能源轉型亟待規劃新一代智能電網
清潔低碳是能源轉型的首要特征。“十四五”期間，國家將嚴格控制煤電，全面推進清潔替代和電能替代，未來，電力所占的市場份額將會越來越大。到2050年，我國能源行業將達到“兩個50%”目標：電能在終端能源消費中的比重超過50%；非化石能源占一次能源的比重超過50%，這也對電網提出了更高的要求。急需發展特高壓輸電技術電網主要由聯
清潔低碳是能源轉型的首要特征。“十四五”期間，國家將嚴格控制煤電，全面推進清潔替代和電能替代，未來，電力所占的市場份額將會越來越大。
到2050年，我國能源行業將達到“兩個50%”目標：電能在終端能源消費中的比重超過50%；非化石能源占一次能源的比重超過50%，這也對電網提出了更高的要求。
急需發展特高壓輸電技術
電網主要由聯結成網的送電線路、變電站、配電所和配電線路組成。通常把由輸電、變電、配電及相應的輔助系統組成的聯系發電與用電的統一整體稱為電網。
我國正處于工業化、城鎮化和能源結構轉型的關鍵時期，電力需求長期保持較快增長。從2006年到2016年，全社會用電量已翻了一番，預計到2030年還將再翻一番，達到11萬億千瓦時，屆時我國的人均用電量也僅為經合組織國家2006年的平均水平。
當前，我國能源資源供需分布極不均衡。80%以上的可用能源資源包括清潔能源分布在西部、北部，70%以上的電力消費集中在東部、中部，供需相距800~3000公里，加之環境保護和土地資源“硬約束”，迫切需要發展大容量、遠距離、高效率的特高壓輸電技術。
特高壓交流輸電是指1000千伏及以上電壓的交流輸電技術，既可用于大容量遠距離輸電，也可用于構建電網骨干網架。特高壓直流輸電是指±800KV及以上電壓的直流輸電技術，可用于大容量遠距離點對點輸電，依托堅強交流電網實現電能轉換。
以金沙江下游4000萬千瓦水電送華東為例，采用交流輸電方案在技術上和經濟上均不可行，采用常規±500KV、300萬千瓦直流輸電方案占地大、損耗高、極不經濟，建設13回自西向東橫跨2000公里的線路實際不可行，因此必須發展特高壓直流輸電技術。
電網發展面臨挑戰
當前，用電負荷尖峰化特點日益突出。預計“十四五”期間，全國電力負荷峰谷差率將逐年提升，“電力缺口大，電量缺口小”特點突出。若按最大負荷安排網架將造成產能過剩、投資浪費等問題。
其次，電網運行控制特征日益復雜。“十四五”期間，華東、華中電網都將成為典型的多直流饋入電網，受端地區電網受入直流落點密集，交直流耦合日趨緊密；另一方面，新能源裝機占比提升，其調峰、調頻、調壓特性與常規機組存在差距。電網發展需有針對性地加強交流系統承載能力，提高系統調節控制能力。
另外，電網還面臨實時平衡問題。新能源發電具有隨機性、波動性和間歇性，新能源高比例接入電力系統后，增加了系統調節的負擔，常規電源不僅要跟隨負荷變化，還要平衡新能源的出力波動。
隨著配電側能源供給日趨多元化，以分布式光伏、微型燃氣輪機為代表的分布式發電技術，以蓄電池、超級電容為代表的儲能技術，以冷熱電聯產、余熱發電為代表的綜合能源技術與配電網高度融合，這就要求實現多種能源綜合效率的提升，提高配電網承載能力。
配電側用電負荷復雜化、互動化，包括以電動汽車充電樁、換電站為代表的互動式負荷，以智能樓宇、智能家居為代表的柔性負荷，都需要電網實現可觀、可測、可控，滿足多元化負荷靈活接入，實時監測和柔性控制。
配電網的優質服務水平也亟待提升。隨著能源交易的市場化水平提升，以電力市場為核心的能源市場逐步放開，供給側與消費側市場主體廣泛參與、充分競爭，分時電價、峰谷電價、多方互動、綜合能源交易等市場機制不斷豐富，對配電網的服務水平提出了更高的要求。因此，也需要進行電力體制改革，放開增量配電市場。
構建新一代智能電網
國家提出的“兩個50%”目標，意味著一半以上的能源生產和消費都將依靠電力系統來完成，未來電網發展需要不斷提升能源資源配置能力，具備強大的靈活調節能力，打造各電壓等級協調發展的堅強智能電網。
首先，新一代電網廣泛互聯，需要搭建資源大范圍優化配置平臺。目前，我國能源開發與消費的基本情況是，70%水能資源在西南；80%陸地風能集中在“三北”；60%太陽能集中在西部和北部；70%以上的能源需求在東中部。通過廣泛互聯的新一代電網，可以實現全網發供用多能互補、時空互濟、友好包容。
其次，新一代電網應以智慧化、互動化為特征，與電力市場緊密融合。通過大數據技術分析處理電力系統海量在線數據；通過云計算技術快速準確實時仿真，在線決策；通過物聯網技術提高發、輸、配、用和電力市場全環節智能感知能力和實時監測水平；通過移動互聯網技術加強信息通信支撐能力。
新一代電網還將積極采用創新技術，如抽水蓄能、虛擬同步機、柔性直流輸電、柔性交流輸電等，提高新能源運行的靈活性和適應性。另外，新一代電網具有高度穩定性和可靠性，電網安全可控、能控。
總之，實現能源轉型，核心是新能源大規模開發利用，根本途徑是能源生產消費再電氣化，基礎則是具有“廣泛互聯、智能互動、靈活柔性、安全可控”特征的新一代電網。
（作者系國家電網公司原副總工程師，本報記者李惠鈺根據其在“首屆中國電力新基建及能源互聯網論壇”上的報告整理）
《中國科學報》 (2020-08-26 第3版 能源化工)
作者：李文毅 來源：中國科學網 責任編輯：jianping
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