當(dāng)今，能源短缺，環(huán)境污染，氣侯變化已成為人類(lèi)社會(huì)面臨的共同難題。因此，一場(chǎng)以轉(zhuǎn)變能源生產(chǎn)、消費(fèi)方式，推動(dòng)科技革命、體制改革，實(shí)現(xiàn)國(guó)際合作為內(nèi)容的能源革命正在興起。這需要進(jìn)一步發(fā)展新能源，同時(shí)實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)能源的清潔、高效利用。

能源轉(zhuǎn)型需構(gòu)建以新能源為主體的電力系統(tǒng)

目前，可用的新能源主要有風(fēng)能、太陽(yáng)能、地?zé)崮堋⒑Ｑ竽?、核能等。與此同時(shí)，世界各國(guó)還在不斷地尋求更多的新能源。1968年，美國(guó)科學(xué)家彼得?格拉賽(PeterGlaser)提出建造空間太陽(yáng)能電站。他認(rèn)為，在地球靜止軌道上部署一條寬度為1000米的太陽(yáng)能電池陣環(huán)帶，假定其轉(zhuǎn)換效率為100%，那么它在一年中接受到的太陽(yáng)輻射通量接近于地球上已知可開(kāi)采石油儲(chǔ)量所包含的能量總和。近50年來(lái)，美國(guó)、日本、俄羅斯等國(guó)都在積極探索研究太陽(yáng)能太空電站，我國(guó)這些年也在跟蹤這方面的新技術(shù)。

在核能技術(shù)利用方面，歐盟一直支持核能的持續(xù)發(fā)展。2015年，美國(guó)和中國(guó)成功地進(jìn)行了第一代核聚變裝置的放電實(shí)驗(yàn)。這項(xiàng)技術(shù)的成功，在一定程度上為解決未來(lái)能源問(wèn)題提供了可能。

近年來(lái)，我國(guó)在能源轉(zhuǎn)型方面加快了行動(dòng)步伐。一方面，發(fā)展以煤電為代表的傳統(tǒng)能源的高效、超凈發(fā)電技術(shù)，另一方面，促進(jìn)以互聯(lián)網(wǎng)+為特征的新能源發(fā)展。目前，我國(guó)的能源轉(zhuǎn)型已經(jīng)落實(shí)為實(shí)在的行動(dòng)計(jì)劃。

綠色低碳戰(zhàn)略明確提出，到2020年，我國(guó)的非化石能源占一次能源消費(fèi)比重將達(dá)到15%，天然氣比重達(dá)到10%以上，煤炭消費(fèi)比重控制在62%以?xún)?nèi)。而中美氣候變化聯(lián)合聲明也提出，中國(guó)計(jì)劃在2030年左右二氧化碳排放達(dá)到峰值。此外，還有火電“50355”改造，以及國(guó)家發(fā)改委、環(huán)境保護(hù)部、國(guó)家能源局聯(lián)合印發(fā)的《煤電節(jié)能減排升級(jí)與改在行動(dòng)計(jì)劃》。

2015年2月，我國(guó)風(fēng)電累計(jì)并網(wǎng)容量首次突破1億千瓦，成為世界上第一個(gè)風(fēng)電達(dá)到1億千瓦的國(guó)家，連續(xù)三年并網(wǎng)風(fēng)電領(lǐng)跑全球。截至2015年年底，我國(guó)并網(wǎng)風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)容量達(dá)到1.29億千瓦，同比增長(zhǎng)34.2%，占全部發(fā)電裝機(jī)容量的8.6%。

然而，能源的變革和轉(zhuǎn)型并非一帆風(fēng)順。我國(guó)的風(fēng)能、太陽(yáng)能發(fā)展也遇到了瓶頸，即消納難的問(wèn)題。2015年，全國(guó)平均棄風(fēng)率達(dá)15%，有些地區(qū)甚至高達(dá)30%。如果這一問(wèn)題得不到解決，新能源的發(fā)展就無(wú)法持續(xù)。

如何解決新能源消納難的問(wèn)題？電能最大的特征是電荷不易大規(guī)模存儲(chǔ)。儲(chǔ)能作為一項(xiàng)重要的技術(shù)，在一定程度上能夠解決電荷存儲(chǔ)的問(wèn)題，但目前的儲(chǔ)能技術(shù)還無(wú)法實(shí)現(xiàn)電荷大容量、大功率的存儲(chǔ)。因此，電力系統(tǒng)需要用動(dòng)態(tài)的思維來(lái)考慮和解決這一問(wèn)題。

