未来电网更具柔性化特征
发布时间：2015-09-16 08:58 来源：华电国威
“全球能源互联网是以特高压电网为骨干网架、以输送清洁能源为主导、全球互联泛在的坚强智能电网。”基于人类面临的环境、气候、能源供应等事关可持续发展的现实问题，国家电网公司董事长刘振亚提出了全球能源互联网战略构想。坚强智能电网如何支撑全球能源互联网、助力能源转型?我们已经具备哪些技术优势、未来又将在哪些方面开展重点研发和突破?
国网智能电网研究院是国内首家专业从事智能电网关键技术和设备开发的高端研发机构，在特高压、智能电网等方面取得了一系列重大创新成果。结合全球能源互联网构想的提出，您是否能谈一谈相关领域未来的研究趋势?
确定研究领域，再明确关键问题，然后制定技术路线并进行技术攻关。这符合刘振亚董事长强调的“创业、创新、创造”“三创”的要求。国网智研院以领先性、突破性、创新性为导向，以“三创一化”为特征(原创、首创、独创、物化)，重点围绕直流输电、电力电子、信息通信、计算及应用、电工新材料、电力系统电力电子器件及应用、智能感知与量测、能源转化与新型储能等智能电网关键技术领域开展基础性、前瞻性、战略性研究和相关支撑服务。在特高压、泛在智能电网、清洁能源这三个重要领域，智研院均有涉及。
根据公司“十三五”规划，要加快构建特高压骨干网架。我国主网不断升级，特高压直流和交流技术需要进一步提升和完善。在常规直流方面，智研院成功研制了拥有全部自主知识产权的±800kV/5000A特高压直流换流阀及阀控设备，打破了跨国公司近50年的核心技术垄断，成功应用于锦屏至苏南、哈密至郑州、溪洛渡至浙西和灵州至绍兴特高压直流输电工程中;掌握了±1100kV/12GW特高压直流换流阀的成套设计技术，也具备了工程应用条件，将进行推广应用。
实现能源互联，柔性直流是关键技术之一。与常规直流相比，柔性直流的巨大优势在于能够独立控制有功和无功功率，更好地连接弱网与强网。目前我们已经成功研制了世界上首个±320kV/1000MW柔性直流换流阀及阀控系统，年底将在厦门柔性直流输电重大科技示范工程中投运。下一步，我们将建设电压等级最高、输电容量最大的柔性直流工程。更高电压等级的柔性直流技术发展，将解决直流组网的问题，比如，大规模开发的新能源可以通过柔直技术组网，集中送出。未来点对点的电力输送也可以用柔性直流技术替代常规直流的应用，彻底解决换相失败问题，这对电网控制、对清洁能源的送出都将带来极大利好。为了使直流电网能够安全运行，智研院成功研制了世界上首个200千伏的高压直流断路器，目前已通过技术鉴定，准备进行示范应用。
在交流电网方面，需要进一步开展交流电网控制研究，要关注灵活交流输电问题。我们最近提出的柔性变电站，其优势在于：第一，一般的变电站对潮流没有控制，而柔性变电站对潮流的进出都可以控制;第二，柔性变电站具有储能功能，能够对有功、无功起到支撑作用;第三，能够对电能质量进行隔离，避免高压、低压之间的谐波互相传递。这将丰富电网调度运行控制手段，给未来电网运行方式灵活性、稳定性带来新的变化，提高电网资产利用率，它的影响将是多方面的。
无论交流还是直流，新技术的研发基础是电力电子器件及封装技术的不断优化提升，由此来改善设备性能，让电网更加柔性可控。
您刚才谈了有关特高压的关键技术。特高压是全球能源互联网的骨干，泛在智能电网是支撑平台。您认为智能电网下一步发展中有哪些关键点?
