導(dǎo)讀：人類接觸和認識電網(wǎng)技術(shù)已有一百多年，隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展，電網(wǎng)也在不斷發(fā)展進步，更新的技術(shù)等待人們?nèi)ヌ剿靼l(fā)現(xiàn)。

智能電網(wǎng)、電動汽車、儲能技術(shù)、微網(wǎng)技術(shù)……隨著電網(wǎng)技術(shù)的不斷進步，人們發(fā)現(xiàn)，電網(wǎng)發(fā)展的路徑有了更多的選擇。在近日舉辦的“第二屆中國電力發(fā)展和技術(shù)創(chuàng)新院士論壇”上，眾多專家為電網(wǎng)未來發(fā)展描繪了前進的路線圖。

尋路院士論壇　

4月25日~26日，由中國電力科學研究院主辦的“第二屆中國電力發(fā)展和技術(shù)創(chuàng)新院士論壇”在京舉行。院士和專家們圍繞“新能源、新電力”這一主題，介紹了國內(nèi)外電力科研的最新進展、最新成就和前沿技術(shù)，展望中國電力技術(shù)發(fā)展趨勢，展示電網(wǎng)技術(shù)的最新成果。

專家們討論最多的是智能電網(wǎng)和電動汽車。

因為我國能源資源分布特點和大規(guī)模可再生能源的發(fā)展需求，迫切需要提升電網(wǎng)的資源優(yōu)化配置能力和運行效率，推動新型電能利用模式，提高電能在清潔能源消費中的比重，推動節(jié)能減排，并滿足未來經(jīng)濟社會發(fā)展對電能質(zhì)量和多元化服務(wù)的要求。于是，智能電網(wǎng)的概念便成為必然，應(yīng)運而生。

根據(jù)中科院院士周孝信的觀點，智能電網(wǎng)屬于電網(wǎng)發(fā)展到第三代的必然產(chǎn)物，“第三代電網(wǎng)不是橫空出世，而是在繼承和發(fā)揚了第一代電網(wǎng)和第二代電網(wǎng)的基礎(chǔ)上自然出現(xiàn)的更高發(fā)展階段的產(chǎn)物。”

“上世紀90年代，我們國家還在研究大電網(wǎng)的時候，西方發(fā)達國家已經(jīng)開始研究微網(wǎng)了，我們當時百思不得其解，小小的微網(wǎng)為什么這么被重視？”周孝信回憶電網(wǎng)發(fā)展歷程時，講述了這樣一段經(jīng)歷。

“我們明白了，西方早于我們研究微網(wǎng)，是因為我們與他們處于不同的發(fā)展階段，他們只是比我們先要面對分布式能源、可再生能源的問題，但誰都要經(jīng)歷這一步，繞不過去。”這段經(jīng)歷讓周孝信篤信，當今電網(wǎng)發(fā)展到智能電網(wǎng)，其實是電網(wǎng)的自身規(guī)律使然，這是一條必由之路。

我國大規(guī)模新能源接入是對智能電網(wǎng)的要求。“院士論壇”上，專家們提出，以風電為代表的新能源接入為電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行帶來了隱患。有專家提出運用“間歇式新能源發(fā)電調(diào)度運行技術(shù)”來攻克這一難題，這項技術(shù)旨在利用資源監(jiān)測與電站監(jiān)測分析風機的出力特性，對功率預(yù)測后仿真模擬調(diào)度決策，對多時空尺度消納能力進行評估，在運行風險評估后做預(yù)警處理，優(yōu)化調(diào)度多時空尺度后做出多空間消納決策。

電動汽車技術(shù)也是專家們最感興趣的話題之一，電動汽車可以在電網(wǎng)負荷低谷時段充電，發(fā)揮“填谷”作用，將有效提高發(fā)電機組和電網(wǎng)的利用率，提高電網(wǎng)運行效率。在專家們的眼中，這在電網(wǎng)技術(shù)中產(chǎn)生不可多得的作用。

24位院士和近百位專家學者在這里掀起一場“頭腦風暴”，用他們的智慧為電網(wǎng)發(fā)展指路。

第三代電網(wǎng)技術(shù)正在向我們走來

新能源變革的呼聲自20世紀90年代以來日漸高漲，保障人類能源的可持續(xù)供應(yīng)成為新能源革命的重要標志，而用清潔能源、可再生能源逐漸代替化石能源，是人類利用能源的必然趨勢。新能源利用絕大部分要通過轉(zhuǎn)化為電能來實現(xiàn)。因此，電網(wǎng)的重要性日益突出，將成為全社會重要的能源輸送和配給網(wǎng)絡(luò)。

