吕伟业：关于中国《智能电网》战略的若干看法（四）

中国《智能电网》建立的重点环节

• 中国《智能电网》建立，电力系统安全稳定是基础。

无论传统电网还是《智能电网》，保证安全稳定是第一位的。交流同步电网有其电压和功角安全稳定的特殊规律，世界上由于电网失稳而造成巨大社会、经济损失的恶性事故並不少见。保证电网安全稳定是一个系统工程，取决于诸多因素而非一、二个因素：合理电压等级配置分层，适当交流同步网规模的分区，区域主干网架结构形式，区域联网强弱，远距离输电电压、回路数和交直流输电方案的优化选择，电源结构和分布的优化，电力系统包括电源、电网的合理充裕度，电力系统合理的运行方式选择。断路器开断性能的提高，灵活交流输电装置和潮流控制器的有效配置，未来超导限流器和储能器的应用等。安全稳定三道防线的二次技术措施即通信、保护和自动装置、系统稳定器等正确配置和技术升级。 

交流同步网合理分区是保证电力系统安全稳定非常重要而有效的措施。 世界上所有重大恶性安全稳定交流同步电网事故都是无法预测的多重复合故障事故，这种多重复合故障都不是按稳定导则规定的条件去发生的，如要用电力一、二次系统安全设防去防止概率很低的无从预测的多重复合故障，在技术上无可能、经济上也无法承受。因此，交流同步网合理分区是非常重要而有效的措施，这一方面中国的大区电网划分己有较好基础，我们必须 要防止过大交流同步网的重要决策不当而造成“火烧联营”无法想象后果的恶性事故。

要认真研究论证的几个问题：

o 中国交流同步电网合理分区论证。 此论证涉及全国联网、区域主干网架、远距离输电与特高压、超高压和交直流等一系列技术应用。在论证中要充分注意区分区域交流同步电网主干网架、区域交流同步网间直流联网与远距离大功率输电网的不同功能和实现方式。

区域交流同步电网基本要求。主干网架电压等级要合理，结构清晰，运行方式灵活，具有较强抗扰动能力，事故影响面适当，能安全接受所需区外来电 ，短路容量可承受，网内不发生正常潮流控制和环网困难，不发生规程规定故障状态下电压、功角失稳以及能避免具有重大事故隐患的高压电磁环网运行等。

全国东西、南北跨区电力流进一步论证核定。中国能源资源与经济发展分布的不均衡性而形成大规模远距离电力输送问题是中国国情，九十年代对跨区电力流有预测研究，但当前中国能源战略、电力发展的重要原则已有了较大变化，如大力发展核电、可再生能源等，需由政府组织进一步论证核定全国东西、南北跨区电力流，它是决定中国高压电网架构的重要因素。

大规模跨区电力流输送多方案优选论证。采取特高压技术组成更大规模交流同步网方案是一种方案，但必须充分评估安全稳定隐患，电压调整技术可行性，电磁环网安全风险以及与原有500kv主网关系等；基本保持原分区格局采取特高压、超高压的直流、多端直流“点对网”“网对网”，交流“点对网”以及资源地区电网局部合理切分等综合措施同样是一种方案；各方案都有相应技术难点、问题和不同经济代价，总之要以客观的科学态度做好多方案技术经济优选论证。

全国直流联网方案论证。以适当规模的直流实现区域交流同步网间联网以至达到全国联网目标，既取得联网效益，又可在不可预测的复合故障状况下和战争环境、防恐形势下避免对国家经济社会安全构成过大威胁。

在实现全国联网、资源优化配置、安全接受外区送电等条件下，原受端区域交流同步网或经局部调整，采取一定技术措施后是可以适应的情况下，根本性改变中国原交流同步网分区格局是要非常慎重的。

