由清華大學(xué)和國家能源互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)及技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟共同主辦的“2018國家能源互聯(lián)網(wǎng)大會”于11月6日在北京西郊賓館召開。大會以“推示范、求共贏、促發(fā)展”為主題，總結(jié)2018年能源互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，明確2019年行業(yè)重點攻關(guān)任務(wù)和目標(biāo)，為相關(guān)企事業(yè)推進能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)進程指引方向。

中國科學(xué)院院士、中國電科院名譽院長周孝信出席大會并發(fā)表題為“新一代電力系統(tǒng)與能源互聯(lián)網(wǎng)”的主旨演講。

以下是演講文字。

周孝信：今天給大家匯報的內(nèi)容是“新一代電力系統(tǒng)與能源互聯(lián)網(wǎng)”。

回顧電力系統(tǒng)發(fā)展的歷史，從100多年前電力剛開始發(fā)生的時候，電力系統(tǒng)分成三代。第一代是小機組、低電壓、小電網(wǎng)、小規(guī)模。第二代是大機組、超高壓、大電網(wǎng)，這是對二十世紀(jì)七十年代的中國來說的。到二十一世紀(jì)三四十年、四五十年的時間。第三代是本世紀(jì)初開始，特點是可再生能源和清潔能源，主干電網(wǎng)和區(qū)域配網(wǎng)、微網(wǎng)結(jié)合。這是七八年前總結(jié)的電網(wǎng)發(fā)展趨勢，我們叫第三代電網(wǎng)，這個概念就是電力系統(tǒng)的概念。第三代電力系統(tǒng)是100多年來第一、二代電力系統(tǒng)的傳承和發(fā)展，是新形勢下推動能源轉(zhuǎn)型發(fā)展，構(gòu)成能源核心的新一代電力系統(tǒng)。

第三代電網(wǎng)主要特征有四方面。第一是高比例的可再生能源的電力系統(tǒng)。第二是高比例電子電力裝備的電力系統(tǒng)，第三是多能互補的綜合能源系統(tǒng)，第四是信息物理融合系統(tǒng)。

第一是高比例的可再生能源電力系統(tǒng)。經(jīng)過這些年大力發(fā)展，中國新能源的裝機比例在有一些省份很高了。右下邊的圖可以看到，甘肅可再生能源裝機容量的比重達(dá)49%。內(nèi)地一些省份也逐步在上升，這個是一個很大的進展。

從未來發(fā)展來看，它還是會發(fā)展很快的。可再生能源的發(fā)展情況，包括分布式、集中式加起來比例會逐步提高。右下角的圖有兩個曲線，一個紅顏色、一個綠顏色。紅色的是太陽能光伏發(fā)電的電量占比，2050年占26.7%，而風(fēng)電占21.3%，總的67.4%是可再生能源的電量。這個是簡單的一個模型估算的結(jié)果。

第二個特點是高比例電力電子裝備的電力系統(tǒng)。首先是風(fēng)光快速發(fā)展，占電網(wǎng)的比例高，從容量看，右下角的圖，2015年-2050年我國電網(wǎng)裝機的趨勢也是一個紅線，一個藍(lán)線。2050年的太陽能裝機占41%，風(fēng)電占比27%，這也是很簡單的模型估算的結(jié)果。當(dāng)然這些新能源的接入都要依靠電力電子裝備，變流器等這些接到電網(wǎng)里面去。

還有一個直流輸電，特高壓直流輸電有大發(fā)展。2010年以來一共先后投產(chǎn)了12條特高壓直流輸電，現(xiàn)在還有一條沒有正式投運，是準(zhǔn)東到皖南，從新疆準(zhǔn)噶爾每天到安徽，這個是1100伏的。這個對電網(wǎng)影響非常大，而且將來的容量還要繼續(xù)增大，線路還要繼續(xù)往前投。所以對電力電子裝備在電力系統(tǒng)的比例會越來越高。還有一些用戶，比如說民用、工業(yè)、交通各方面，汽車充電，電動汽車等等很多要用電力電子裝置。

