(fā)電的意義。顯然，完全依靠發(fā)電側的備用并不經濟環(huán)保，而需求側管理包括可中斷負荷的管理將是非常重要的措施。

《電力系統(tǒng)裝備》：在您看來，作為支撐能源安全和環(huán)境安全的重要保證，智能電網建設還面臨哪些挑戰(zhàn)？

薛禹勝：事實上，經過長期來的努力，電力系統(tǒng)的信息化、自動化和互動化已經取得了不少成果，只是還不能滿足新環(huán)境下越來越高的要求。

從技術角度來講，我們有諸多問題需要逐步克服。比如，在原來放射性的配電網絡中，繼電保護采用反時限的過流保護有選擇性地切除故障線路，一旦能源雙向流動，就會導致潮流的方向不確定，上述繼電保護不能再滿足要求。故障的定位與配電網的重組也對監(jiān)控和恢復控制提出了新的要求。風能與太陽能等可再生能源具有隨機性、波動性和間歇性，如何可靠地保證向負荷提供高質量的電能，也是必須面對的新問題。

所以說智能電網的建設牽涉領域廣泛，是一項長期、復雜和艱巨的系統(tǒng)工程，面臨著設備智能化、系統(tǒng)智能化、新材料研究等許多實際問題。理清概念是必要的，但不應該長期停留在概念的炒作上，現(xiàn)在真正需要的是實干，在每個崗位上為上述愿景做出的努力，包括提高自己的節(jié)能意識，都有利于智能電網發(fā)展水平的提高。