o 可再生能源电力远距离输送安全稳定论证。不可控的可再生能源电力交直流两种方案下远距离、大功率送入电网，电网电压、功角安全稳定论证。

o 超导限流、储能技术应用论证。 超导限流器、超导储能技术应用于电力系统后，其有效降低电网短路容量和提高安全稳定性的论证。

o 提高电网安全稳定性多方案的技术经济优选论证。以达到同样安全稳定水平而投入资金最少的系统一、二次合理配置。

• 中国《智能电网》建立，供用电系统变革是重点。

供用电系统变革的目的。 达到降低供电网线损，提高供电网自愈能力，提高供电可靠性，减小城市输电走廊困难，减小峰谷差，减少系统装机，接纳可再生能源包括用户绿色电力，减少能源不必要转换以提高一次能源利用率，降低用户实际消费电价，适应新型交通工具等等目的。中国2008年电网线损为6.64%即2021亿千瓦时相当于近1亿吨天然谋，中国2008年全国水电总的发电量仅为5633亿千瓦时，线损能耗空间较大，而供电网线损占总的电网线损约三分之二，与输电网相比又具有较大的降低空间。

供用电系统变革的技术和管理手段。建立数字化信息集成处理系统，采用智能电表，实行浮动电价，评估优化供配电电压等级，改善供配电网结构，有条件的实施高温超导供电，构建适应分布式能源系统和新型交通工具的供电系统，实现供用双向互动和电力需求侧智能化管理，从而实现变革之目的。

供用电系统变革与能源消费结构关係。发达国家工业、建筑物、交通能源消费约各占三分之一，而中国大约为70%、25%、5%；2008年中国用电结构为第一产业2.56%，第二产业75.5%，第三产业10.2%，城乡居民用电11.8%，各类用户负荷特性也不同。因此，中国与发达国家供用电系统变革的政策和技术措施侧重面不同，收效也不同。

供用电系统变革与数字化信息集成处理系统关係。采用数字信息集成处理器、智能电表、数字传感器等，实现供用电系统调度、变电站、用户、接入电源等各环节自身信息数字集成处理，各环节间建立高速电力数字专用网。在各环节信息集成基础上，以供用电业务流程和管理的变革模式为依据的信息分析处理是该系统的核心，从而实现供用电系统变革的宗旨、目的。因此，建立数字化信息集成处理系统是供用电系统变革的重要前提。

供用电系统变革是一项全社会的系统工程。 中国曾经历过较长的“重发、轻供、不管用”时期，中国供用电环节各方面基础较差，信息化水平低，总体自动化控制水平不高，供配电网架结构薄弱，各地区基础现状很不均衡等。中国推行“配电自动化系统”工作为今后供用电系统变革提供了一定基础，但《智能电网》供用电系统的技术和管理变革要求高，要求在全面数字信息化集成基础上实现智能化控制，要求建立分布式能源系统，接纳可再生能源，要求优化供配电电压等级、建立合理的供配电网和微网结构，要求商业服务模式创新即原单一电力供应商转变为綜合能源供应服务商，电源商、用户也要参与能源管理等。因此，供用电系统变革涉及观念、政策、体制、管理、规划、导则规范、人员、技术、设备、网架和信息化水平等方方面面，工作量很大，是一项全社会的系统工程。各地区基础水平又很不一致，不可一刀切，还要量力而行。总之，供用电系统变革要在规划、规范、试点、总结、完善基础上逐步推行，才能提高投资效益，避免低水平重复建设。

• 中国《智能电网》建立，可再生能源应用与分布式能源系统是难点。

建立分布式能源系统是大势所趋。大量实践已证明分布式能源系统的一次能源利用率比传统电网模式提高一倍多，也是改善能源结构，接纳可再生能源，提高电力供应安全保障有效途径，在这方面中国与世界发达国家相比有很大差距，首先是观念、体制上的差距。要对中国原电源结构和分布调整做好相应规划，逐步加大分布式电源比例，互补改善接入可再生能源电力的质量，以达到更多应用可再生能源目的。

发展可再生能源是人类未来生存的希望，难点不是“车多路少”，难点在如何解决可再生能源的不可控性。

可再生能源是低碳、清洁、可持续的最有效能源，特别是太阳能、风能利用，是人类未来生存的希望。但是，除因为当前造价偏高和利用小时低而缺乏竞争力需政策支持外，其不可控性即隨机性、间隙性以及反调峰特性对电网影响很大，电能质量下降包括频率、电压不稳，谐波污染，还有风电对电网故障和扰动的过渡能力低如低电压穿越能力低等问题，直至威胁到电网安全稳定。