第三個特征是多能互補的綜合能源，我們的電力系統(tǒng)要擴展范圍，除了提供電力以外，在多種能源相互互補的情況下還要做一個綜合能源的服務(wù)商，提供熱供冷。還有分兩部分，一個源端基地的綜合能源系統(tǒng)，包括水電、風(fēng)電、太陽能，大量的裝機基地，形成一個綜合能源基地，除了發(fā)電以外，還要提供別的新的能源，包括天然氣等等，它們之間，剛才說的可再生能源之間也要互補，通過電網(wǎng)互補。我們建議在西部建立一個直流輸電網(wǎng)來相互補償。很重要的就是現(xiàn)在大家談的很多的是終端消費綜合能源電力系統(tǒng)，就是互聯(lián)網(wǎng)的示范工程體面提到的多能互補這個范圍。

第四個是信息物理融合的系統(tǒng)。這個不細(xì)說了。

關(guān)鍵技術(shù)歸納為六點。第一點，高效、低成本太陽能風(fēng)能發(fā)電技術(shù)，第二是高效、低成本、長壽命儲能技術(shù)，第三是高可靠、低損耗的電力電子技術(shù)，第四是新一代的電力運行穩(wěn)定與控制技術(shù)，第五是高安全、高效儲運和應(yīng)用技術(shù)，第六是新一代人工智能技術(shù)。

現(xiàn)在每一部分簡單說一說。這是低成本的太陽能發(fā)電技術(shù)，有光伏發(fā)電、風(fēng)能發(fā)電，實際上現(xiàn)在我們包括太陽能熱發(fā)電，在座的有專家在這里，進步也很快。尤其是表現(xiàn)在效率不斷提升，另外成本也迅速下降，這個得益于產(chǎn)業(yè)和企業(yè)家做了大量的工作，在技術(shù)進步的支撐下，我們的成本不斷降低。

再就是高效、低成本、長壽命的儲能技術(shù)。這是技術(shù)的發(fā)展，一個是企業(yè)做大量的工作使我們的成本不斷下降，特別是今年去年和下半年和今年上半年的趨勢，包括電池儲能的技術(shù)發(fā)展很快。

接下來是第三高可靠性、低損耗、電力電子設(shè)備和新型輸電技術(shù)。這個電力電子技術(shù)比較期待國產(chǎn)化的大容量的IGBT，很快能應(yīng)用到可再生能源發(fā)電的大范圍應(yīng)用。再一個期待新一代的電子電力設(shè)備，就是新一代半導(dǎo)體的技術(shù)，它的效率高，耐高溫、耐高壓，很多好的性能，將來會對我們剛才講的直流輸電也好，新能源接入電網(wǎng)也好，會帶來很大的影響，但是現(xiàn)在處于技術(shù)改進的過程中，我們期待它，這是我們搞電力系統(tǒng)非常期待的一個技術(shù)，元器件和裝備能很快用到系統(tǒng)中來。這是剛才說的它的一些好處，碳化硅類的一些好處。

這是輸電側(cè)，有一個進展是氣體絕緣管道，德國的380千伏的，在法蘭克福是2公里還是1公里的地下三線的雙回線都是地下管道輸電，這是絕緣氣體的管道輸送。我們國家也在做，特高壓的，從蘇州到南通，現(xiàn)在已經(jīng)貫通了，還沒有最后完成。還有未來的超導(dǎo)，一個管道里面除了能輸電以外，用氣體來冷卻，一個是用氫氣來冷卻，溫度低。現(xiàn)在我們研究用液化天然氣，是110度溫度和高超導(dǎo)溫度差不多，這樣可以配合起來用，這是一個基礎(chǔ)研究階段。

還有運行控制裝備。現(xiàn)在新能源接入電網(wǎng)以外，使電網(wǎng)特性發(fā)生重大的變化。其中一個變化是所謂的慣性減小，過去的系統(tǒng)慣性是比較大，靠什么？靠同步發(fā)電機，一旦電網(wǎng)擾動以后會放這些能量來平息波動。現(xiàn)在大的直流輸電，現(xiàn)在上海華東地區(qū)有10回大容量的直流輸電大概落到小的四萬平方公里的面積里面。右邊的圖是一個實際的發(fā)生故障之后的一個圖，很快會發(fā)生一個變化，對電網(wǎng)的頻率保持，故障的恢復(fù)都帶來很大的影響。

還有一個是對電壓穩(wěn)定的問題，有震蕩。電力電子裝備的裝置和裝置之間會引起震蕩，電網(wǎng)之間也會引起震蕩，我們記錄了很多的波形，做了很多的分析，目前來說也是有一些解決的辦法，但是對問題，一個是怎么建立理論性的體系，怎么和過去穩(wěn)定的現(xiàn)象有什么差別，還都在做。這個也是直流輸電，柔性直流輸電接到弱的電網(wǎng)里面也會發(fā)生震蕩不穩(wěn)定的現(xiàn)象。

