陈维江：创新智能电网技术 助力新能源发展

新能源发展也有突出的问题，第一个是随机性和波动性，光伏和风电高度依赖于天气和气候，所以它的随机性、波动性上网以后对电网的安全稳定运行影响很大;第二个是风电和光伏资源分布的不均匀性，我们国家规划了有7个千瓦级的风电光伏基地，都在北部或西北，比如说新疆、甘肃、内蒙、东北等，有个别在东中部，但是用电负荷中心都在中东部地区，所以这样就面临传输和消纳的难度。根据新能源的发展存在问题，我们从电网的角度解释如何助力新能源的发展，最近十几年我们在智能电网技术方面做了大量的创新工作。主要是三个，第一个先进输电技术方面，在全球范围内取得了重大创新突破，作用主要是支持大规模的新能源开发输送到负荷中心。第二项技术是大规模的新能源接网、并网技术，前两年大家可能听说过风电、太阳能并网难，实际上因为风电、太阳能发展很快我们电网对上网技术研究不够，所以这几年加快研究大规模太阳、风能的并网技术，主要是支持新能源大规模开发;第三个方面是智能配用电技术，因为除了大规模的集中开发外还有分布式新能源，中部地区还有分布式的风电、太阳能光伏，也存在技术上的难题，在这三个智能电网技术方面做了工作来助力新能源的发展。

下面给大家一一介绍。第一个先进输电技术，先进输电技术有两个，一个是特高压输电技术，一个是柔性输电技术，那么我们国家为什么要开发特高压输电技术呢，大家都知道我们的能源基地，一次能源主要从电的角度讲包括煤电、水电、太阳能、光伏，从我国总体分布来看80%分布在西部、北部、西南部，但是我们用电负荷中心70%-80%都在沿海中东部地区，所以按照国家能源发展战略，保证安全、清洁、低碳，我们迫切需要开发长距离、大规模输电技术，刚好特高压输电技术就是一种远距离、大容量、先进输电技术，有四大优点，第一输送容量大，它是500千伏的四到五倍，第二输送距离远，可以达到500千伏的3倍，500千伏输送距离一般是500千米，特高压是1000以上，那么现在最远的距离已经达到3200千米;第三有点事损耗低，是500千伏三分之一到四分之一。第四是少占地。所以在本世纪初国家将发展特高压技术列入国家战略，那么国外的发展情况怎么样呢?

国外在上世纪70年代到90年代像苏联、美国、意大利发达国家也分别开展了特高压输电技术实验研究，特别是苏联在1985年建成了900公里长的特高压交流输电线路，工程现在在哈萨克斯坦境内，85年投运以后断断续续运作有5年时间，因为当年技术上有缺陷，苏联解体后降压至500千伏运营。日本为了输送核电，建设了两条加起来426公里的1000千伏的特高压就输电线路，后来由于规划没有实施，所以目前在以500千伏运行。美国、意大利建成基地，后来由于经济危机和经济转型经济速度变缓，对电力的需求量变少所以特高压规模没有落地，但进入本世纪以后，印度、巴西、俄罗斯由于经济发展比较快，为了实现能源资源的远距离优化配置保证电力的合作共赢，特高压输送研究正在加快实施，上个世纪初国际上虽然有对特高压的研究但没有形成成熟适应的特高压输电技术，我们国家要发展特高压输电应该怎么办，过去我们电力工业的发展历程都是引进、消化、吸收再创新的道路，但是现在国外没有人做，没得引进怎么办，所以我们的总体路线是国家主导、电网公司作为创新主题，两大电网公司分别是国家电网和南方电网公司，结合国内科研制造设计建设并行等大概10多家单位，共几万人参加的产业创新联合体围绕着基础问题研究，研发关键设备，自主研发设计。特高压有原来的500千伏提升1倍到1000千伏，直流输电由原来的500千伏提升至800千伏，面临三大突出难题，主要是三个放电问题。第一个放电是导体附近的电源放电问题，就是如果导体上的电场控制不好，那么导体就会产生电源放电就会产生三种效应，第一个就是噪声，电源放电时大家会听到吱吱吱的放电声音，另外会对无线电设施产生干扰还有对电力造成损失，所以要想使特高压技术研发成功电源放电必须得到良好的控制。第二种放电是外绝缘放电，我们的输变电设施大量以空气作为绝缘，外绝缘会受到很多环境因素的影响，比如说污染，雨雪冰冻、雷电等等，都会影响外绝缘的放电，就会造成电网停电事故，所以这种放电也必须得到有效控制;第三种放电是设备内部的绝缘放电，现在内部绝缘介质主要是油脂、气体，如果这种放电控制不好造成的事故将会更加严重。可能会引发设备起火爆炸。三种放电控制如果没有约束条件很难控制，我们必须用经济，体积重量等等设备的主要条件，这三种放电控制起来还是比较难。

