劉振亞:建設堅強智能現代電網

一、堅強和智能是現代電網發(fā)展的本質要求

進入21世紀以來，能源短缺、資源緊張、氣候變化等問題日益突出，過去十年世界能源消費累計增長28％，比上世紀后十年消費增速高出近1倍，全球在能源安全、能源效率、能源環(huán)境等方面面臨重大挑戰(zhàn)。推動能源發(fā)展方式轉變，加快構建安全、穩(wěn)定、經濟、清潔的能源供應體系，十分必要和緊迫。電網是集能源輸送、網絡市場、公共服務等功能于一體的基礎設施，在保證能源安全、促進節(jié)能減排、經濟社會發(fā)展中的作用和價值越來越突出。建設適應21世紀經濟社會發(fā)展需要的現代電網，應對全球能源發(fā)展的新挑戰(zhàn)，成為世界各國的普遍共識和戰(zhàn)略選擇。

人類社會在過去二百多年中，經歷了蒸汽技術革命、電力技術革命和第三次科技革命，推動社會相繼進入蒸汽時代、電氣時代和信息時代。目前，智能化已成為社會發(fā)展的顯著特征，我們正迎來新的智能時代?？v觀一百多年的世界電網發(fā)展史，各國電網經歷了一個從小到大、從弱到強、從獨立電網到互聯電網的變化過程，電網運行控制的自動化、信息化水平不斷提高。雖然不同國家在電網發(fā)展的技術路線、標準規(guī)范等方面有所差異，但總體目標和基本要求是一致的，就是要保證安全、可靠、優(yōu)質、高效的電力供應。

2009年5月，中國國家電網公司在特高壓輸電國際會議上首次提出了建設“堅強智能電網”的戰(zhàn)略目標和發(fā)展思路。對于堅強智能電網，我們有兩點基本認識：第一，“堅強”和“智能”是現代電網不可或缺的兩大特征?！皥詮姟笔侵鸽娋W的結構合理、運行安全，具有強大的資源配置能力和抵御風險能力?！爸悄堋笔侵鸽娋W的運行控制更高效、更靈活，具有高度的自動化水平和自適應能力。堅強是智能電網的基礎，智能是堅強電網充分發(fā)揮作用的關鍵，兩者相輔相成、有機統(tǒng)一。第二，堅強智能電網是一個完整的智能電力系統(tǒng)。堅強智能電網包含發(fā)電、輸電、變電、配電、用電、調度等各個環(huán)節(jié)，覆蓋所有電壓等級。各環(huán)節(jié)的發(fā)展要緊密銜接、相互協(xié)同，整體功能和優(yōu)勢才能充分發(fā)揮。

雖然世界各國的經濟發(fā)展水平、能源資源稟賦和電網發(fā)展情況有所不同，但對電網“堅強”和“智能”的要求是相同的，發(fā)展堅強智能電網的目標和方向是共同的。我們注意到，美國提出要建設實現電力在東西海岸傳輸的更堅強、更智能的電網，歐洲提出要建設橫貫歐洲大陸、連接多個國家的超級電網，印度、巴西、俄羅斯等國正在規(guī)劃建設技術先進的全國大電網，本質上都是要建設一個堅強智能電網。

在中國，能源資源與消費需求分布很不平衡，常規(guī)能源和可再生能源主要在西部和北部地區(qū)，70％以上的能源需求集中在東中部地區(qū)，能源基地與負荷中心相距1000公里到3000公里。同時，中國能源需求持續(xù)增長，清潔能源發(fā)展迅猛，各類能源基地也正在加快建設。預計到2020年，全社會用電量將超過8.3萬億千瓦時，裝機規(guī)模將超過18億千瓦，其中風電和太陽能裝機分別將達到1.6億千瓦和2400萬千瓦，13個大型水電基地、15個大型煤電基地、8個大型風電基地的開發(fā)規(guī)模將分別達到2億千瓦、4億千瓦、1，2億千瓦，全國跨區(qū)電力流規(guī)模超過4億千瓦。為保障經濟社會可持續(xù)發(fā)展對能源的需求，加快構建以特高壓電網為骨干網架、各級電網協(xié)調發(fā)展，具有信息化、自動化、互動化特征的堅強智能電網，實施電力遠距離、大規(guī)模輸送，在全國范圍優(yōu)化配置能源資源。實現大煤電、大水電、大核電和大型可再生能源基地的集約開發(fā)和規(guī)模外送，具有十分重要的現實意義和戰(zhàn)略意義。

