未來(lái)電網更具柔性化(huà)特征
發布時(shí)間：2015-09-16 08:58 來(lái)源：華電國威
“全球能源互聯網是以特高(gāo)壓電網爲骨幹網架、以輸送清潔能源爲主導、全球互聯泛在的(de)堅強智能電網。”基于人(rén)類面臨的(de)環境、氣候、能源供應等事關可(kě)持續發展的(de)現實問題，國家電網公司董事長(cháng)劉振亞提出了(le)全球能源互聯網戰略構想。堅強智能電網如何支撐全球能源互聯網、助力能源轉型?我們已經具備哪些技術優勢、未來(lái)又将在哪些方面開展重點研發和(hé)突破?
國網智能電網研究院是國内首家專業從事智能電網關鍵技術和(hé)設備開發的(de)高(gāo)端研發機構，在特高(gāo)壓、智能電網等方面取得(de)了(le)一系列重大(dà)創新成果。結合全球能源互聯網構想的(de)提出，您是否能談一談相關領域未來(lái)的(de)研究趨勢?
确定研究領域，再明(míng)确關鍵問題，然後制定技術路線并進行技術攻關。這(zhè)符合劉振亞董事長(cháng)強調的(de)“創業、創新、創造”“三創”的(de)要求。國網智研院以領先性、突破性、創新性爲導向，以“三創一化(huà)”爲特征(原創、首創、獨創、物(wù)化(huà))，重點圍繞直流輸電、電力電子、信息通(tōng)信、計算(suàn)及應用(yòng)、電工新材料、電力系統電力電子器件及應用(yòng)、智能感知與量測、能源轉化(huà)與新型儲能等智能電網關鍵技術領域開展基礎性、前瞻性、戰略性研究和(hé)相關支撐服務。在特高(gāo)壓、泛在智能電網、清潔能源這(zhè)三個(gè)重要領域，智研院均有涉及。
根據公司“十三五”規劃，要加快(kuài)構建特高(gāo)壓骨幹網架。我國主網不斷升級，特高(gāo)壓直流和(hé)交流技術需要進一步提升和(hé)完善。在常規直流方面，智研院成功研制了(le)擁有全部自主知識産權的(de)±800kV/5000A特高(gāo)壓直流換流閥及閥控設備，打破了(le)跨國公司近50年的(de)核心技術壟斷，成功應用(yòng)于錦屏至蘇南(nán)、哈密至鄭州、溪洛渡至浙西和(hé)靈州至紹興特高(gāo)壓直流輸電工程中;掌握了(le)±1100kV/12GW特高(gāo)壓直流換流閥的(de)成套設計技術，也(yě)具備了(le)工程應用(yòng)條件，将進行推廣應用(yòng)。
實現能源互聯，柔性直流是關鍵技術之一。與常規直流相比，柔性直流的(de)巨大(dà)優勢在于能夠獨立控制有功和(hé)無功功率，更好地連接弱網與強網。目前我們已經成功研制了(le)世界上首個(gè)±320kV/1000MW柔性直流換流閥及閥控系統，年底将在廈門柔性直流輸電重大(dà)科技示範工程中投運。下(xià)一步，我們将建設電壓等級最高(gāo)、輸電容量最大(dà)的(de)柔性直流工程。更高(gāo)電壓等級的(de)柔性直流技術發展，将解決直流組網的(de)問題，比如，大(dà)規模開發的(de)新能源可(kě)以通(tōng)過柔直技術組網，集中送出。未來(lái)點對(duì)點的(de)電力輸送也(yě)可(kě)以用(yòng)柔性直流技術替代常規直流的(de)應用(yòng)，徹底解決換相失敗問題，這(zhè)對(duì)電網控制、對(duì)清潔能源的(de)送出都将帶來(lái)極大(dà)利好。爲了(le)使直流電網能夠安全運行，智研院成功研制了(le)世界上首個(gè)200千伏的(de)高(gāo)壓直流斷路器，目前已通(tōng)過技術鑒定，準備進行示範應用(yòng)。
在交流電網方面，需要進一步開展交流電網控制研究，要關注靈活交流輸電問題。我們最近提出的(de)柔性變電站，其優勢在于：第一，一般的(de)變電站對(duì)潮流沒有控制，而柔性變電站對(duì)潮流的(de)進出都可(kě)以控制;第二，柔性變電站具有儲能功能，能夠對(duì)有功、無功起到支撐作用(yòng);第三，能夠對(duì)電能質量進行隔離，避免高(gāo)壓、低壓之間的(de)諧波互相傳遞。這(zhè)将豐富電網調度運行控制手段，給未來(lái)電網運行方式靈活性、穩定性帶來(lái)新的(de)變化(huà)，提高(gāo)電網資産利用(yòng)率，它的(de)影(yǐng)響将是多(duō)方面的(de)。
無論交流還(hái)是直流，新技術的(de)研發基礎是電力電子器件及封裝技術的(de)不斷優化(huà)提升，由此來(lái)改善設備性能，讓電網更加柔性可(kě)控。
您剛才談了(le)有關特高(gāo)壓的(de)關鍵技術。特高(gāo)壓是全球能源互聯網的(de)骨幹，泛在智能電網是支撐平台。您認爲智能電網下(xià)一步發展中有哪些關鍵點?
