由清華大學(xué)和國(guó)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(guó)家能源互聯(lián)網(wǎng)大會(huì)”于11月6日在北京西郊賓館召開。大會(huì)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(diǎn)攻關(guān)任務(wù)和目標(biāo)，為相關(guān)企事業(yè)推進(jìn)能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)進(jìn)程指引方向。

中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)電科院名譽(yù)院長(zhǎng)周孝信出席大會(huì)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(bào)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(shí)候，電力系統(tǒng)分成三代。第一代是小機(jī)組、低電壓、小電網(wǎng)、小規(guī)模。第二代是大機(jī)組、超高壓、大電網(wǎng)，這是對(duì)二十世紀(jì)七十年代的中國(guó)來(lái)說(shuō)的。到二十一世紀(jì)三四十年、四五十年的時(shí)間。第三代是本世紀(jì)初開始，特點(diǎn)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(shì)，我們叫第三代電網(wǎng)，這個(gè)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(lái)第一、二代電力系統(tǒng)的傳承和發(fā)展，是新形勢(shì)下推動(dòng)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(bǔ)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(guò)這些年大力發(fā)展，中國(guó)新能源的裝機(jī)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(jī)容量的比重達(dá)49%。內(nèi)地一些省份也逐步在上升，這個(gè)是一個(gè)很大的進(jìn)展。

從未來(lái)發(fā)展來(lái)看，它還是會(huì)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(lái)比例會(huì)逐步提高。右下角的圖有兩個(gè)曲線，一個(gè)紅顏色、一個(gè)綠顏色。紅色的是太陽(yáng)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(gè)是簡(jiǎn)單的一個(gè)模型估算的結(jié)果。

第二個(gè)特點(diǎn)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(guó)電網(wǎng)裝機(jī)的趨勢(shì)也是一個(gè)紅線，一個(gè)藍(lán)線。2050年的太陽(yáng)能裝機(jī)占41%，風(fēng)電占比27%，這也是很簡(jiǎn)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(gè)直流輸電，特高壓直流輸電有大發(fā)展。2010年以來(lái)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(yùn)，是準(zhǔn)東到皖南，從新疆準(zhǔn)噶爾每天到安徽，這個(gè)是1100伏的。這個(gè)對(duì)電網(wǎng)影響非常大，而且將來(lái)的容量還要繼續(xù)增大，線路還要繼續(xù)往前投。所以對(duì)電力電子裝備在電力系統(tǒng)的比例會(huì)越來(lái)越高。還有一些用戶，比如說(shuō)民用、工業(yè)、交通各方面，汽車充電，電動(dòng)汽車等等很多要用電力電子裝置。

第三個(gè)特征是多能互補(bǔ)的綜合能源，我們的電力系統(tǒng)要擴(kuò)展范圍，除了提供電力以外，在多種能源相互互補(bǔ)的情況下還要做一個(gè)綜合能源的服務(wù)商，提供熱供冷。還有分兩部分，一個(gè)源端基地的綜合能源系統(tǒng)，包括水電、風(fēng)電、太陽(yáng)能，大量的裝機(jī)基地，形成一個(gè)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(shuō)的可再生能源之間也要互補(bǔ)，通過(guò)電網(wǎng)互補(bǔ)。我們建議在西部建立一個(gè)直流輸電網(wǎng)來(lái)相互補(bǔ)償。很重要的就是現(xiàn)在大家談的很多的是終端消費(fèi)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(bǔ)這個(gè)范圍。

第四個(gè)是信息物理融合的系統(tǒng)。這個(gè)不細(xì)說(shuō)了。

關(guān)鍵技術(shù)歸納為六點(diǎn)。第一點(diǎn)，高效、低成本太陽(yáng)能風(fēng)能發(fā)電技術(shù)，第二是高效、低成本、長(zhǎng)壽命儲(chǔ)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(yùn)行穩(wěn)定與控制技術(shù)，第五是高安全、高效儲(chǔ)運(yùn)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(jiǎn)單說(shuō)一說(shuō)。這是低成本的太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)，有光伏發(fā)電、風(fēng)能發(fā)電，實(shí)際上現(xiàn)在我們包括太陽(yáng)能熱發(fā)電，在座的有專家在這里，進(jìn)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(gè)得益于產(chǎn)業(yè)和企業(yè)家做了大量的工作，在技術(shù)進(jìn)步的支撐下，我們的成本不斷降低。