為了新一代電力系統(tǒng)的解決，解決電力電子裝備接進去，大容量的西電東送，造成的這些問題怎么解決？首先要做仿真分析，我們在國家電網(wǎng)的支持下搞了一個新一代的仿真平臺，超級計算機，物理模型和數(shù)字模型混合的仿真系統(tǒng)，這個主要是研究新的現(xiàn)象和問題怎么解決。

第五個是氫能生產(chǎn)和儲運技術(shù)。這個也是受到一些啟發(fā)，因為國內(nèi)很多的單位，很多的單位都想在氫能上有所發(fā)展。從搞電力的人來說，怎么樣制氫？最簡單的是電解水制氫，用西部的棄風(fēng)、棄光來電解水制氫是非常好的事情，能把這些棄掉的電都能用起來。

另外即便是將來棄風(fēng)、棄光都解決了，今年的水平差不多是比去年有很多的改進。即便是這樣，將來可以有一些使棄風(fēng)、棄光很好的解決，但是西部那么大的容量，那么大的潛力，太陽能、風(fēng)能的潛力，把它開發(fā)出來，不一定都是電力輸送，有可能把它用到制氫。如果說找到一個非常經(jīng)濟有效的安全的生產(chǎn)辦法，比如說電解水再進一步改進使效率提升，目前50%、60%。甚至可以就是建這個電源、太陽能、風(fēng)能直接拿來做電解氫，將來運到東部去解決我們的電動汽車，燃料汽車的發(fā)展問題等等。同時也是什么？也是未來假定說我們剛才講可再生能源比例非常大，非常高，但一旦太陽遇到什么連續(xù)多少天的陰天，風(fēng)連續(xù)多少天沒有怎么辦？那個電力系統(tǒng)就支撐不了了，現(xiàn)在的儲能很好，只是解決幾小時的問題，一天的波動。一個星期的波動，兩個星期沒有電的來源的話就不好辦了。所以我們制氫，制天然氣的辦法就可以解決遇到特殊情況下的備用。

能源互聯(lián)網(wǎng)。能源互聯(lián)網(wǎng)是這樣，我從傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)特性和它的局限是什么？傳統(tǒng)電力系統(tǒng)各類一次能源發(fā)電和三聯(lián)供布局的電源結(jié)構(gòu)通過大規(guī)模互聯(lián)的輸配電網(wǎng)，連接千家萬戶使用，具有天然的網(wǎng)絡(luò)化基本特征。傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)和用戶用電早已實現(xiàn)即插即用，電力用戶根據(jù)需要從上取電，具有分享的互聯(lián)網(wǎng)特征。當(dāng)時有一些專家說我們的信息做不到，從這個角度來看我們的電網(wǎng)有天然的互聯(lián)網(wǎng)特性。但是有很多的局限性。一個是傳統(tǒng)電力系統(tǒng)不支持用戶電源的即插即用，無法實現(xiàn)用戶和電網(wǎng)之間的能源信息的雙向流動，傳統(tǒng)電力系統(tǒng)不適應(yīng)多種形式的協(xié)同互補，提高效率的能力受限。多能互補就管電。第三是不能實現(xiàn)市場化運作，服務(wù)受限。從互聯(lián)網(wǎng)它的一些基本特性看，我們還有很多的缺陷，因此，我們就要搞能源互聯(lián)網(wǎng)。

這是說到能源互聯(lián)網(wǎng)是怎么回事了。我們國家能源局的文件已經(jīng)說的很清楚了，這里面我們也發(fā)表過有關(guān)的文章，是這么說的。可再生能源為優(yōu)先，電力能源危基礎(chǔ)，多種能源協(xié)同，共為消費協(xié)同，集中式、分布式協(xié)同，大眾廣泛參與的新興生態(tài)化能源系統(tǒng)。這個有點繞，現(xiàn)在能源互聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和能源深度融合，能實現(xiàn)高效利用，提高可再生能源的比重等等這些功能。