傳統(tǒng)電力系統(tǒng)是通過(guò)發(fā)電側(cè)功率的變更，來(lái)滿足用電側(cè)隨機(jī)波動(dòng)的需求，從而維持能源的平衡和電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定。傳統(tǒng)發(fā)電具有“一次能源可儲(chǔ)、二次能源可控”的特性。然而，對(duì)于包括風(fēng)能、太陽(yáng)能在內(nèi)的新能源來(lái)說(shuō)，無(wú)論是集中式還是分布式，最大的特征是具有間歇性、波動(dòng)性及隨機(jī)性。新能源與傳統(tǒng)能源最大的區(qū)別是“一次能源不可儲(chǔ)、二次能源不可控”。隨著新能源比例越來(lái)越高，電力系統(tǒng)不僅需要應(yīng)對(duì)隨機(jī)波動(dòng)的負(fù)荷需求，還要接納不確定的電源接入，這就要求新能源作為一次能源必須實(shí)現(xiàn)可儲(chǔ)，其發(fā)出的二次能源必須實(shí)現(xiàn)約束可控。因此，隨著新能源逐漸成為電力系統(tǒng)的主體，電力系統(tǒng)需要在隨機(jī)波動(dòng)的負(fù)荷需求與隨機(jī)波動(dòng)的電源之間實(shí)現(xiàn)能量的供需平衡，而電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形態(tài)、運(yùn)行控制方式以及規(guī)劃建設(shè)與管理也將發(fā)生根本性變革，由此形成了以新能源電力生產(chǎn)、傳輸、消費(fèi)為主體的新一代電力系統(tǒng)，即新能源電力系統(tǒng)。

新技術(shù)發(fā)展推動(dòng)傳統(tǒng)電力系統(tǒng)向新能源電力系統(tǒng)演變

新能源電力系統(tǒng)從現(xiàn)有的、運(yùn)行了一百多年的電力系統(tǒng)過(guò)渡而來(lái)，這是一個(gè)逐漸演變的過(guò)程。在新能源電力系統(tǒng)中，電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、負(fù)荷側(cè)需要從大系統(tǒng)的理論和觀點(diǎn)來(lái)進(jìn)行統(tǒng)一考量。首先，在電源側(cè)，包括火電在內(nèi)的傳統(tǒng)能源，以及包括風(fēng)電、太陽(yáng)能在內(nèi)的新能源，都應(yīng)該與電網(wǎng)保持友好。在今后較長(zhǎng)的一段歷史時(shí)期，將是傳統(tǒng)化石能源與新能源共同使用的“混合能源時(shí)代”。以煤電為代表的傳統(tǒng)電源將轉(zhuǎn)換角色，由過(guò)去單純的電源轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢耘c新能源進(jìn)行調(diào)節(jié)、匹配及互補(bǔ)的電源。傳統(tǒng)電源需要提高可調(diào)度性和電網(wǎng)友好性，從而提升調(diào)峰能力，以此來(lái)平抑風(fēng)力發(fā)電、太陽(yáng)能發(fā)電的隨機(jī)波動(dòng)性。因此，傳統(tǒng)電源的彈性運(yùn)行將是解決未來(lái)我國(guó)消納大規(guī)模清潔能源的根本途徑。

我國(guó)目前建設(shè)了數(shù)量較多的超超臨界機(jī)組。然而，據(jù)統(tǒng)計(jì)大部分超超臨界機(jī)組在實(shí)際運(yùn)行中，75%的時(shí)間處于亞臨界運(yùn)行。因此，在我國(guó)火電運(yùn)行小時(shí)數(shù)普遍下降的情況下，應(yīng)當(dāng)新建和改建一批火電調(diào)峰機(jī)組，其中60萬(wàn)～100萬(wàn)千瓦的超超臨界機(jī)組可進(jìn)行基荷運(yùn)行，30萬(wàn)～60萬(wàn)千瓦的機(jī)組可進(jìn)行彈性運(yùn)行，30萬(wàn)千瓦及以下機(jī)組則通過(guò)改造實(shí)現(xiàn)循環(huán)啟停。這樣一來(lái)，火力發(fā)電系統(tǒng)將成為成體系的調(diào)峰機(jī)組系統(tǒng)。因此，國(guó)家對(duì)新能源發(fā)電補(bǔ)貼應(yīng)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)調(diào)峰電源（含儲(chǔ)能電源）的補(bǔ)貼。

其次，在電網(wǎng)側(cè)，我國(guó)的特高壓技術(shù)實(shí)現(xiàn)了大容量、遠(yuǎn)距離、高效率的輸送，解決了能源分布不均衡這個(gè)重大問(wèn)題。