泛在智能电网需要实现的是信息与物理的高度融合，以及信息与信息系统之间的高度融合。实际上，我们目前的电网在某些方面，如配网自动化、调度自动化已经实现了信息与物理的融合，但是在其他方面的融合程度还不够高。其中包括数据平台的融合研究、功能规范的统一、芯片的研发等等。
比如测量方面。通过信息物理融合来解决电网对自然环境、社会环境的测量，然后通过大数据、云计算等先进的计算方法，使测量的实时性、准确性提高。
比如通过雷电监测系统能够有效支撑调度系统的控制、预测。此外，输变电领域还有气象系统、状态监测系统、调度自动化系统等多个系统，对这些系统进行大数据分析并快速诊断，可以预测线路故障，调整运行方式，有助于更好地避免大电网的波动，使电网的安全调度更有依据。
另一个非常关键的技术就是储能。关于储能问题，目前的误区在于专注于怎样储，而忽略了怎么用。对于储能的发展应该重视两个方面，一个是效率与成本，另一个是从储到放的能量转化速度。
请您具体阐释一下，在储能的未来发展中，这两个方面的重要性将如何体现?
第一，储能的效率提升与成本降低，体现在能否实现商业化应用。目前的储能设备成本仍然很高。第二，从储到放的能量转化，这个速度可能需要以秒级计算，甚至需要超能量释放。电网需要旋转备用，目前主要是火电。将来如果大规模储能从技术上解决了上述两个问题，就可以大大降低作为电网的事故旋转备用的火电机组数量。大规模的区外输电、清洁能源包括海上风电等等，都可以用储能来支撑，有利于环境保护。
不要小看分布式储能，尤其是对于商业用户，晚上的时间段无需用能，如果晚上储能、白天用能的话，用电的总成本就会更便宜。这种分布式储能还可以进行冷、热、储三联动，循环起来，综合效益就上去了，对电网也能起到削峰填谷的作用。
城市里的分布式储能与调度系统安全接入后，还可以在电网遇到紧急事故时提供应急支撑，这是对电网的巨大支持。另外，商业区自成微网，遇到紧急故障或事故时，释放储能可以支持自身的基本照明等需求，给应对突发事件赢得时间，对整个城市来说能减少危害性，也有利于公共安全和稳定。
可以说，未来的智能电网，储能是关键。储能不能局限于一种类型，在清洁能源、分布式用户端、配网侧，包括主网等不同的领域，储能用法不同，比例不同。怎样使储能在全社会、全网层面更加合理、经济的使用?储能需要从这个角度来分析和规划，而不是就事论事，碎片化地只谈一两种技术。智能电网的发展趋势，就是让电网的整个网络连接更柔性、更可控，储能就要发挥更大的作用。
另外一点是对能源转化的理解。今年6月，刘振亚董事长访问美国斯坦福大学，与专家教授交流了有关能源利用的思路，阐述了全球能源互联网构想。在全球能源互联网构想下，将全球富余的电能进行时差分布以后，多余的电能就可以参与转化成其他形式能源。未来的能源系统，要提升能源交互转化的能力，能源互联网就是需要各种能源之间互相支撑。
不同能源之间的转化，譬如氢能源，可以用电来制氢，氢又可以储能，储能又能发电支撑电网，这就是一个能源转化、相互支撑的过程。因此，未来，要高效规模化电-热(冷)、电-氢能源转化、碳捕捉、电制甲烷及汽柴油合成和新能源电力的海水淡化及冷热氢联产等技术，为电网与热力网、天然气网等不同能源网络之间的柔性互联，能源的大规模、网络化转换、存储和高效利用提供技术支撑。在未来的能源系统中，多种能源的融合交互应用将带来巨大的综合效益，有效降低用能成本。
信息安全问题也非常重要，它是一个博弈，永无止境。在发展全球能源互联网中，信息安全更是重中之重。这方面投入应该是持续的。
互联网+”是一个热词，您认为互联网技术对智能电网建设起到了怎样的作用?
其实电网系统很早就具有了互联网特征，实际上调度自动化系统就是一个互联网。上千公里以外的发电机组只要并上网，就开始由调度自动化系统自动控制。应该说电网的自动化程度已经是相当高了。但未来要进一步实现智能化，其特征应该更加柔性，让电网更可控、可调。实现了这一点，电力系统整体的经济性、资产利用率就会更高。