再就是高效、低成本、長(zhǎng)壽命的儲(chǔ)能技術(shù)。這是技術(shù)的發(fā)展，一個(gè)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(shì)，包括電池儲(chǔ)能的技術(shù)發(fā)展很快。

接下來(lái)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(gè)電力電子技術(shù)比較期待國(guó)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(gè)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(lái)會(huì)對(duì)我們剛才講的直流輸電也好，新能源接入電網(wǎng)也好，會(huì)帶來(lái)很大的影響，但是現(xiàn)在處于技術(shù)改進(jìn)的過(guò)程中，我們期待它，這是我們搞電力系統(tǒng)非常期待的一個(gè)技術(shù)，元器件和裝備能很快用到系統(tǒng)中來(lái)。這是剛才說(shuō)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(gè)進(jìn)展是氣體絕緣管道，德國(guó)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(guó)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(lái)的超導(dǎo)，一個(gè)管道里面除了能輸電以外，用氣體來(lái)冷卻，一個(gè)是用氫氣來(lái)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(lái)用，這是一個(gè)基礎(chǔ)研究階段。

還有運(yùn)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(gè)變化是所謂的慣性減小，過(guò)去的系統(tǒng)慣性是比較大，靠什么？靠同步發(fā)電機(jī)，一旦電網(wǎng)擾動(dòng)以后會(huì)放這些能量來(lái)平息波動(dòng)。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(wàn)平方公里的面積里面。右邊的圖是一個(gè)實(shí)際的發(fā)生故障之后的一個(gè)圖，很快會(huì)發(fā)生一個(gè)變化，對(duì)電網(wǎng)的頻率保持，故障的恢復(fù)都帶來(lái)很大的影響。

還有一個(gè)是對(duì)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(huì)引起震蕩，電網(wǎng)之間也會(huì)引起震蕩，我們記錄了很多的波形，做了很多的分析，目前來(lái)說(shuō)也是有一些解決的辦法，但是對(duì)問題，一個(gè)是怎么建立理論性的體系，怎么和過(guò)去穩(wěn)定的現(xiàn)象有什么差別，還都在做。這個(gè)也是直流輸電，柔性直流輸電接到弱的電網(wǎng)里面也會(huì)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(jìn)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?cè)趪?guó)家電網(wǎng)的支持下搞了一個(gè)新一代的仿真平臺(tái)，超級(jí)計(jì)算機(jī)，物理模型和數(shù)字模型混合的仿真系統(tǒng)，這個(gè)主要是研究新的現(xiàn)象和問題怎么解決。

第五個(gè)是氫能生產(chǎn)和儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)。這個(gè)也是受到一些啟發(fā)，因?yàn)閲?guó)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(lái)說(shuō)，怎么樣制氫？最簡(jiǎn)單的是電解水制氫，用西部的棄風(fēng)、棄光來(lái)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(lái)。