最后，在負(fù)荷側(cè)，需要形成新型用電方式、建立供需系統(tǒng)機(jī)制。這需要通過(guò)技術(shù)手段、市場(chǎng)手段、價(jià)格手段來(lái)引導(dǎo)用戶轉(zhuǎn)變用電方式，讓他們主動(dòng)參與到電網(wǎng)友好型的互動(dòng)中，從而實(shí)現(xiàn)新能源電力系統(tǒng)的供需平衡。以可平移負(fù)荷資源利用和儲(chǔ)能裝置為例，電動(dòng)汽車(chē)是典型的集成儲(chǔ)能裝置，具有交通工具和儲(chǔ)能電池的雙重屬性，既可以從電網(wǎng)受電，也可以向電網(wǎng)配電，能在電網(wǎng)運(yùn)行中發(fā)揮巨大的調(diào)節(jié)作用，促進(jìn)新能源消納。按照2020年規(guī)劃，我國(guó)的電動(dòng)汽車(chē)將達(dá)到500萬(wàn)輛，如果每輛電動(dòng)汽車(chē)能提供充放電功率7千瓦，那么，500萬(wàn)輛電動(dòng)汽車(chē)將是一個(gè)巨大的移動(dòng)儲(chǔ)能電站，能夠?yàn)殡娋W(wǎng)提供7000萬(wàn)千瓦調(diào)節(jié)容量，這相當(dāng)于我國(guó)電網(wǎng)當(dāng)前總裝機(jī)容量的5%。包括微電網(wǎng)在內(nèi)，所有復(fù)雜的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)都離不開(kāi)智能的調(diào)度和控制，唯有此才能實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)的電力平衡。

隨著電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、負(fù)荷側(cè)各項(xiàng)新技術(shù)的共同發(fā)展，傳統(tǒng)電力系統(tǒng)將逐步向新能源電力系統(tǒng)演變和邁進(jìn)。未來(lái)，當(dāng)非化石能源比重達(dá)到60%時(shí)，新能源將成為主導(dǎo)能源。這時(shí)，新能源電力系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)新能源技術(shù)和信息技術(shù)的高度融合，可以借助多源互補(bǔ)、源網(wǎng)荷協(xié)同等手段，實(shí)現(xiàn)電力生產(chǎn)、傳輸、供應(yīng)與消費(fèi)的網(wǎng)絡(luò)化、信息化與智能化。新能源電力系統(tǒng)不僅能夠適應(yīng)可再生能源間歇性、隨機(jī)波動(dòng)性特性，還能滿足電能用戶安全、便捷、可靠的用電需求。

特高壓電網(wǎng)和智能電網(wǎng)是發(fā)展全球能源互聯(lián)網(wǎng)的核心

當(dāng)前，人類(lèi)還處于化石能源的時(shí)代，對(duì)石油、天然氣、煤炭等化石能源的依賴(lài)度依然很高。由于資源分布不均衡，許多國(guó)家的能源資源依賴(lài)于國(guó)際能源供應(yīng)。例如，石油傳輸已在全球范圍內(nèi)形成了七大海上通道，天然氣傳輸也形成了一批遠(yuǎn)距離、跨國(guó)、跨洲的輸送通道。

未來(lái)，日益枯竭的傳統(tǒng)化石能源將被風(fēng)能、太陽(yáng)能、水能等可再生能源逐步替代。然而，全球的風(fēng)能、太陽(yáng)能資源同樣存在分布不均衡的問(wèn)題，需要在全球范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)資源的配置。新能源資源的配置只能以電能輸送的方式實(shí)現(xiàn)。因此，以特高壓電網(wǎng)和智能電網(wǎng)為核心的全球能源互聯(lián)網(wǎng)是新能源時(shí)代全球能源配置的必然選擇。

我國(guó)特高壓發(fā)展迅速，已建成和在建特高壓工程的輸送距離達(dá)3.27萬(wàn)公里。未來(lái)，如果特高壓的輸送距離能夠達(dá)到5000公里以上，那么電能配置的范圍將達(dá)到1萬(wàn)公里，這相當(dāng)于地球赤道周長(zhǎng)的1/4。這為清潔能源在全球范圍內(nèi)優(yōu)化配置提供了強(qiáng)大的技術(shù)支持。

中國(guó)提出了構(gòu)建全球能源互聯(lián)網(wǎng)的倡議，并提出從國(guó)內(nèi)互聯(lián)、跨國(guó)互聯(lián)到洲際互聯(lián)的行動(dòng)計(jì)劃。我國(guó)在新能源、特高壓、智能電網(wǎng)等領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究、技術(shù)開(kāi)發(fā)和工程應(yīng)用等方面，已經(jīng)具有領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，這為建設(shè)全球能源互聯(lián)網(wǎng)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

當(dāng)前我們需要加快相關(guān)基礎(chǔ)理論研究，以及共性技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)體系的研究，建立國(guó)際合作機(jī)制，共同探討全球能源互聯(lián)網(wǎng)的整體架構(gòu)、實(shí)現(xiàn)模式和路線圖，建設(shè)全球能源互聯(lián)網(wǎng)示范區(qū)，從而實(shí)現(xiàn)從局域到廣域再到全球的推廣應(yīng)用。

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