未來電網
綠色、安全與經濟必須考量
資源緊張、環(huán)境污染、氣候變化，這三大人類共同面對的問題，不斷加劇著生存的緊迫感，也推動世界能源生產消費轉型的巨輪加速轉動。關于能源變革的呼吁由來已久，小到個人的節(jié)約行為，大到國家的發(fā)展戰(zhàn)略，走綠色可持續(xù)發(fā)展的道路已經達成全球共識。在剛剛開幕的里約奧運會的開幕式上，當寓意森林的綠色五環(huán)緩緩從地面“長出”時，我們都能感受到一個國家對于綠色發(fā)展的深刻認知和熱切呼喚。
會議上，江蘇電網今夏負荷屢創(chuàng)新高的消息獲得關注。得益于特高壓工程，西部的清潔電不斷地輸送到江蘇這個負荷大省。有數據表明，江蘇使用的每4度電中，就有1度電是來自西部的清潔電。
“來的是遠方清潔電，使本地煤電發(fā)電量減少，意味著霧霾也相應減少了四分之一。”聽到這個消息，國網電力科學研究院名譽院長、中國工程院院士薛禹勝非常欣喜，“這一切如果沒有堅強電網的支撐，不可能實現長距離電能傳輸。輸電線路太重要了，怎樣做好維護工作，使它在任何情況下都不會影響民眾用電需求，是值得研究的問題。”
毫無疑問，可再生能源已經進入人們的生活。屋頂上的光伏板，海邊建起的風電場，當越來越多“不聽話”的可再生能源發(fā)電接入電網，對未來電網運行的安全穩(wěn)定性提出了更高的要求。
“隨著人口增長、電動汽車和可再生能源的發(fā)展，需要建設更具彈性、安全、可靠、高效的電網，以滿足社會經濟可持續(xù)發(fā)展的需要?！彪姎馀c電子工程師學會電力與能源協會秘書長、美國聯邦能源監(jiān)管會高級顧問卞建華說。
如何在輸配系統(tǒng)中有效使用可再生能源？如何更好地實現可再生能源電力的遠程輸送？如何可靠和高效地管理微網？儲能如何為可再生能源的間歇性提供完整的解決方案？配電系統(tǒng)運營商的福利和條件是什么？這些將是未來電網面臨的問題。
對未來大電網安全性與經濟性的關注，是此次會議的重頭戲。專家們介紹了許多前沿技術，用于降低多種電源接入電網后帶來的風險。美國工程院院士安然˙博斯從輸電、配電、用電三個層面提出為保障電力系統(tǒng)經濟可靠運行需執(zhí)行的相應措施；英國曼徹斯特大學教授弗拉基米爾˙特茲亞分享了英國電力系統(tǒng)大停電的防御對策；德國TUV萊茵集團專家德克˙羅伊夫斯特克分享了德國智能電網通信、信息安全和檢測的相關經驗……
仿真技術、數據建模、綜合防御體系、虛擬同步機等技術支撐讓電網更加靈敏和智能，技術的成熟也為可再生能源開發(fā)及使用成本的降低奠定了基礎。
“應該不斷降低成本，使可再生能源發(fā)電與煤電價格相比具有同等競爭力?！毖τ韯僭菏勘硎?，安全性和經濟性是必須考量的因素，舉例來說，現在美國的光伏發(fā)電約4美分1度電，如果價格進一步降低，將給可再生能源帶來更大的發(fā)展空間。
因地制宜
一攬子解決方案更受歡迎
智能電網概念起源于美國，其重點在于提升電網安全可靠性，歐洲注重可再生能源接入的環(huán)保問題，韓國則借用IT技術優(yōu)勢推動“綠色電力IT”項目。相比之下，我國則是以特高壓電網為骨干網架、各級電網協調發(fā)展的堅強電網為基礎，利用先進的通訊、信息和控制技術，構建以信息化、自動化、數字化為特征的堅強智能電網。
雖然側重點不同，但各國都根據本國實際情況，探索最合適的未來電網發(fā)展道路。
以巴西為例，與中國一樣，巴西也存在著能源中心與負荷中心分布不均衡的狀況。巴西里約熱內盧聯邦大學教授毛里齊奧˙阿雷德斯表示，這種能源資源稟賦決定了大容量遠距離交直流輸電技術在巴西電網中的必要性，由此帶來的電網保護和調度運行控制問題，則是他們重點研究的方向。
在英國，大規(guī)模分布式能源接入電網后，電網運營者同樣面臨著頻率管理、電壓管理等方面的挑戰(zhàn)。英國國家電網公司代表張勝祥分析了未來電網運行框架，提出由調度機構協調全網所有資源來滿足電力系統(tǒng)的要求，給出需求側管理、提高發(fā)電靈活性、電網互聯等解決方案。
