未來電網(wǎng)和電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展前景
發(fā)布時(shí)間：2014-06-13 08:51 來源：華電國威
20世紀(jì)末至本世紀(jì)初，伴隨著全球氣候變化加劇和傳統(tǒng)能源日漸枯竭，一場新的能源革命悄然興起。節(jié)能，提高化石能源的清潔高效利用水平，以可再生能源逐步替代化石能源，實(shí)現(xiàn)可再生能源(水能、風(fēng)能、太陽能、地?zé)崮�、生物質(zhì)能等)和核能等清潔能源在一次能源生產(chǎn)和消費(fèi)中占更大份額，建立可持續(xù)發(fā)展的能源系統(tǒng)，是這一新能源革命的主要目標(biāo)。
可再生能源、核能以及化石能源的清潔利用絕大部分要通過轉(zhuǎn)化為電能來實(shí)現(xiàn)。在新能源革命條件下，電網(wǎng)的重要性日益突出，電網(wǎng)將成為全社會(huì)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)使命的變化主要有如下4點(diǎn)：(1)接收大規(guī)模集中式和分布式可再生能源電力，成為新能源電力的輸送和分配網(wǎng)絡(luò);(2)與分布式電源、儲(chǔ)能裝置、能源綜合高效利用系統(tǒng)有機(jī)融合、雙向互動(dòng)，提高終端能源利用效率，成為靈活、高效的智能能源網(wǎng)絡(luò);(3)具有極高的供電可靠性，基本排除大面積停電風(fēng)險(xiǎn)，成為安全、可靠的能源電力供應(yīng)系統(tǒng);(4)與信息通信系統(tǒng)廣泛結(jié)合，成為集能源、電力、信息為一體的綜合服務(wù)體系。
電網(wǎng)(廣義的電網(wǎng)即電力系統(tǒng))作為現(xiàn)代工業(yè)文明的產(chǎn)物，經(jīng)歷了100多年的發(fā)展�？v觀世界電網(wǎng)的發(fā)展歷史和未來電網(wǎng)使命的變化，按其不同階段的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)特征區(qū)分，可分為三代電網(wǎng)。第一代電網(wǎng)是二戰(zhàn)結(jié)束前的小電源、低電壓、小電網(wǎng)，是電網(wǎng)的興起階段。第二代電網(wǎng)是二戰(zhàn)后至上世紀(jì)末發(fā)展的大機(jī)組、超高電壓、大規(guī)�；ヂ�(lián)電網(wǎng)，是電網(wǎng)的規(guī)模化發(fā)展階段。第二代電網(wǎng)嚴(yán)重依賴化石能源，大電網(wǎng)的安全風(fēng)險(xiǎn)難以基本消除，是不可持續(xù)的電網(wǎng)發(fā)展模式。未來電網(wǎng)就是第三代電網(wǎng)。第三代電網(wǎng)是一、二代電網(wǎng)在新能源革命條件下的傳承和發(fā)展，支持大規(guī)模新能源電力，大幅降低大電網(wǎng)的安全風(fēng)險(xiǎn)，并廣泛融合信息通信技術(shù)，是電網(wǎng)的可持續(xù)化、智能化發(fā)展階段。
當(dāng)前我國能源和電力面臨發(fā)展轉(zhuǎn)型的新階段。從現(xiàn)在起到2050年將是我國電網(wǎng)由第二代向第三代轉(zhuǎn)型的過渡期。與電源的轉(zhuǎn)型相配合，電網(wǎng)發(fā)展總體上將是朝向國家骨干輸電網(wǎng)與地方輸配電網(wǎng)、微網(wǎng)相結(jié)合的模式，既能適應(yīng)水能、風(fēng)能、太陽能發(fā)電等大規(guī)�？稍偕茉措娏σ约扒鍧嵜弘�、核電等集中發(fā)電基地的電力輸送、優(yōu)化和間歇性功率相互補(bǔ)償?shù)男枰�，也能適應(yīng)對分布式能源電力開放、促進(jìn)微網(wǎng)發(fā)展、提高終端能源利用效率的需求。
從現(xiàn)在至2030年的中期階段，我國輸電骨干網(wǎng)仍將基本保持超/特高壓交直流輸電網(wǎng)模式，即2020~2030年的輸電骨干網(wǎng)，在形態(tài)上應(yīng)是超大規(guī)模超/特高壓交直流混聯(lián)的復(fù)雜電網(wǎng)。多端直流輸電技術(shù)、FACTS及VSC-HVDC等電力電子技術(shù)將得到較廣泛應(yīng)用，儲(chǔ)能技術(shù)有可能取得較大進(jìn)展，為后期電網(wǎng)的轉(zhuǎn)型奠定技術(shù)基礎(chǔ)。
