智能電網(wǎng)未來發(fā)展所需技術(shù)一覽

未來智能電網(wǎng)是否如人們所期待的那樣，可以大規(guī)模接入新能源電力、保證高效率遠(yuǎn)距離輸電的安全性和可靠性?在以“未來電網(wǎng)及電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展預(yù)測和對策”為主題的香山科學(xué)會議第436次研討會上，專家們認(rèn)為，從現(xiàn)在起到2050年，將是我國電網(wǎng)向智能化轉(zhuǎn)型的過渡期，而能否在高效率、安全性和可持續(xù)發(fā)展方面經(jīng)受住挑戰(zhàn)，則有賴于儲能、輸電、調(diào)度配置等相關(guān)技術(shù)取得重大突破。

新能源占比會越來越大

中國電力企業(yè)聯(lián)合會發(fā)布的《全國電力工業(yè)統(tǒng)計快報》顯示，2011年，我國火電發(fā)電量為3.8億千瓦時，占比為82%，其中煤電發(fā)電比例為80%。國家《可再生能源發(fā)展“十二五”規(guī)劃》提到，到2020年，水電裝機(jī)容量計劃達(dá)到4.2億千瓦、風(fēng)電2億千瓦、太陽能5000萬千瓦。照此計算，到“十二五”結(jié)束，我國煤電發(fā)電比例將降至60%左右。從遠(yuǎn)期來看，至2050年，煤電發(fā)電比例將降至40%。

未來新能源將成為電網(wǎng)輸送的主角。不過，由于可再生能源具有間歇性、波動性、分散性等特點(diǎn)，其并入傳統(tǒng)電網(wǎng)時將面臨挑戰(zhàn)。然而，中科院電工研究所研究員肖立業(yè)認(rèn)為，不同種類的可再生能源有很好的時空互補(bǔ)性，并且還可發(fā)揮儲能作用。中科院院士周孝信則指出：“與電源的轉(zhuǎn)型相結(jié)合，電網(wǎng)發(fā)展總體上應(yīng)側(cè)重國家骨干輸電網(wǎng)與地方輸配電網(wǎng)、微網(wǎng)相結(jié)合的模式。”

電網(wǎng)的功能需越來越多

周孝信描繪了我國未來電網(wǎng)發(fā)展方向——既能適應(yīng)水能、風(fēng)能、太陽能發(fā)電等大規(guī)模可再生能源電力的需要，又能適應(yīng)清潔煤電、核電等集中發(fā)電基地的的需要，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。

在中國電力科學(xué)研究院總工程師湯涌看來，我國能源資源分布不均衡，未來的電力負(fù)荷中心地區(qū)仍將集中在華北、華東、華中地區(qū)。“直至2020年，我國都將存在大規(guī)模的電力遠(yuǎn)距離輸送需求。”

對我國未來電力發(fā)展和輸電需求的初步估算結(jié)果表明，按未來達(dá)到中等發(fā)達(dá)國家人均用電8000千瓦時的水平計算，全國用電量12萬億千瓦時，全國發(fā)電等價裝機(jī)為24億千瓦。考慮煤電10億千瓦(裝機(jī)比例為41.6%)，其中四分之一為西電東送，再加上西部水電、風(fēng)電和光電，西電東送的整體規(guī)模依然較大。

如何解決遠(yuǎn)距離輸電的難點(diǎn)，國網(wǎng)智能電網(wǎng)研究院研究員湯廣福認(rèn)為，直流電網(wǎng)技術(shù)將是有效手段之一。如東北西北火電、風(fēng)電可通過局部電網(wǎng)、直流的方式送入“三華”地區(qū)電網(wǎng)。

期待相關(guān)技術(shù)突破

與會專家預(yù)測，從現(xiàn)在到2030年，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，但在基礎(chǔ)研究和前沿高科技研發(fā)的支持帶動下，將有可能出現(xiàn)新的輸電技術(shù)，推動輸電方式突破。根據(jù)技術(shù)突破程度的不同，可能有兩種模式：一種是超/特高壓交直流輸電網(wǎng)模式，延續(xù)目前的發(fā)展模式;另外一種就是多端高壓直流輸電網(wǎng)和超/特高壓交流輸電網(wǎng)的混合模式，后者更依賴于相關(guān)先進(jìn)技術(shù)的重大突破和技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)越性的比較。

由于交流大電網(wǎng)的安全穩(wěn)定問題日益突出，直流電網(wǎng)也可從技術(shù)上克服交流電網(wǎng)的固有缺陷，從而提高未來電網(wǎng)的可靠性。“因此，輸電網(wǎng)向直流方向過渡將是一個重要的趨勢。”肖立業(yè)指出。

專家一致建議，設(shè)立“直流輸電裝備和系統(tǒng)相關(guān)基礎(chǔ)科學(xué)問題研究”國家研究項目，為我國新型電壓源直流輸電系統(tǒng)和新型直流斷路器等的研制與應(yīng)用打下理論基礎(chǔ)。同時，由于未來能源電力結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型對配電系統(tǒng)發(fā)展的影響顯著，專家還建議設(shè)立“電力系統(tǒng)先進(jìn)儲能系統(tǒng)的關(guān)鍵基礎(chǔ)科學(xué)問題研究”國家研究項目，著重解決電力系統(tǒng)(含電動汽車)中急需應(yīng)用的新型蓄能電池、大規(guī)模壓縮空氣等儲能系統(tǒng)的集成機(jī)理與設(shè)計優(yōu)化，為儲能系統(tǒng)在可再生能源的大規(guī)模發(fā)展、提高電力系統(tǒng)效率和發(fā)展智能電網(wǎng)等方面發(fā)揮積極作用，奠定理論基礎(chǔ)。