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在轉(zhuǎn)變舊的能源生產(chǎn)與消費模式、實現(xiàn)更大范圍內(nèi)能源資源的優(yōu)化配置中,作為主要能源傳輸載體的電網(wǎng)模式將發(fā)生哪些變化?未來的電網(wǎng)將采用哪些新的輸電方式和控制方式?哪些新的科學(xué)技術(shù)可以滿足新的能源供應(yīng)和消費模式下電網(wǎng)安全、高效、智能運行要求?這些問題正是當(dāng)前能源和電力領(lǐng)域?qū)<覟殛P(guān)注的問題之一。國際上多個國家和機構(gòu)已開始相關(guān)研究,并致力于電網(wǎng)和電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展路線圖的研究和制定。
為了廣泛探討在新能源革命背景下我國電網(wǎng)發(fā)展面臨的各種挑戰(zhàn),展望未來電網(wǎng)模式和發(fā)展趨勢,探究影響電網(wǎng)發(fā)展的關(guān)鍵因素和科學(xué)問題,評價新技術(shù)在電網(wǎng)發(fā)展中的應(yīng)用前景,香山科學(xué)會議于2012年9月27~29日,在北京召開了以“未來電網(wǎng)及電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展預(yù)測和對策”為主題的學(xué)術(shù)討論會。中國電力科學(xué)研究院周孝信教授、華中科技大學(xué)程時杰教授、中國電力科學(xué)研究院郭劍波教授、清華大學(xué)電機系梁曦東教授和中科院電工所肖立葉研究員擔(dān)任會議執(zhí)行主席,多學(xué)科跨領(lǐng)域的50余名專家學(xué)者應(yīng)邀參加了會議,與會專家圍繞(1)未來電網(wǎng)模式和電力系統(tǒng);(2)新型輸電方式和輸電技術(shù);(3)超導(dǎo)和先進(jìn)儲能技術(shù)和(4)新型材料、器件和輸變電設(shè)備等中心議題進(jìn)行深入討論。
周孝信教授作了題為“未來電網(wǎng)和電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展前景”主題評述報告,指出新能源革命的主要驅(qū)動力在于化石能源短缺和氣候變化的威脅,而其使命是構(gòu)建新能源電力輸配網(wǎng)絡(luò)、靈活高效的能源網(wǎng)絡(luò)、能源電力和信息綜合服務(wù)系統(tǒng)和安全可靠的電力供應(yīng)系統(tǒng)。從發(fā)展前景來看,若按人均用電量8000kWh、15億人口估算,我國未來(2020~2050)的全國總裝機應(yīng)為32億kW,即人均2.1kW,而輸電需求將達(dá)到7.1億kW.我國未來第三代電網(wǎng)模式將是大型骨干電源與分布式電源相結(jié)合;大型輸電骨干電網(wǎng)與地方輸配電網(wǎng)、微網(wǎng)相結(jié)合;清潔能源電力占50以上。2020~2030年,我國電網(wǎng)在形態(tài)上應(yīng)是超大規(guī)模超/特高壓交直流混聯(lián)的復(fù)雜電網(wǎng)。2030年-2050年,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)。對電網(wǎng)發(fā)展有重大影響的關(guān)鍵技術(shù)有10項,即大規(guī)模新能源與可再生能源電力友好接入技術(shù)(含分布式)、大容量輸電技術(shù)、先進(jìn)傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、電力通信與信息技術(shù)、大容量儲能技術(shù)、新型電力電子器件及應(yīng)用技術(shù)、電網(wǎng)先進(jìn)調(diào)度、控制與保護(hù)技術(shù)、電力系統(tǒng)先進(jìn)計算仿真技術(shù)、智能(主動,active)配電網(wǎng)和微網(wǎng)技術(shù)、智能用電技術(shù)。
與會專家對人均用電量8000kWh這個指標(biāo)開展熱烈討論,提出要從根本改變生活習(xí)慣和消費觀點,采用一種更加節(jié)能環(huán)保的生活模式,人均用電量應(yīng)當(dāng)控制下來,從而遠(yuǎn)小于這個數(shù)值。根據(jù)多年的電力規(guī)劃經(jīng)驗,我國“補課式”消費會促使人均用電量大幅度提高,甚至不用到2050年就會突破8000kWh這個指標(biāo)。大家一致認(rèn)為人均用電量指標(biāo)應(yīng)聯(lián)合社會科學(xué)專家和電力專家進(jìn)行深入研究。第二個熱點問題是關(guān)于煤電和可再生能源發(fā)展比例,有的專家認(rèn)為40的煤電比例可行性不高,風(fēng)電、光電、核電現(xiàn)有的發(fā)展規(guī)模比預(yù)期要緩慢,煤電比例應(yīng)該考慮為50甚至60更實際。第三個討論熱點是關(guān)于輸電規(guī)模問題。有的專家指出:7.1億的輸電容量,按現(xiàn)有輸電技術(shù)來估算,需要100多條輸電通道,但資源環(huán)境的限制使得建設(shè)如此多的輸電通道沒有可能,因此必須有一個調(diào)整發(fā)展規(guī)模、改變發(fā)展模式和尋求新技術(shù)革命的過程。