当前存在“车多路少”问题，但电力大规模应用可再生能源难点並不在于此，不是仅仅增加一些输电能力就可以，主要难点在可再生能源的不可控性，这不仅是中国大规模应用可再生能源的难点，也是世界各国面对的难点，只是要解决问题的侧重面不同，中国电力大规模应用可再生能源需要满足四个条件和经济的可行性，这是需要在科学规划指导下逐步解决。

电网实现供需实时能量平衡是接纳可再生能源的基本条件。由于可再生能源的随机性、间隙性，电网实时能量平衡成为首要条件。

o 做好资源评价， 掌握可再生能源特性。目前中国可再生能源应用才处于起步阶段，基础工作薄弱，要尽快掌握可再生能源特性包括日、月、季、年、多年等特性，这样才可能以最低的经济代价达到有效的电力电量平衡。

o 做好规划平衡，电源结构优化配置。规划平衡能有效、经济地达到资源优化配置。要充分利用现有系统中水电调节性能，科学规划水、风、太阳能电力出力特性互补调节，优先实施具有年、多年调节特性的水电流域梯级开发，适度提高电力系统燃机热备用比例，努力实现需求侧智能管理。单纯用煤电机组调荷配合，会加大煤电裝机容量、降低煤电效率，与高效、清洁、低碳初衷所不符，我们不是为发展新能源而发展新能源。

o 加速研究发展、优化配置储能裝置。如：抽水蓄能、蓄冷蓄热、压缩空气、飞輪、超级电容器、超导储能器、各类电池、制氢储能等等各类规模、特性不同的机械、电磁、电化学储能。

通过上述综合优化配置，具有了供需实时能量平衡基础，从而为解决保证电网电能质量与接受不可控可再生能源间的矛盾提供了基本条件。未来坚强电网除抗故障能力、输送较大电力外，应具有足够的储能调节特性。这样才能真正推动大规模可再生能源应用。

不可控的可再生能源电力远距离、大规模安全稳定输送是中国大规模应用可再生能源的重要条件。

可再生能源与分布式能源系统相结合是当今世界上经实踐后较认可方式，但 中国可再生能源与电力需求分布极不均衡，必然会出现不可控的可再生能源电力远距离、大规模送入电网的状况，如西北地区“风电三峽”等，这种状况下电网的安全稳定、大容量储能是新课题，尚待认真研究，这是第二个条件。如可再生能源能就地与调节性能强的水电、燃机、电力儲能系统协调配合，改善其不可控性，再远距离送入电网，从理论上讲是最佳方式。当今世界百万千瓦及以上大规模的风电等可再生能源远距离送入电网没有国际先例可参考，需要中国自己去探索。

解决中国风电、太阳能电设备制造核心技术空心化问题是中国大规模应用可再生能源又一重要条件。当前中国风电设备质量问题频发，重复引进技术，标准不一且属国际二、三流技术，引进技术能否适应中国风电场气候环境未经科学论证，还要经本土化适应性改造。中国太阳能电池生产属世界 第一，但关键技术瓶颈未有重大突破，自主技术路綫迟迟不能成熟，行业陷入低水平重复建设；光伏产业核心技术研发滞后，多晶硅生产高耗能、高污染，生产成本高居不下等。可再生能源发电设备技术性能还必须要符合上网的技术规定要求，保证电网安全。总之，当前中国风电、太阳能电设备国产化基础研发滞后，关键技术未有大突破，核心技术空心化，这些都是要急待解决的重要问题，这是第三个条件。

电网快速实时调频能力是接纳大规模可再生能源必要条件。由于风电出力特 性数分钟内可从最大变为最小，太阳能电是数秒内，电网快速调频成为必要条件，这是第四个要满足的条件。电网适应可再生能源电力接入，除上述要求能量平衡基础外，电网快速实时调频能力要有较大改进和提高。要对原电力信息采集系统的适应性评估，提出技术、规模升级要求，增加快速状态分析和完善电网原自动功率控制系统，从而电网才能适应大规模可再生能源的接入。