與傳統(tǒng)電網(wǎng)相比，未來電網(wǎng)使命的變化主要有四點：一是要具備接納大規(guī)模可再生能源電力的能力；二是實現(xiàn)電力需求側(cè)響應(yīng)、分布式電源、儲能裝置、能源綜合高效利用系統(tǒng)與電網(wǎng)的有機結(jié)合，大幅度提高電網(wǎng)在終端能源利用的效率；三是具有極高的供電可靠性，基本排除大面積停電的風險；四是與通信信息系統(tǒng)廣泛結(jié)合，實現(xiàn)覆蓋城鄉(xiāng)的能源、電力、信息綜合服務(wù)體系。

電網(wǎng)和電力系統(tǒng)的發(fā)展可分為三代，其中，第一代電網(wǎng)是以小機組、低電壓為特征的電網(wǎng)，單機容量在10萬千瓦和20萬千瓦以下，輸電和配電電壓是220千伏以下，主要特征是簡單保護、經(jīng)驗型調(diào)度、被動型用電（即電網(wǎng)提供什么電，用戶就使用什么電）、安全可靠性較低、經(jīng)濟性差、資源優(yōu)化配置能力差的小型電網(wǎng)。

第二代電網(wǎng)是以大機組、超高壓為特征的電網(wǎng)，單機容量在30萬千瓦~100萬千瓦以上，電壓等級在330千伏以上，主要特征是快速保護、優(yōu)化控制、分析型調(diào)度、被動型用電、安全可靠性較高、經(jīng)濟性較強、大范圍資源優(yōu)化配置能力強的大型互聯(lián)電網(wǎng)。

可第二代電網(wǎng)依然高度依賴于高效化石能源的利用，而電網(wǎng)發(fā)展到第三代電網(wǎng)時，非化石能源發(fā)電將占有較大份額。

第三代電網(wǎng)是大型集中性和分布式能源發(fā)電相結(jié)合，骨干電網(wǎng)與地方電網(wǎng)、微電網(wǎng)相結(jié)合的綜合能源管理系統(tǒng)。主要特征是具備智能的電網(wǎng)控制保護系統(tǒng)、自愈能力較強、智能型調(diào)度、主動型用電（用戶廣泛參與電網(wǎng)的調(diào)節(jié)，向用戶提供綜合的能源和信息服務(wù)）、供電可靠性大幅提高、基本排除用戶的意外停電風險、適應(yīng)可再生能源電力變化、具備可持續(xù)性。

第三代電網(wǎng)與第二代電網(wǎng)最大的區(qū)別是其屬于化石能源消耗大幅降低、碳排放大幅度降低、可持續(xù)發(fā)展的電網(wǎng)模式。

縱觀世界電網(wǎng)發(fā)展史，第一代電網(wǎng)和第二代電網(wǎng)的發(fā)展都經(jīng)過了大約50年的時間，初步推測第三代電網(wǎng)目標的實現(xiàn)也要50年。20世紀50年代以前，世界各國電網(wǎng)的發(fā)展階段基本上屬于第一代電網(wǎng)，歐美國家從50年代開始，產(chǎn)生了第二代電網(wǎng)的特征，上世紀末，經(jīng)過大致50年的發(fā)展，各國基本建成以超高壓交直流輸電和互聯(lián)電網(wǎng)為主要特征的第二代電網(wǎng)，到上世紀90年代開始，電網(wǎng)已開始逐漸轉(zhuǎn)型，世界范圍內(nèi)，以大規(guī)模利用可再生能源和智能化為兩大特征的第三代電網(wǎng)拉開序幕。我國特高壓輸電與堅強智能電網(wǎng)的開發(fā)建設(shè)標志著我國第三代電網(wǎng)建設(shè)開始，與發(fā)達國家基本上處于同一起跑線。

第三代電網(wǎng)也就是現(xiàn)代電網(wǎng)，同時也是廣義的智能電網(wǎng)。是一百年來第一、二代電網(wǎng)技術(shù)在新形勢下的傳承和發(fā)展，未來40年，我國電網(wǎng)發(fā)展要完成第二代電網(wǎng)向第三代電網(wǎng)的過渡，逐步實現(xiàn)大型電源與分布式電源相結(jié)合、骨干電網(wǎng)與微電網(wǎng)結(jié)合的電網(wǎng)格局。

