刘吉臻：新能源时代来临电力系统应该走什么路线？-北极星输配电网

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刘吉臻：中国工程院院士、华北电力大学校长；新能源电力系统国家重点实验室主任，国家基础研究发展计划首席科学家。长期从事大机组建模、检测、控制理论与技术研究，是我国著名的火力发电控制专家。

当今，能源短缺，环境污染，气侯变化已成为人类社会面临的共同难题。因此，一场以转变能源生产、消费方式，推动科技革命、体制改革，实现国际合作为内容的能源革命正在兴起。这需要进一步发展新能源，同时实现传统能源的清洁、高效利用。

能源转型需构建

以新能源为主体的电力系统

目前，可用的新能源主要有风能、太阳能、地热能、海洋能、核能等。与此同时，世界各国还在不断地寻求更多的新能源。1968年，美国科学家彼得•格拉赛(PeterGlaser)提出建造空间太阳能电站。他认为，在地球静止轨道上部署一条宽度为1000米的太阳能电池阵环带，假定其转换效率为100%，那么它在一年中接受到的太阳辐射通量接近于地球上已知可开采石油储量所包含的能量总和。近50年来，美国、日本、俄罗斯等国都在积极探索研究太阳能太空电站，我国这些年也在跟踪这方面的新技术。

在核能技术利用方面，欧盟一直支持核能的持续发展。2015年，美国和中国成功地进行了第一代核聚变装置的放电实验。这项技术的成功，在一定程度上为解决未来能源问题提供了可能。

近年来，我国在能源转型方面加快了行动步伐。一方面，发展以煤电为代表的传统能源的高效、超净发电技术，另一方面，促进以互联网+为特征的新能源发展。目前，我国的能源转型已经落实为实在的行动计划。

绿色低碳战略明确提出，到2020年，我国的非化石能源占一次能源消费比重将达到15%，天然气比重达到10%以上，煤炭消费比重控制在62%以内。而中美气候变化联合声明也提出，中国计划在2030年左右二氧化碳排放达到峰值。此外，还有火电“50355”改造，以及国家发改委、环境保护部、国家能源局联合印发的《煤电节能减排升级与改在行动计划》。

2015年2月，我国风电累计并网容量首次突破1亿千瓦，成为世界上第一个风电达到1亿千瓦的国家，连续三年并网风电领跑全球。截至2015年年底，我国并网风电累计装机容量达到1.29亿千瓦，同比增长34.2%，占全部发电装机容量的8.6%。

然而，能源的变革和转型并非一帆风顺。我国的风能、太阳能发展也遇到了瓶颈，即消纳难的问题。2015年，全国平均弃风率达15%，有些地区甚至高达30%。如果这一问题得不到解决，新能源的发展就无法持续。

如何解决新能源消纳难的问题？电能最大的特征是电荷不易大规模存储。储能作为一项重要的技术，在一定程度上能够解决电荷存储的问题，但目前的储能技术还无法实现电荷大容量、大功率的存储。因此，电力系统需要用动态的思维来考虑和解决这一问题。

传统电力系统是通过发电侧功率的变更，来满足用电侧随机波动的需求，从而维持能源的平衡和电力系统的安全稳定。传统发电具有“一次能源可储、二次能源可控”的特性。然而，对于包括风能、太阳能在内的新能源来说，无论是集中式还是分布式，最大的特征是具有间歇性、波动性及随机性。新能源与传统能源最大的区别是“一次能源不可储、二次能源不可控”。随着新能源比例越来越高，电力系统不仅需要应对随机波动的负荷需求，还要接纳不确定的电源接入，这就要求新能源作为一次能源必须实现可储，其发出的二次能源必须实现约束可控。因此，随着新能源逐渐成为电力系统的主体，电力系统需要在随机波动的负荷需求与随机波动的电源之间实现能量的供需平衡，而电力系统的结构形态、运行控制方式以及规划建设与管理也将发生根本性变革，由此形成了以新能源电力生产、传输、消费为主体的新一代电力系统，即新能源电力系统。

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