在中國，國家電網公司在可再生能源技術方面的實踐，給國際電工委員會前副主席恩諾˙里斯留下了深刻印象?！皣绎L光儲輸示范工程中，各種不同的儲能系統(tǒng)安裝在實驗室里，通過對比分析確定其適合發(fā)展的領域，這確實令人印象深刻?！?/p>
隨著智能電網技術實踐逐步落地，人們充分認識到，這將是未來解決能源問題的關鍵點，它將以最小的環(huán)境和資源成本，更加高效、便捷地滿足日益增長的電力需求。同時，智能電網是環(huán)環(huán)相扣的復雜整體，只有多種技術共同發(fā)展，不斷探究各種可能性，才能更好地適應未來變化。
“在我看來，儲能是未來電網非常重要的一門技術，不知道這個問題您怎么看？”會議上，面對觀眾的提問，美國國家可再生能源實驗室電力系統(tǒng)工程中心主任本˙克羅伯斯基傳遞了這樣一個理念，他認為儲能的確是未來電網解決方案中的一種，但卻不是唯一的解決方案。作為研究人員，應全面考量各種可能性，選出最合適的電網解決方案。這與薛禹勝院士的觀點不謀而合。
“解決能源問題不是單靠某種解決方案就能實現的。”薛禹勝院士在接受采訪時表示，當前電網發(fā)展面臨諸多挑戰(zhàn)，比如多種電源出力平衡與互補的問題，提升負荷預測能力的問題及電動汽車如何更加智能化、雙向互動的問題。他表示，未來電網的變革性發(fā)展，必須形成一個全面的解決方案，將所有可能應用的技術充分融合，同時用盡可能小的經濟成本，發(fā)掘電網發(fā)展的更多可能性。
創(chuàng)新探索
讓智能電網走在世界前列
當前，中國全面實施創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略，提出建設世界科技強國的目標，中國倡導推動構建全球能源互聯網，在世界范圍引起廣泛關注，形成重要共識。能源互聯的大趨勢，為清潔能源快速發(fā)展帶來機遇，也促進相關技術研究和國際交流的廣泛開展。
“在大電網運行控制方面，中國已經走在世界前列?！蹦先鸺瘓F負責人在接受采訪時自信滿滿。這源于技術創(chuàng)新的底氣。本次會議依托的南瑞集團國家重點實驗室是我國第一個智能電網保護與運行控制方面的重點實驗室，圍繞繼電保護、安全穩(wěn)定、智能調度和變電站自動化等四個方向，攻克了智能電網諸多關鍵技術和運行中的重大技術難題。
今年7月，由南瑞集團承擔的我國首個系統(tǒng)保護試點工程——“華東電網頻率緊急協調控制系統(tǒng)”投入運行，有效保障了華東電網汛期西南清潔能源大送電期間的安全穩(wěn)定運行。以該項目在江蘇實施的國內首套大規(guī)模源網荷友好互動系統(tǒng)為例，將大電網的事故應急處理時間從原先的分鐘級提升至國際領先的毫秒級，傳統(tǒng)電網緊急事故情況下“一刀切”停電的時代一去不復返。
技術創(chuàng)新讓電網更加安全與智能。近年來，國家電網公司大力推動全球能源互聯網構建，持續(xù)開展全球能源互聯網核心技術研究，電網安全穩(wěn)定控制、大電網運行狀態(tài)感知和故障診斷等技術取得重大進展。實現電網實時監(jiān)測從穩(wěn)態(tài)到動態(tài)、電網分析從離線到在線、電網控制從單獨到協同、電網調度從局部到全局的重要技術進步。
同時，在長距離大容量輸電技術上，中國也處于世界領先水平。“超高壓和特高壓直流輸電在中國的長距離輸電中已經廣泛應用，最高電壓等級已達1100千伏?！眹摇扒擞媱潯睂＜也芫硎?，中國已經掌握了特高壓直流和VSC直流大部分應用和測試技術，中國提出的全球和洲際能源互聯也已展開工作。
技術創(chuàng)新的豐碩成果，是國際交流合作繁榮局面的保證。在IEC標準制定方面，中國身影非?；钴S。國際電工委員會前副主席恩諾˙里斯在演講中提到的數字令人記憶猶新，迄今約有400位中國專家參與了IEC標準化工作。
未來的電網究竟什么樣，在技術蓬勃發(fā)展的今天，任何可能性都存在。傳統(tǒng)電網的蛻變，需要一個過程。但我們相信，通過各方努力，未來電網終將以安全、清潔、高效、智能的姿態(tài)，為人們送上更加便捷貼心的服務，引領人類在可持續(xù)發(fā)展的綠色道路上不斷前行。