要發(fā)展第三代電網(wǎng)，需要在五個方面進行研究開發(fā)。第一是新材料、新元件、新器件，為電網(wǎng)提供高效節(jié)能環(huán)保的電網(wǎng)裝備是現(xiàn)代電網(wǎng)發(fā)展的基礎(chǔ)；第二是新型輸電技術(shù)，大容量、低損耗、環(huán)境友好的輸電技術(shù)，包括特高壓輸電、超導(dǎo)輸電、地下管道輸電等；第三是大規(guī)模可再生能源電力，包括集中式、分布式能源的接入；第四是基于先進傳感、通信、控制、計算、仿真技術(shù)的電網(wǎng)智能化調(diào)度和運行控制，是實現(xiàn)高效可靠電網(wǎng)的保證；第五是智能化的配用電系統(tǒng)，實現(xiàn)電力需求側(cè)響應(yīng)和分布式能源、電動汽車、儲能裝置接入以及覆蓋城鄉(xiāng)的能源電力信息綜合服務(wù)體系。

國家電網(wǎng)公司提出電網(wǎng)到2030年的技術(shù)路線圖，要實現(xiàn)從第二代電網(wǎng)向第三代電網(wǎng)過渡期間的關(guān)鍵技術(shù)，包括特高壓交直流輸電技術(shù)、智能輸變電技術(shù)、新型電力電子器件和應(yīng)用技術(shù)、超大規(guī)模交直流混聯(lián)電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制技術(shù)、電網(wǎng)調(diào)度的全局優(yōu)化和協(xié)調(diào)控制技術(shù)、先進大容量儲能技術(shù)等。

智能電網(wǎng)帶來的理念變革

中國工程院院士 余貽鑫

發(fā)展智能電網(wǎng)不僅是單純的技術(shù)問題，這中間還涉及許多新的理念。智能電網(wǎng)的特點是電力和信息的雙向互動，以便建立高度自動化的和廣泛分布的能量交換。為了實時地交換信息和設(shè)備層次上的動態(tài)平衡，把分布式計算和通信的優(yōu)勢引入電網(wǎng)。

與智能電網(wǎng)相關(guān)的技術(shù)非常之廣，它的一個目標就是要像10年前興起的互聯(lián)網(wǎng)一樣，催生新的技術(shù)和商業(yè)模式，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)革命。發(fā)展智能電網(wǎng)的核心原則是要考慮我們所從事的工作是否適用于市場，是否激勵了用戶，是否實現(xiàn)了資產(chǎn)優(yōu)化，是否高效運行。因此，對智能電網(wǎng)的總體設(shè)想是：智能化、高效、包容、激勵、重視質(zhì)量和抗干擾能力等。

我們可以把智能電網(wǎng)相關(guān)的技術(shù)分為三類，即智能電網(wǎng)技術(shù)、智能電網(wǎng)可帶動的技術(shù)和為智能電網(wǎng)創(chuàng)建平臺的技術(shù)。智能電網(wǎng)可帶動的技術(shù)包括風力發(fā)電機組、插件式的電動汽車、光伏發(fā)電裝置、綠色節(jié)能建筑和智能家電等。為智能電網(wǎng)創(chuàng)建平臺的技術(shù)包括綜合的通信技術(shù)、傳感和測量技術(shù)、應(yīng)用超導(dǎo)技術(shù)、儲能技術(shù)、電力電子技術(shù)和診斷技術(shù)方面等最新研究成果，這些技術(shù)用以增強人類決策，使電網(wǎng)運行和管理人員對系統(tǒng)內(nèi)在的問題具有清晰的了解。

智能電網(wǎng)將把一個集中式的、生產(chǎn)者控制的電網(wǎng)，轉(zhuǎn)變成大量分布式的和與更多的消費者互動的電網(wǎng)。我們把工業(yè)界最好的技術(shù)應(yīng)用于電網(wǎng)，以加速智能電網(wǎng)的實現(xiàn)。電網(wǎng)變遷的過程，必將改變整個行業(yè)的業(yè)務(wù)模型，且對所有利益相關(guān)者都有利，以推進智能電網(wǎng)更好地向縱深發(fā)展。

在我國實施智能電網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略，不僅能使我們獲得高安全、高可靠、高質(zhì)量、高效率和價格合理的電力供應(yīng)，還能提高國家的能源安全、改善環(huán)境、推動可持續(xù)發(fā)展，同時能夠激勵市場與創(chuàng)新，從而提高國家的國際經(jīng)濟競爭力。

當前，我國需要出臺能夠推動電力市場更合理配置資源并激勵企業(yè)加大對智能電網(wǎng)投入的新法規(guī)，其中包括實施峰谷電的差別電價，使“電能”作為商品的市場價值得到合理的體現(xiàn)；制定鼓勵分布式電源賣電回電網(wǎng)的政策及保證電網(wǎng)公司回收智能電網(wǎng)投資成本的政策。