另外即便是將來(lái)?xiàng)夛L(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(jìn)。即便是這樣，將來(lái)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(yáng)能、風(fēng)能的潛力，把它開發(fā)出來(lái)，不一定都是電力輸送，有可能把它用到制氫。如果說(shuō)找到一個(gè)非常經(jīng)濟(jì)有效的安全的生產(chǎn)辦法，比如說(shuō)電解水再進(jìn)一步改進(jìn)使效率提升，目前50%、60%。甚至可以就是建這個(gè)電源、太陽(yáng)能、風(fēng)能直接拿來(lái)做電解氫，將來(lái)運(yùn)到東部去解決我們的電動(dòng)汽車，燃料汽車的發(fā)展問題等等。同時(shí)也是什么？也是未來(lái)假定說(shuō)我們剛才講可再生能源比例非常大，非常高，但一旦太陽(yáng)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(gè)電力系統(tǒng)就支撐不了了，現(xiàn)在的儲(chǔ)能很好，只是解決幾小時(shí)的問題，一天的波動(dòng)。一個(gè)星期的波動(dòng)，兩個(gè)星期沒有電的來(lái)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(guò)大規(guī)模互聯(lián)的輸配電網(wǎng)，連接千家萬(wàn)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(shí)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(shí)有一些專家說(shuō)我們的信息做不到，從這個(gè)角度來(lái)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(gè)是傳統(tǒng)電力系統(tǒng)不支持用戶電源的即插即用，無(wú)法實(shí)現(xiàn)用戶和電網(wǎng)之間的能源信息的雙向流動(dòng)，傳統(tǒng)電力系統(tǒng)不適應(yīng)多種形式的協(xié)同互補(bǔ)，提高效率的能力受限。多能互補(bǔ)就管電。第三是不能實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)化運(yùn)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(shuō)到能源互聯(lián)網(wǎng)是怎么回事了。我們國(guó)家能源局的文件已經(jīng)說(shuō)的很清楚了，這里面我們也發(fā)表過(guò)有關(guān)的文章，是這么說(shuō)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(fèi)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(gè)有點(diǎn)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(shí)現(xiàn)高效利用，提高可再生能源的比重等等這些功能。

事實(shí)上從搞電的來(lái)說(shuō)，我們搞了多年的智能電網(wǎng)，現(xiàn)在又說(shuō)能源互聯(lián)網(wǎng)是怎么個(gè)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(guó)的電力百科全書和維基百科。這個(gè)中國(guó)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(guó)家能源局發(fā)布的《關(guān)于推進(jìn)“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(chǔ)、消費(fèi)以及市場(chǎng)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(gè)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(gè)智能的能源系統(tǒng)，特別是多能互補(bǔ)。而且，側(cè)重產(chǎn)業(yè)發(fā)展，推動(dòng)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(wàn)物互聯(lián)+數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的智能化，不知道對(duì)不對(duì)。那么這個(gè)IOT這個(gè)物聯(lián)網(wǎng)就是世界萬(wàn)物互聯(lián)，我們的數(shù)字信息傳送進(jìn)行處理，這不是目的。目的是什么？還是實(shí)現(xiàn)全面的感知的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)智能化，所以我們叫做數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的智能化，咱們一個(gè)專委會(huì)有一個(gè)數(shù)字化專委會(huì)，這個(gè)是現(xiàn)在智能化的驅(qū)動(dòng)是靠大量的數(shù)據(jù)搜集，大量的處理，通過(guò)算法最后實(shí)現(xiàn)，對(duì)不對(duì)由大家討論。

能源互聯(lián)網(wǎng)三層結(jié)構(gòu)，這個(gè)不說(shuō)了，大家都知道，物理基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)價(jià)值等等。

功能也不說(shuō)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(gè)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(guò)大規(guī)模互聯(lián)的輸配電網(wǎng)絡(luò)連接千家萬(wàn)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(diǎn)。

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(shí)現(xiàn)能源信息雙向流動(dòng)，具有完整的開放分享的互聯(lián)網(wǎng)特質(zhì)。原來(lái)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(jìn)一步的發(fā)展。所以這樣兩點(diǎn)是繼承和發(fā)展。

提升和開拓還有兩點(diǎn)。一點(diǎn)是新一代電力系統(tǒng)在源端支持多種能源的協(xié)同互補(bǔ)，有效提升可再生能源的消納能力，這是一點(diǎn)。第二點(diǎn)，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(yùn)行優(yōu)化，市場(chǎng)化運(yùn)作提供有力支撐，進(jìn)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(gè)能不能說(shuō)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(shuō)清楚，很多是靠實(shí)踐，這些都要在實(shí)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(gè)，我覺得還是一個(gè)很重要的任務(wù)。

結(jié)束語(yǔ)。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(dòng)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(bǔ)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(duì)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。