泛在智能電網需要實現的(de)是信息與物(wù)理(lǐ)的(de)高(gāo)度融合，以及信息與信息系統之間的(de)高(gāo)度融合。實際上，我們目前的(de)電網在某些方面，如配網自動化(huà)、調度自動化(huà)已經實現了(le)信息與物(wù)理(lǐ)的(de)融合，但是在其他(tā)方面的(de)融合程度還(hái)不夠高(gāo)。其中包括數據平台的(de)融合研究、功能規範的(de)統一、芯片的(de)研發等等。
比如測量方面。通(tōng)過信息物(wù)理(lǐ)融合來(lái)解決電網對(duì)自然環境、社會環境的(de)測量，然後通(tōng)過大(dà)數據、雲計算(suàn)等先進的(de)計算(suàn)方法，使測量的(de)實時(shí)性、準确性提高(gāo)。
比如通(tōng)過雷電監測系統能夠有效支撐調度系統的(de)控制、預測。此外，輸變電領域還(hái)有氣象系統、狀态監測系統、調度自動化(huà)系統等多(duō)個(gè)系統，對(duì)這(zhè)些系統進行大(dà)數據分(fēn)析并快(kuài)速診斷，可(kě)以預測線路故障，調整運行方式，有助于更好地避免大(dà)電網的(de)波動，使電網的(de)安全調度更有依據。
另一個(gè)非常關鍵的(de)技術就是儲能。關于儲能問題，目前的(de)誤區(qū)在于專注于怎樣儲，而忽略了(le)怎麽用(yòng)。對(duì)于儲能的(de)發展應該重視兩個(gè)方面，一個(gè)是效率與成本，另一個(gè)是從儲到放的(de)能量轉化(huà)速度。
請您具體闡釋一下(xià)，在儲能的(de)未來(lái)發展中，這(zhè)兩個(gè)方面的(de)重要性将如何體現?