为了攻克这些难点，建立了相应的实验基地，在武汉的特高要交流试验基地，北京的特高压直流输电基地，西藏的高海拔实验基地，南方电网在云南的高海拔实验基地，同时在北京的高杆塔实验基地。通过这些基地的建设形成了完整的实验体系。

通过实验基地开展实验研究同时联合设备厂家进行设备研制，设备的体积很重要，开展的技术研究解决了在设备体积一定情况下设备的运作。带动我国装备制造业发生全面的变革。在研发成功设备和解决技术问题后，我们自主建设示范工程，共有三个，一个是1000千伏特高压示范工程在山西长治经过南阳到金门，总长640公里输送容量500万千万2009年1月投产。两个直流输电工程，南网云南到北京输电线路，向家坝上海正负800千伏的特高压直流示范工程，1907公里，输送容量640万，2010年7月完成。我国在建成电流示范工程前总体比其他国家落后20年。电力系统100多年来中国的电压等级在2009年前每个电压等级至少晚了20年，从09年后局面改变，我们不仅搞上了国际水平而且处于领先地位，这是交流输电情况。直流也是如此，10年以前世界最高电压等级是600千伏，巴西是世界上最高的电压等级，但是2010年后中国研发出了正负200千伏的电压等级，是世界上最高电压等级，现在又研发出1100千伏的等级，因为我们的自主创新在2012年获得了特高压输电技术和装备应用获得国际技术进步特等奖，这也是电力工业有史以来第一个。在国际上的话语权明显得到提升。还专门成立六个特高压工作组，基本都是由中国专家来担任召集人或者主席的。

特高压研制成功后在我国得到了广泛的应用，目前我国已经建成三交四直工程，正在建设四交六直工程，其中主流输电等级提升至1100千伏，输送容量1200万。现在哈密到郑州2500公里，将哈密水电、风电、火电打捆送到河南，另外值得一提的是中国的特高压技术走出了国门，巴西美丽山水项目本来想要采取600千伏等级，在巴西领导考察上海参观后，有所心动，后来能源部长来参观，最终决定800千伏直流输电工程，两期工程一期是2000公里二期2500公里，输送容量500万，全部中标，不仅技术输出还成立联合公司我们负责建设运营30年，所以说中国在输电技术方面已位于前列。

下面介绍一下柔性输电技术，包括交流和直流。电力系统的柔性实际上是指传统电力系统，刚性比较强，替代性不多，最多是发电机的调节。灵活性差，在上世纪80年代美国专家提出利用电力电子技术将我们的快速性、精确性、连续性结合进去，增加柔性。以前我们都和国外学习，经过16年的努力，我们已赶超美国。但是在基础元器件上还有差距。