可再生能源能否大規模应用最终取决于经济的可行性。可再生能源发电自身造价高，利用小时数低，单一可再生能源电力输电成本电价又要高于当前水火电力输送的2-3倍，还有电网增加储能裝置、系统热备用以及电网数据采集处理控制系统改造等巨额资金，这些最终都是要通过用户电价来承担的。除国家财政补贴，可再生能源电价水平、电价机制和用户承受能力是决定因素。因此，可再生能源能否大規模应用最终取决于经济的可行性。

可再生能源和分布式能源系统是中国《智能电网》建立並获得成效的难点。大力发展可再生能源是中国《智能电网》的重要组成部分，难度再大也必须坚持发展方向，但在电网尚未具有接受相应可再生能源和设备制造自主核心技术尚未具备等条件下，不适度的发展可再生能源是不可取的，另外，还有管理体制适应的问题。根据中国现状，今后5—10年内应是在科学规划指导下，积极创造条件，合理布局、有序发展可再生能源。美国政府规划2012年10%发电量、2025年25%发电量使用新能源，中国是一个发展中的国家，从技术和经济上都要量力而行。由上可見，可再生能源和分布式能源系统是中国《智能电网》建立並获得成效的难点。

• 中国《智能电网》建立，传统能源可持续发展研究特别是高效、 清洁、低碳煤燃烧技术是不可或缺的。

必须清醒地看到， 未来二、三十年中或更长时期，中国始终是世界煤炭消费最大国，世界最大温室气体排放国，中国一次能源以煤为主，电力以煤电为主的格局是无法改变的，这就是中国能源的基本国情。中国必须要认真研究解决传统能源可持续发展，除大力发展水电、核电、超超临界火电、燃气联合循环等外，煤气化联合循环IGCC特别是多联产IGCC、CO2 捕捉和 储存CCS问题必须要下大力气有所突破，既是中国自身需要也是中国应尽责任。美国在先进核能、燃气联合循环、煤气化联合循环等技木创新上，过去和现在都投入了大量资源，其中IGCC和CCS先后已进行了三、四十年的研究，現规划在8-10年后达到商业化运营水平。中国新能源，包括核电、可再生能源以及高效、洁净、低碳煤电，应成为中国能源可持续发展体系中重要组成部分。
技术创新要有政策、资金、人才支持的，创新工程试点和一般示范工程、商业化运营的要求应该有区别，中国今天己有能力去支持必要的技术创新试点工程，加速关键技术研究成果应用于工程实际。

• 中国《智能电网》建立，多网合一前景美好，十分必要，但困难很大。

电力网，信息网，电视网三网合一技术经济可行，资源充分利用，前景美好，问题是要建立中国跨几个垄断企业的管理协调体制。

• 中国《智能电网》建立，政府决策科学化、全面主导、有效组织、政策 支持是关鍵 。

中国《智能电网》建立是一项全社会系统工程，需要集国家之相关力 量。涉及电网、发电、科研院所、高等院校、规划设计、制造、金融及中央、地方政府等方方面面，涉及国家有限资源优化配置，法规标准制定、自上而下的管理体制改革、合理竞争市场环境和定价机制建立，宣传教育等等。

中国《智能电网》战略要在政府主导组积下制定、执行。首先要明确宗旨、核心、基本形态以及关键技术等基本概念；其次在基本概念清晰基础上，经系统论证，再确定阶段目标、重点；然后 是局部试点、全面推进。

中国《智能电网》标准规范先行问题。必须在战略已明确前题下才能坚持标准规范先行，而且标准规范和试点是相辅相成的，没有标准规范无从实施，没有试点实踐，标准规范不可能完善，更不可以成为全面推行的标准规范。另外，还有统一国际标准问题，特别是电网与电源、用户等外部接口界面上的标准。

因此，政府决策科学化、全面主导、有效组织以及必要及时的政策 支持是保证中国《智能电网》建立的关键。

中国《智能电网》战略研究和基础现状落后于发达国家，建立更要经历二、三十年一个较长时期和数万亿元的巨大资金支持，欲速之则不达。在提高认识、实事求是、积极慎重、科学论证基础上，提出中国《智能电网》战略架构 是当务之急。