二、中國國家電網公司發(fā)展堅強智能電網的創(chuàng)新實踐

2004年以來，中國國家電網公司立足自主創(chuàng)新，堅持統(tǒng)籌規(guī)劃、統(tǒng)一標準，制定了特高壓和智能電網發(fā)展規(guī)劃，在發(fā)電、輸電、變電、配電、用電、調度等各環(huán)節(jié)全面開展堅強智能電網建設，取得了重要成果。

一是堅強網架建設取得重大突破。全面掌握了特高壓交流、直流的輸電核心技術，成功建設和投運了1000千伏特高壓交流工程和±800千伏特高壓直流工程，已經分別安全運行了32個月和14個月，在中國實現了超遠距離、超大規(guī)模輸電。連接中國西部煤炭基地、北部風電基地、西南水電基地的多條特高壓交、直流工程正在加快推進。

二是電網接納新能源的能力顯著增強。目前，國家電網接入的風電和太陽能發(fā)電裝機分別達到3792萬千瓦和44.6萬千瓦。在中國河北正在建設具有10萬千瓦風電、4萬千瓦太陽能發(fā)電、2萬千瓦化學儲能的風光儲輸示范工程。

三是電網智能化水平持續(xù)提高。建成投運了具有電網全景監(jiān)控、動態(tài)分析、賓時預警功能的智能調度系統(tǒng)，總體實現了220千伏及以上電網的一體化調度。全面推廣應用輸變電設備智能巡檢、狀態(tài)監(jiān)測等技術。在青島、杭州等城市建成了智能充換電服務網絡。在天津建成了智能電網綜合示范工程。在北京、上海等城市建設了一批智能社區(qū)。

四是電網的試驗研究能力全面提升。建成了特高壓交流、直流、高海拔、工程力學試驗基地，建設了大型風電并網、太陽能發(fā)電、智能用電技術等國家級研發(fā)(試驗)中心，形成了具有國際領先水平的試驗研究體系，在大容量輸變電設備、儲能電池等技術研究和設備研制等方面取得一大批成果，獲得專利1529項。

五是電網技術標準體系不斷健全。建立了系統(tǒng)的特高壓與智能電網技術標準體系，發(fā)布企業(yè)級標準267項、行業(yè)標準39項、國家標準20項，編制國際標準7項。經過努力，堅強智能電網建設取得了實質進展和重大突破，進入了全面加快發(fā)展的新階段。

三、堅強智能電網發(fā)展前景廣闊

未來5年計劃建設連接中國大型能源基地和主要負荷中心、“三縱三橫”結構的特高壓骨干網架；打造高度智能化的輸配電網絡，建設110千伏及以上智能變電站6100座：新建電動汽車充換電站2900多座和充電樁54萬個，安裝智能電表2.3億只。到2015年，國家電網的資源配置能力、安全保障能力和公共服務能力將得到全面提升，能夠滿足2.6億千瓦電力大范圍優(yōu)化配置的需要，實現全部客戶用電信息的自動采集。

到2020年，將全面建成堅強智能電網，形成“五縱六橫”的特高壓骨干網架，實現電網的實時狀態(tài)監(jiān)測和智能調度控制，形成覆蓋公司經營區(qū)域的電動汽車充換電服務網絡。屆時，電網將綜合集成特高壓等先進輸電技術、物聯網等現代信息技術以及云計算等高性能計算與控制技術，與電信網、廣播電視網、互聯網等緊密融合，成為功能強大、連接廣泛的智能服務體系，成為現代社會和智能時代的重要物質基礎。