“全球能源互聯(lián)網(wǎng)是以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架、以輸送清潔能源為主導(dǎo)、全球互聯(lián)泛在的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)。”基于人類面臨的環(huán)境、氣候、能源供應(yīng)等事關(guān)可持續(xù)發(fā)展的現(xiàn)實(shí)問題，國(guó)家電網(wǎng)公司董事長(zhǎng)劉振亞提出了全球能源互聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略構(gòu)想。堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)如何支撐全球能源互聯(lián)網(wǎng)、助力能源轉(zhuǎn)型?我們已經(jīng)具備哪些技術(shù)優(yōu)勢(shì)、未來又將在哪些方面開展重點(diǎn)研發(fā)和突破?
帶著這些問題，本刊記者來到位于北京昌平的未來科技城，專訪了國(guó)網(wǎng)智能電網(wǎng)研究院院長(zhǎng)滕樂天。他以特高壓、泛在智能電網(wǎng)、清潔能源為線索，重點(diǎn)闡釋了柔性輸電技術(shù)、信息融合、儲(chǔ)能等重點(diǎn)研究方向。
記者：國(guó)網(wǎng)智能電網(wǎng)研究院是國(guó)內(nèi)首家專業(yè)從事智能電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備開發(fā)的高端研發(fā)機(jī)構(gòu)，在特高壓、智能電網(wǎng)等方面取得了一系列重大創(chuàng)新成果。結(jié)合全球能源互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)想的提出，您是否能談一談相關(guān)領(lǐng)域未來的研究趨勢(shì)?
滕樂天：
確定研究領(lǐng)域，再明確關(guān)鍵問題，然后制定技術(shù)路線并進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)。這符合劉振亞董事長(zhǎng)強(qiáng)調(diào)的“創(chuàng)業(yè)、創(chuàng)新、創(chuàng)造”“三創(chuàng)”的要求。國(guó)網(wǎng)智研院以領(lǐng)先性、突破性、創(chuàng)新性為導(dǎo)向，以“三創(chuàng)一化”為特征(原創(chuàng)、首創(chuàng)、獨(dú)創(chuàng)、物化)，重點(diǎn)圍繞直流輸電、電力電子、信息通信、計(jì)算及應(yīng)用、電工新材料、電力系統(tǒng)電力電子器件及應(yīng)用、智能感知與量測(cè)、能源轉(zhuǎn)化與新型儲(chǔ)能等智能電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域開展基礎(chǔ)性、前瞻性、戰(zhàn)略性研究和相關(guān)支撐服務(wù)。在特高壓、泛在智能電網(wǎng)、清潔能源這三個(gè)重要領(lǐng)域，智研院均有涉及。
根據(jù)公司“十三五”規(guī)劃，要加快構(gòu)建特高壓骨干網(wǎng)架。我國(guó)主網(wǎng)不斷升級(jí)，特高壓直流和交流技術(shù)需要進(jìn)一步提升和完善。在常規(guī)直流方面，智研院成功研制了擁有全部自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的±800kV/5000A特高壓直流換流閥及閥控設(shè)備，打破了跨國(guó)公司近50年的核心技術(shù)壟斷，成功應(yīng)用于錦屏至蘇南、哈密至鄭州、溪洛渡至浙西和靈州至紹興特高壓直流輸電工程中;掌握了±1100kV/12GW特高壓直流換流閥的成套設(shè)計(jì)技術(shù)，也具備了工程應(yīng)用條件，將進(jìn)行推廣應(yīng)用。