第一，儲能的(de)效率提升與成本降低，體現在能否實現商業化(huà)應用(yòng)。目前的(de)儲能設備成本仍然很高(gāo)。第二，從儲到放的(de)能量轉化(huà)，這(zhè)個(gè)速度可(kě)能需要以秒級計算(suàn)，甚至需要超能量釋放。電網需要旋轉備用(yòng)，目前主要是火電。将來(lái)如果大(dà)規模儲能從技術上解決了(le)上述兩個(gè)問題，就可(kě)以大(dà)大(dà)降低作爲電網的(de)事故旋轉備用(yòng)的(de)火電機組數量。大(dà)規模的(de)區(qū)外輸電、清潔能源包括海上風電等等，都可(kě)以用(yòng)儲能來(lái)支撐，有利于環境保護。
不要小看分(fēn)布式儲能，尤其是對(duì)于商業用(yòng)戶，晚上的(de)時(shí)間段無需用(yòng)能，如果晚上儲能、白天用(yòng)能的(de)話(huà)，用(yòng)電的(de)總成本就會更便宜。這(zhè)種分(fēn)布式儲能還(hái)可(kě)以進行冷(lěng)、熱(rè)、儲三聯動，循環起來(lái)，綜合效益就上去了(le)，對(duì)電網也(yě)能起到削峰填谷的(de)作用(yòng)。
城(chéng)市裏的(de)分(fēn)布式儲能與調度系統安全接入後，還(hái)可(kě)以在電網遇到緊急事故時(shí)提供應急支撐，這(zhè)是對(duì)電網的(de)巨大(dà)支持。另外，商業區(qū)自成微網，遇到緊急故障或事故時(shí)，釋放儲能可(kě)以支持自身的(de)基本照(zhào)明(míng)等需求，給應對(duì)突發事件赢得(de)時(shí)間，對(duì)整個(gè)城(chéng)市來(lái)說能減少危害性，也(yě)有利于公共安全和(hé)穩定。
可(kě)以說，未來(lái)的(de)智能電網，儲能是關鍵。儲能不能局限于一種類型，在清潔能源、分(fēn)布式用(yòng)戶端、配網側，包括主網等不同的(de)領域，儲能用(yòng)法不同，比例不同。怎樣使儲能在全社會、全網層面更加合理(lǐ)、經濟的(de)使用(yòng)?儲能需要從這(zhè)個(gè)角度來(lái)分(fēn)析和(hé)規劃，而不是就事論事，碎片化(huà)地隻談一兩種技術。智能電網的(de)發展趨勢，就是讓電網的(de)整個(gè)網絡連接更柔性、更可(kě)控，儲能就要發揮更大(dà)的(de)作用(yòng)。
另外一點是對(duì)能源轉化(huà)的(de)理(lǐ)解。今年6月(yuè)，劉振亞董事長(cháng)訪問美(měi)國斯坦福大(dà)學，與專家教授交流了(le)有關能源利用(yòng)的(de)思路，闡述了(le)全球能源互聯網構想。在全球能源互聯網構想下(xià)，将全球富餘的(de)電能進行時(shí)差分(fēn)布以後，多(duō)餘的(de)電能就可(kě)以參與轉化(huà)成其他(tā)形式能源。未來(lái)的(de)能源系統，要提升能源交互轉化(huà)的(de)能力，能源互聯網就是需要各種能源之間互相支撐。
不同能源之間的(de)轉化(huà)，譬如氫能源，可(kě)以用(yòng)電來(lái)制氫，氫又可(kě)以儲能，儲能又能發電支撐電網，這(zhè)就是一個(gè)能源轉化(huà)、相互支撐的(de)過程。因此，未來(lái)，要高(gāo)效規模化(huà)電-熱(rè)(冷(lěng))、電-氫能源轉化(huà)、碳捕捉、電制甲烷及汽柴油合成和(hé)新能源電力的(de)海水(shuǐ)淡化(huà)及冷(lěng)熱(rè)氫聯産等技術，爲電網與熱(rè)力網、天然氣網等不同能源網絡之間的(de)柔性互聯，能源的(de)大(dà)規模、網絡化(huà)轉換、存儲和(hé)高(gāo)效利用(yòng)提供技術支撐。在未來(lái)的(de)能源系統中，多(duō)種能源的(de)融合交互應用(yòng)将帶來(lái)巨大(dà)的(de)綜合效益，有效降低用(yòng)能成本。
信息安全問題也(yě)非常重要，它是一個(gè)博弈，永無止境。在發展全球能源互聯網中，信息安全更是重中之重。這(zhè)方面投入應該是持續的(de)。
互聯網+”是一個(gè)熱(rè)詞，您認爲互聯網技術對(duì)智能電網建設起到了(le)怎樣的(de)作用(yòng)?
其實電網系統很早就具有了(le)互聯網特征，實際上調度自動化(huà)系統就是一個(gè)互聯網。上千公裏以外的(de)發電機組隻要并上網，就開始由調度自動化(huà)系統自動控制。應該說電網的(de)自動化(huà)程度已經是相當高(gāo)了(le)。但未來(lái)要進一步實現智能化(huà)，其特征應該更加柔性，讓電網更可(kě)控、可(kě)調。實現了(le)這(zhè)一點，電力系統整體的(de)經濟性、資産利用(yòng)率就會更高(gāo)。