一、未來電網(wǎng)模式和電子系統(tǒng)
與會專家在題為“未來中國電網(wǎng)模式的分析與展望”的中心議題評述報告中指出,影響電網(wǎng)發(fā)展模式的主要因素包括電力流格局和電網(wǎng)技術(shù)兩個方面。提出了我國未來電網(wǎng)的發(fā)展模式,分別給出了2020年的電網(wǎng)場景,以及2020~2030,2030~2050的電網(wǎng)發(fā)展模式預(yù)測。與會專家還作了“超/特高壓交直流輸電系統(tǒng)”、“構(gòu)建統(tǒng)一的新能源電網(wǎng)”和“多端直流輸電和直流電網(wǎng)技術(shù)”的專題報告,并針對本中心議題展開了熱烈的討論。
二、新型輸電方式和輸電技術(shù)
與會專家在題為“新型輸電方式與輸電線路”的中心議題評述報告中指出,在未來二三十年內(nèi),架空線路由于其綜合性價比優(yōu)勢,仍將是輸電的主要方式,分析了電力輸送的發(fā)展需求、面臨的制約因素及滿足不同需求下的各種輸電技術(shù),提煉出輸電領(lǐng)域在可預(yù)見的技術(shù)進(jìn)步下有待解決的科學(xué)問題。
與會專家還作了“輸電線路的電磁環(huán)境”、“未來電網(wǎng)中的大容量電纜輸電與氣體絕緣管道輸電”和“無線能量傳輸技術(shù)及其應(yīng)用”的專題報告,并針對本中心議題展開了熱烈討論。
三、超導(dǎo)和先進(jìn)儲能技術(shù)
與會專家在題為“超導(dǎo)電力技術(shù)及其發(fā)展前景”的中心議題評述報告中指出,超導(dǎo)電力技術(shù)是一項革命性的前沿技術(shù),是電力工業(yè)的高技術(shù)儲備,超導(dǎo)電力技術(shù)在應(yīng)對未來電網(wǎng)的重大挑戰(zhàn)方面將發(fā)揮重大或不可替代的作用,剖析了電力超導(dǎo)技術(shù)和超導(dǎo)材料的研究現(xiàn)狀,并指出由于我國在新型低溫制冷基礎(chǔ)理論和關(guān)鍵技術(shù)方面已取得很大成績,今后可望進(jìn)一步向規(guī)模化應(yīng)用發(fā)展。
與會專家在題為“未來電力系統(tǒng)中的儲能技術(shù)”的中心議題評述報告中給出了儲能技術(shù)的定義,指出儲能技術(shù)在電力系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用將在發(fā)、輸、配、用電的各個環(huán)節(jié)對傳統(tǒng)電力系統(tǒng)帶來根本性的影響,分析比較了不同儲能技術(shù)的特點和應(yīng)用范圍,提出了今后需要重點研究的技術(shù)問題。
與會專家還作了題為“關(guān)于發(fā)展高溫超導(dǎo)輸電的建議”、“商業(yè)化超導(dǎo)電纜的研制”、“儲能技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展方向”和“壓縮空氣儲能系統(tǒng)研究進(jìn)展”的專題報告,并針對本中心議題展開了熱烈討論。
四、新型材料、器件和輸變電設(shè)備
與會專家在題為“新型輸變電設(shè)備”的中心議題評述報告中指出,直流輸變電設(shè)備的設(shè)計制造方法尚不成熟,具有固體絕緣的特高壓干式直流套管和直流電力電纜是技術(shù)瓶頸,其關(guān)鍵是電氣絕緣。他分析歸納了其中的關(guān)鍵科學(xué)問題和有待研究的內(nèi)容,并提出了相關(guān)基礎(chǔ)研究的建議。
與會專家還作了“新型電力電子材料和器件”、“直流電網(wǎng)的新型電力電子裝置”和“新型高壓直流輸電裝備”的專題報告,并針對本中心議題展開了熱烈討論。
五、會議總結(jié)與專家建議
與會專家經(jīng)過充分的討論,對未來電網(wǎng)的發(fā)展形成了以下基本共識:
1、20世紀(jì)末本世紀(jì)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。以可再生能源逐步替代化石能源,實現(xiàn)可再生能源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(biāo)。
2、在新能源革命條件下,電網(wǎng)的重要性日益突出。電網(wǎng)將成為大規(guī)模新能源電力輸送和分配網(wǎng)絡(luò);與分布式電源、儲能裝置、能源綜合高效利用系統(tǒng)有機融合,成為靈活、高效的智能能源網(wǎng)絡(luò);具有極高的供電可靠性,基本排除大面積停電風(fēng)險;與信息通信系統(tǒng)廣泛結(jié)合,建成能源、電力、信息綜合服務(wù)體系。