實(shí)現(xiàn)能源互聯(lián)，柔性直流是關(guān)鍵技術(shù)之一。與常規(guī)直流相比，柔性直流的巨大優(yōu)勢(shì)在于能夠獨(dú)立控制有功和無(wú)功功率，更好地連接弱網(wǎng)與強(qiáng)網(wǎng)。目前我們已經(jīng)成功研制了世界上首個(gè)±320kV/1000MW柔性直流換流閥及閥控系統(tǒng)，年底將在廈門柔性直流輸電重大科技示范工程中投運(yùn)。下一步，我們將建設(shè)電壓等級(jí)最高、輸電容量最大的柔性直流工程。更高電壓等級(jí)的柔性直流技術(shù)發(fā)展，將解決直流組網(wǎng)的問題，比如，大規(guī)模開發(fā)的新能源可以通過柔直技術(shù)組網(wǎng)，集中送出。未來點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的電力輸送也可以用柔性直流技術(shù)替代常規(guī)直流的應(yīng)用，徹底解決換相失敗問題，這對(duì)電網(wǎng)控制、對(duì)清潔能源的送出都將帶來極大利好。為了使直流電網(wǎng)能夠安全運(yùn)行，智研院成功研制了世界上首個(gè)200千伏的高壓直流斷路器，目前已通過技術(shù)鑒定，準(zhǔn)備進(jìn)行示范應(yīng)用。
在交流電網(wǎng)方面，需要進(jìn)一步開展交流電網(wǎng)控制研究，要關(guān)注靈活交流輸電問題。我們最近提出的柔性變電站，其優(yōu)勢(shì)在于：第一，一般的變電站對(duì)潮流沒有控制，而柔性變電站對(duì)潮流的進(jìn)出都可以控制;第二，柔性變電站具有儲(chǔ)能功能，能夠?qū)τ泄?、無(wú)功起到支撐作用;第三，能夠?qū)﹄娔苜|(zhì)量進(jìn)行隔離，避免高壓、低壓之間的諧波互相傳遞。這將豐富電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行控制手段，給未來電網(wǎng)運(yùn)行方式靈活性、穩(wěn)定性帶來新的變化，提高電網(wǎng)資產(chǎn)利用率，它的影響將是多方面的。
無(wú)論交流還是直流，新技術(shù)的研發(fā)基礎(chǔ)是電力電子器件及封裝技術(shù)的不斷優(yōu)化提升，由此來改善設(shè)備性能，讓電網(wǎng)更加柔性可控。
記者：您剛才談了有關(guān)特高壓的關(guān)鍵技術(shù)。特高壓是全球能源互聯(lián)網(wǎng)的骨干，泛在智能電網(wǎng)是支撐平臺(tái)。您認(rèn)為智能電網(wǎng)下一步發(fā)展中有哪些關(guān)鍵點(diǎn)?
滕樂天：
泛在智能電網(wǎng)需要實(shí)現(xiàn)的是信息與物理的高度融合，以及信息與信息系統(tǒng)之間的高度融合。實(shí)際上，我們目前的電網(wǎng)在某些方面，如配網(wǎng)自動(dòng)化、調(diào)度自動(dòng)化已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了信息與物理的融合，但是在其他方面的融合程度還不夠高。其中包括數(shù)據(jù)平臺(tái)的融合研究、功能規(guī)范的統(tǒng)一、芯片的研發(fā)等等。
比如測(cè)量方面。通過信息物理融合來解決電網(wǎng)對(duì)自然環(huán)境、社會(huì)環(huán)境的測(cè)量，然后通過大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等先進(jìn)的計(jì)算方法，使測(cè)量的實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性提高。
比如通過雷電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠有效支撐調(diào)度系統(tǒng)的控制、預(yù)測(cè)。此外，輸變電領(lǐng)域還有氣象系統(tǒng)、狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)等多個(gè)系統(tǒng)，對(duì)這些系統(tǒng)進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析并快速診斷，可以預(yù)測(cè)線路故障，調(diào)整運(yùn)行方式，有助于更好地避免大電網(wǎng)的波動(dòng)，使電網(wǎng)的安全調(diào)度更有依據(jù)。
另一個(gè)非常關(guān)鍵的技術(shù)就是儲(chǔ)能。關(guān)于儲(chǔ)能問題，目前的誤區(qū)在于專注于怎樣儲(chǔ)，而忽略了怎么用。對(duì)于儲(chǔ)能的發(fā)展應(yīng)該重視兩個(gè)方面，一個(gè)是效率與成本，另一個(gè)是從儲(chǔ)到放的能量轉(zhuǎn)化速度。
記者：請(qǐng)您具體闡釋一下，在儲(chǔ)能的未來發(fā)展中，這兩個(gè)方面的重要性將如何體現(xiàn)?