事實上從搞電的來說，我們搞了多年的智能電網(wǎng)，現(xiàn)在又說能源互聯(lián)網(wǎng)是怎么個意思。我的理解是這樣，智能電網(wǎng)是信息技術(shù)與物理電網(wǎng)高度集成的電力系統(tǒng)。我們查了中國的電力百科全書和維基百科。這個中國的電力百科全書是我們主編的，有很多的討論怎么是叫智能電網(wǎng)。另外參考了國家能源局發(fā)布的《關(guān)于推進“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源發(fā)展的指導(dǎo)意見》，所以能源互聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)思維和理念與能源生產(chǎn)，傳輸、存儲、消費以及市場深度融合的智慧能源系統(tǒng)，和能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新形態(tài)。這個智能電網(wǎng)它基本上是電力系統(tǒng)。能源互聯(lián)網(wǎng)是一個智能的能源系統(tǒng)，特別是多能互補。而且，側(cè)重產(chǎn)業(yè)發(fā)展，推動產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

現(xiàn)在又有很多企業(yè)提到能源物聯(lián)網(wǎng)。什么是能源物聯(lián)網(wǎng)？這是我的理解，也是大家討論。給的是能源物聯(lián)網(wǎng)+能源互聯(lián)網(wǎng)+能源萬物互聯(lián)+數(shù)據(jù)驅(qū)動的智能化，不知道對不對。那么這個IOT這個物聯(lián)網(wǎng)就是世界萬物互聯(lián)，我們的數(shù)字信息傳送進行處理，這不是目的。目的是什么？還是實現(xiàn)全面的感知的基礎(chǔ)上實現(xiàn)智能化，所以我們叫做數(shù)據(jù)驅(qū)動的智能化，咱們一個專委會有一個數(shù)字化專委會，這個是現(xiàn)在智能化的驅(qū)動是靠大量的數(shù)據(jù)搜集，大量的處理，通過算法最后實現(xiàn)，對不對由大家討論。

能源互聯(lián)網(wǎng)三層結(jié)構(gòu)，這個不說了，大家都知道，物理基礎(chǔ)，實現(xiàn)價值等等。

功能也不說了。可再生能源高效配置，多種能源互給。因此，新一代電力系統(tǒng)和能源互聯(lián)網(wǎng)是一個什么關(guān)系？新一代電力系統(tǒng)繼承了傳統(tǒng)電力系統(tǒng)各類一次能源發(fā)電，布局的結(jié)構(gòu)，通過大規(guī)模互聯(lián)的輸配電網(wǎng)絡(luò)連接千家萬戶，具有天然的網(wǎng)絡(luò)化基本特征。我們新一代的電力系統(tǒng)繼承了傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的特點。

第二是新一代電力系統(tǒng)發(fā)展了傳統(tǒng)終端用戶的即插即用，支持分布式用戶，實現(xiàn)能源信息雙向流動，具有完整的開放分享的互聯(lián)網(wǎng)特質(zhì)。原來智能電網(wǎng)里面的，當(dāng)然也有類似的功能，但是新一代電力系統(tǒng)包括智能電網(wǎng)的一些新東西，也是要進一步的發(fā)展。所以這樣兩點是繼承和發(fā)展。

提升和開拓還有兩點。一點是新一代電力系統(tǒng)在源端支持多種能源的協(xié)同互補，有效提升可再生能源的消納能力，這是一點。第二點，在智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)上與信息技術(shù)深度融合，形成的能源互聯(lián)網(wǎng)，為高比例可再生能源接入系統(tǒng)的調(diào)度控制，運行優(yōu)化，市場化運作提供有力支撐，進一步拓展用戶綜合能源服務(wù)的功能，是新一代電力系統(tǒng)發(fā)展方向。這個能不能說清楚，新一代電力系統(tǒng)、能源互聯(lián)網(wǎng)，智能電網(wǎng)能不能說清楚，很多是靠實踐，這些都要在實踐中不斷總結(jié)和完善，形成我們的綜合式的自己的理論體系，這是大家的一個，我覺得還是一個很重要的任務(wù)。

結(jié)束語。第一、第三代電力系統(tǒng)是100多年第一二代電力系統(tǒng)的傳承和發(fā)展，是推動能源轉(zhuǎn)型發(fā)展的新一代電力系統(tǒng)。第二、高比例可再生能源，電力電子裝備接入電網(wǎng)，多能互補是新一代電力系統(tǒng)的特征。第三是六類技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用將有可能對新一代電力系統(tǒng)產(chǎn)生全局性的影響。第四是智能基礎(chǔ)上與信息技術(shù)深度融合形成的能源互聯(lián)網(wǎng)。第五是以用戶為中心的理念拓展綜合能源服務(wù)功能，是新一代電力系統(tǒng)的發(fā)展方向。