20世紀末至本世紀初,伴隨著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利用水平,以可再生能源逐步替代化石能源,實現(xiàn)可再生能源(水能、風能、太陽能、地熱能、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。
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:(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、儲能裝置、能源綜合利用系統(tǒng)有機融合、雙向互動,提高終端能源利用效率,成為靈活、的智能能源網(wǎng)絡(luò);(3)具有*的供電可靠性,基本排除大面積停電風險,成為安全、可靠的能源電力供應系統(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)濟特征區(qū)分,可分為三代電網(wǎng)。*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)后至上世紀末發(fā)展的大機組、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)嚴重依賴化石能源,大電網(wǎng)的安全風險難以基本消除,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)的安全風險,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,既能適應水能、風能、太陽能發(fā)電等大規(guī)模可再生能源電力以及清潔煤電、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償?shù)男枰材苓m應對分布式能源電力開放、促進微網(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)上應是超大規(guī)模超/特高壓交直流混聯(lián)的復雜電網(wǎng)。多端直流輸電技術(shù)、FACTS及VSC-HVDC等電力電子技術(shù)將得到較廣泛應用,儲能技術(shù)有可能取得較大進展,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)模風電及巨型荒漠太陽能電站、東部沿海海上風電等可再生能源電力的集中開發(fā),具有間歇性、波動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)(超導或常規(guī)導體)模式。后者更依賴于相關(guān)技術(shù)的重大突破、必要性和技術(shù)經(jīng)濟的*性。在這一時期,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,高溫超導輸電技術(shù)有可能取得新的突破,為建設(shè)基于常規(guī)導體線路和設(shè)備或基于高溫超導體線路和設(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)運行的外部環(huán)境有以下幾個突出特點:(1)大量電動汽車充放電設(shè)施將會接入配電系統(tǒng);(2)分布式電源、儲能系統(tǒng)與微網(wǎng)將會在配電系統(tǒng)中大規(guī)模存在;(3)能源消費模式將會因用戶與配電系統(tǒng)間靈活互動機制的建立而改變;(4)配電系統(tǒng)將會成為電力、能源、信息綜合服務(wù)的綜合技術(shù)平臺;(5)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)傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù);(4)電力通信與信息技術(shù);(5)大容量儲能技術(shù);(6)新型電力電子器件及應用技術(shù);(7)電網(wǎng)調(diào)度、控制與保護技術(shù);(8)電力系統(tǒng)計算仿真技術(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年的香山會議中討論,本次會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、超導電力及其發(fā)展前景、未來電力系統(tǒng)中的儲能技術(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。