滕樂天：
第一，儲(chǔ)能的效率提升與成本降低，體現(xiàn)在能否實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用。目前的儲(chǔ)能設(shè)備成本仍然很高。第二，從儲(chǔ)到放的能量轉(zhuǎn)化，這個(gè)速度可能需要以秒級(jí)計(jì)算，甚至需要超能量釋放。電網(wǎng)需要旋轉(zhuǎn)備用，目前主要是火電。將來如果大規(guī)模儲(chǔ)能從技術(shù)上解決了上述兩個(gè)問題，就可以大大降低作為電網(wǎng)的事故旋轉(zhuǎn)備用的火電機(jī)組數(shù)量。大規(guī)模的區(qū)外輸電、清潔能源包括海上風(fēng)電等等，都可以用儲(chǔ)能來支撐，有利于環(huán)境保護(hù)。
不要小看分布式儲(chǔ)能，尤其是對(duì)于商業(yè)用戶，晚上的時(shí)間段無(wú)需用能，如果晚上儲(chǔ)能、白天用能的話，用電的總成本就會(huì)更便宜。這種分布式儲(chǔ)能還可以進(jìn)行冷、熱、儲(chǔ)三聯(lián)動(dòng)，循環(huán)起來，綜合效益就上去了，對(duì)電網(wǎng)也能起到削峰填谷的作用。
城市里的分布式儲(chǔ)能與調(diào)度系統(tǒng)安全接入后，還可以在電網(wǎng)遇到緊急事故時(shí)提供應(yīng)急支撐，這是對(duì)電網(wǎng)的巨大支持。另外，商業(yè)區(qū)自成微網(wǎng)，遇到緊急故障或事故時(shí)，釋放儲(chǔ)能可以支持自身的基本照明等需求，給應(yīng)對(duì)突發(fā)事件贏得時(shí)間，對(duì)整個(gè)城市來說能減少危害性，也有利于公共安全和穩(wěn)定。
可以說，未來的智能電網(wǎng)，儲(chǔ)能是關(guān)鍵。儲(chǔ)能不能局限于一種類型，在清潔能源、分布式用戶端、配網(wǎng)側(cè)，包括主網(wǎng)等不同的領(lǐng)域，儲(chǔ)能用法不同，比例不同。怎樣使儲(chǔ)能在全社會(huì)、全網(wǎng)層面更加合理、經(jīng)濟(jì)的使用?儲(chǔ)能需要從這個(gè)角度來分析和規(guī)劃，而不是就事論事，碎片化地只談一兩種技術(shù)。智能電網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)，就是讓電網(wǎng)的整個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接更柔性、更可控，儲(chǔ)能就要發(fā)揮更大的作用。
另外一點(diǎn)是對(duì)能源轉(zhuǎn)化的理解。今年6月，劉振亞董事長(zhǎng)訪問美國(guó)斯坦福大學(xué)，與專家教授交流了有關(guān)能源利用的思路，闡述了全球能源互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)想。在全球能源互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)想下，將全球富余的電能進(jìn)行時(shí)差分布以后，多余的電能就可以參與轉(zhuǎn)化成其他形式能源。未來的能源系統(tǒng)，要提升能源交互轉(zhuǎn)化的能力，能源互聯(lián)網(wǎng)就是需要各種能源之間互相支撐。
不同能源之間的轉(zhuǎn)化，譬如氫能源，可以用電來制氫，氫又可以儲(chǔ)能，儲(chǔ)能又能發(fā)電支撐電網(wǎng)，這就是一個(gè)能源轉(zhuǎn)化、相互支撐的過程。因此，未來，要高效規(guī)?；?-熱(冷)、電-氫能源轉(zhuǎn)化、碳捕捉、電制甲烷及汽柴油合成和新能源電力的海水淡化及冷熱氫聯(lián)產(chǎn)等技術(shù)，為電網(wǎng)與熱力網(wǎng)、天然氣網(wǎng)等不同能源網(wǎng)絡(luò)之間的柔性互聯(lián)，能源的大規(guī)模、網(wǎng)絡(luò)化轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)和高效利用提供技術(shù)支撐。在未來的能源系統(tǒng)中，多種能源的融合交互應(yīng)用將帶來巨大的綜合效益，有效降低用能成本。
信息安全問題也非常重要，它是一個(gè)博弈，永無(wú)止境。在發(fā)展全球能源互聯(lián)網(wǎng)中，信息安全更是重中之重。這方面投入應(yīng)該是持續(xù)的。
記者：“互聯(lián)網(wǎng)+”是一個(gè)熱詞，您認(rèn)為互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)智能電網(wǎng)建設(shè)起到了怎樣的作用?
滕樂天：
其實(shí)電網(wǎng)系統(tǒng)很早就具有了互聯(lián)網(wǎng)特征，實(shí)際上調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)就是一個(gè)互聯(lián)網(wǎng)。上千公里以外的發(fā)電機(jī)組只要并上網(wǎng)，就開始由調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)自動(dòng)控制。應(yīng)該說電網(wǎng)的自動(dòng)化程度已經(jīng)是相當(dāng)高了。但未來要進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)智能化，其特征應(yīng)該更加柔性，讓電網(wǎng)更可控、可調(diào)。實(shí)現(xiàn)了這一點(diǎn)，電力系統(tǒng)整體的經(jīng)濟(jì)性、資產(chǎn)利用率就會(huì)更高。