2030~2050年，隨著我國西南大規(guī)模水電、西部和北部大規(guī)模風(fēng)電及巨型荒漠太陽能電站、東部沿海海上風(fēng)電等可再生能源電力的集中開發(fā)，具有間歇性、波動(dòng)性電源的比重不斷提高，在全國范圍內(nèi)建設(shè)靈活可控、低損耗、高可靠性的跨大區(qū)超級輸電網(wǎng)絡(luò)，將為大范圍資源優(yōu)化配置和相互補(bǔ)償所必需。在這一階段，技術(shù)發(fā)展的積累和突破有可能對輸電網(wǎng)模式產(chǎn)生革命性的影響。根據(jù)技術(shù)突破程度的不同，可能有兩種模式：一是延續(xù)目前發(fā)展的超/特高壓交直流輸電網(wǎng)模式;二是多端高壓直流輸電網(wǎng)(超導(dǎo)或常規(guī)導(dǎo)體)模式。后者更依賴于相關(guān)先進(jìn)技術(shù)的重大突破、必要性和技術(shù)經(jīng)濟(jì)的優(yōu)越性。在這一時(shí)期，基于高性能電力電子設(shè)備的多端高壓直流輸電網(wǎng)技術(shù)業(yè)已成熟，高溫超導(dǎo)輸電技術(shù)有可能取得新的突破，為建設(shè)基于常規(guī)導(dǎo)體線路和設(shè)備或基于高溫超導(dǎo)體線路和設(shè)備的超級直流輸電網(wǎng)提供技術(shù)條件。
未來能源電力結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型對配電系統(tǒng)發(fā)展的影響更為顯著，其中配電網(wǎng)運(yùn)行的外部環(huán)境有以下幾個(gè)突出特點(diǎn)：(1)大量電動(dòng)汽車充放電設(shè)施將會(huì)接入配電系統(tǒng);(2)分布式電源、儲(chǔ)能系統(tǒng)與微網(wǎng)將會(huì)在配電系統(tǒng)中大規(guī)模存在;(3)能源消費(fèi)模式將會(huì)因用戶與配電系統(tǒng)間靈活互動(dòng)機(jī)制的建立而改變;(4)配電系統(tǒng)將會(huì)成為電力、能源、信息綜合服務(wù)的綜合技術(shù)平臺(tái);(5)先進(jìn)的信息網(wǎng)絡(luò)、傳感網(wǎng)絡(luò)及物聯(lián)網(wǎng)將在配電系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用。
基于上述電網(wǎng)和電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展趨勢的判斷以及建設(shè)第三代電網(wǎng)的需求，提出近期必須開展研究的10項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域：(1)大規(guī)模新能源與可再生能源電力友好接入技術(shù)(含分布式);(2)大容量輸電技術(shù);(3)先進(jìn)傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù);(4)電力通信與信息技術(shù);(5)大容量儲(chǔ)能技術(shù);(6)新型電力電子器件及應(yīng)用技術(shù);(7)電網(wǎng)先進(jìn)調(diào)度、控制與保護(hù)技術(shù);(8)電力系統(tǒng)先進(jìn)計(jì)算仿真技術(shù);(9)智能配電網(wǎng)和微網(wǎng)技術(shù);(10)智能用電技術(shù)。
鑒于智能電網(wǎng)相關(guān)議題已在2011年的香山會(huì)議中討論，本次會(huì)議的中心議題主要圍繞未來電網(wǎng)發(fā)展模式、新型輸電方式和輸電線路、超導(dǎo)電力及其發(fā)展前景、未來電力系統(tǒng)中的儲(chǔ)能技術(shù)、新型電力電子技術(shù)器件和裝備、新型輸變電裝備技術(shù)等內(nèi)容展開。這些新技術(shù)的發(fā)展將對未來電網(wǎng)的發(fā)展產(chǎn)生重大影響。