近几年柔性直流技术也发展很迅速，因为现在直流输电技术还是端对端点对点，只能控制关和，灵活性差，未来将利用可关控全面控制技术，这项技术我国发展很快与国际同步。我国国家电网公司正在研发建设在张家口地区的工程，张家界未来将会是新能源集中发展的要低，整个装机将达到5000万千瓦，如何送出来，准备建设500千瓦直流柔性输电工程，全世界最高电压等级。第二部分，大规模新能源并网技术，新能源面临的随机性，近两年中国电科院研究所风能研究所根据我国拥有1000余个新能源场站，三年以上数据，根据数据揭示新能源规律，同时提出创新方法，提高预测精度。现在我们在新能源预测精度方面赶上了国际先进水平。在研发新技术同时还研发系统，功率预测系统，包括风和光伏功率预测系统，对100多个风电场布局，光伏主要在青海、新疆、宁夏应用。预测好了还要调度的好，前段时间的弃风弃光程度很高，这种现象不是技术问题，是政策问题，是利益的博弈。上网如何消纳，与煤电的博弈，煤电便宜，地方税收问题。我们想办法让新能源上网，所以做了优化调度技术。

另外大家知道新能源的波动性，但是我们负荷是平稳的，如何让新能源配合电网稳定运行，所以要研发大规模的储能技术，目前来看，现有储能技术不能适用。以前我们的储能技术都是进口的，现在我们国家攻克自主技术，实现了全面国产化。国家重视蓄能技术，目前正在建设8座蓄能电站，按照规划2025年我国蓄能由现在的1.6%提升到4%。也是为风光上网提供支持的。因为风电光伏本身存在缺陷，因为抗导能力差。低电压穿越是容易脱网，不能共同维护电网，为解决这个问题还专门研发了控制技术，就是保证电网故障时能挺一段时间，共同维护电网安全运行。技术已经应用，对安全性有大的提升。还有一项技术是虚拟同步技术，使得光伏、机电元件有惯性，已经研发成功。

运用这些技术后我国增加了130多亿千瓦时的新能源电力。我国在新能源装机及技术方面和国际处于同步地位。

最后一项技术是智能配用电技术，配电网直接面向用户，一定会智能化上下力气，未来配电网将面对分布式介入，电动汽车也将互动起来，电动汽车既是一种负荷又可以在我们需要时作为一种电源提供电，根据现在的电网互动性质，所以一定要智能化，在配用电侧实施。传统配电网是给工程工厂供电是单方向的，在可靠性方面要信息监控，自愈技术方面及快速消化新能源等方面还有很多技术要改革。用电技术更是和老百姓息息先关，我们在智能用电方面和国际并轨的，特别是在用电信息的采集及电动车的充放电设置及智能楼宇园区及智能家居方面的创新工作做的很多。国家电网系统在用电信息采集上提前布局，在国际上也没这么高的水平。国网花钱换智能电表，提高互动性。另一方面为了支持分布式，国网去年无条件支持上网，研发了断路器、双向保护及并网接口控制系统才能实现让用户接轨。目前，国家能源局已经开展了30个光伏运用示范项目，到2014年国网分布式并网达到6936个，容量达到265万千瓦时。将来新能源在配网上接入以后直接对用户有影响，储能技术必须相配合。总的来看从世界范围来看，风电光伏新能源技术在遇见的未来发展情况很好，依托这两项技术新能源发展将朝着清洁、低碳的方向不断发展，目前做得比较好的是德国，也是主要靠风电和光伏。近年看来，我国大规模发展新能源并网、智能配用电、智能电网技术对于新能源的发展起到了有力的支持作用。但是我国有自身特点，发展有很多无序和非理性的东西，新能源发展速度太快，另外规划方面的问题，电网和电源发展规划的不协调使得弃风弃光现象越来越严重。主要是三个方面的问题，首先是三北地区，西北、华北、东北新能源装机比率很大，但是这些地方电力负荷很低的地方，不解决这些问题只是建设是不行的，只有通过大电网建设才能解决，仅仅依靠储能无法解决。因为储能最大的问题还是在于经济性，技术还不能达到大规模应用阶段。

国家十三五规划近期对于新能源消纳问题正在采取举措解决。最后一个是新能源的开发利用，前面是技术层面上的，需要国家不断完善激励政策。国家要进行政策补贴，推动新能源的不断发展