电网现代化？电网怎么升级？-北极星输配电网

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IEEEPES（Instituteof Electricaland Electronic Engineers Power&Energy Society，电气与电子工程师学会电力与能源协会）大会每年举办一次，旨在交流电力与能源领域最新的发展现状与研究进展，并就该领域发展方向和热点问题进行广泛的交流与探讨。IEEEPES2016年会员大会（General Meeting）于7月17日～21日在美国波士顿召开。共有来自世界各地的3400多名电气与电子领域的研究人员和工程师参会，会议规模为历届之最，是世界范围内电力工业界与学术界的一次盛会。

IEEEPES2016年会以“为电网现代化铺路”为主题。将21世纪新技术与20世纪的传统电网相结合，建设智能电网，实现电网现代化，是IEEEPES2016年会主题的背景。

电力供应在100多年以前就出现了。居民区和邻近企业最开始是通过短程直流线路供电。在19世纪末引入了交流输电，可以利用更高的电压从遥远的发电厂向用户传输电力。交流电网最高的电压等级在欧洲是400千伏，在远东各国多为550千伏，而在美洲是550千伏和765千伏。一些国家如美、意、日和前苏联等国曾经期望采用特高压1150千伏的电压等级，而且一些试验线路也已经建成并投入运营，但由于技术和经济的原因，都放弃和淘汰了特高压交流（UHVAC）这一电压等级。

如今的电力基础设施已难以满足重组后电力市场的要求，也不能满足信息化社会下不断增长的电力需求和比例不断提升的可再生能源发电并网需求。此外，电网扩建和维护以至于升级改造的巨大投资亦遭受严重挑战，现有的基础设施面对各种各样安全威胁时已变得更加脆弱。交流同步电网向更大规模发展所带来的优势逐渐减少，而安全风险却愈来愈大，尤其对于规模不断增加的互联电网而言，电能通过超远距离的互联交流系统进行跨区域传输导致的电网低频振荡、电压质量和潮流控制等安全稳定问题逐渐突出，甚至发生连锁性大停电事故的风险也剧烈增加。面对电网发展和安全的严峻形势，以及当下充分利用可再生能源、改善大气环境、缓解能源危机的社会政治经济要求，必须对20世纪逐步发展壮大的传统现有交流（AC）电网进行升级改造。

如何对AC电网进行升级改造，面临两个完全不同的选择：一是走20世纪电网电压升级改造的传统老路。将现有国家500千伏超高压（EHVAC）电网主网架升级改造为1100千伏EHVAC电网主网架，“建设以UHVAC主网架为基础的智能电网”。二是采用21世纪出现的柔性交流输电系统（FACTS）和高压直流输电（HVDC）电力电子等新技术。无须对500千伏（400千伏）EHVAC电网进行电压升级，而是在EHVAC电网基础上覆盖由VSC—HVDC与LCC—HVDC组成的柔性HVDC网络，以适应大量水力、太阳能和风力等可再生能源的安全和持续接入以及特大功率电力传输的需要。这就是当今欧美各国正在建设的含有大功率电能高速公路的现代化电网——智能电网，又称超级电网，成为年会上专家们关注的热点。智能电网技术是实现经济持久增长、国家安全稳定、未来阶段能源可持续发展的最终推动力。

围绕“为电网现代化铺路”主题，IEEEPES2016年会共发布了1019篇论文。这些论文基本上覆盖了建设现代化电网——智能电网的全部技术，其主要内容包括两大部分：一是智能电网技术的研究和应用，二是传统AC电网主网架升级改造途径研究。经粗略统计，在发布的1019篇论文中，中国学者发表的论文还比较多，约占年会论文总数的15％左右。在中国学者发表的百余篇论文中没有一篇论述中国UHVAC输电规划、建设和运行经验的论文。

从本次年会开幕式的主旨演讲和发布的1019篇论文可以看出，专家们一致认为，长期以来，人们为电力能源行业建立起来的电力系统都以远离终端消费者、集中、封闭的方式运行，即使是新能源（太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能等），也主要采用传统的集中、大规模发展方式，造成了大量的弃风、弃光，并给电网安全稳定运行带来新的风险，同时，也限制了新能源发展空间，成为实现电网现代化的主要障碍。当前电力系统正经历巨大的变化，导致这种变化的因素很多，例如可再生能源的大规模接入，日益老化的资产，对能源效率的要求提高，能源市场自由化后市场主体倍增从而对系统脆弱性的日渐担忧等。由于运营复杂性的增加，需要为了电网的安全、经济及运行效率而引入更多智能，从而出现了“智能电网”的概念。

以“为电网现代化铺路”为主题召开的IEEEPES2016年会，是打破传统障碍，开创电网现代化新局面的一次重要学术会议。纵览年会公布的1019篇论文可知，世界各国业界同仁和专家学者对实现电网现代化的目标、方向及实施战略有如下共识：

其一，建设好智能电网的核心——配电系统，为电网现代化铺路。配电网是新兴智能电力系统的核心，配电系统运营商所扮演的角色正面临一场真正的革新。将可再生能源、分布式电源和智能电网技术整合入电网以提高电网可靠性并满足能源和环境的要求，是为电网现代化铺路的重要基石。

事实上，历史上还没有为大量发电机组（分散或分布式电源）而设计配电系统。IEEEPES2016年会上的一些论文提出，将数以百万计的各种类型分布式资源接入电网并能实时优化运行，使50%以上间歇式可再生能源渗透的同时，最大限度地降低成本和解决安全性、经济性的挑战，是实现电网现代化重大的新兴技术，也是电网现代化的重要基石。

其二，以柔性HVDC技术对电网主网架升级改造，是实现电网现代化的重大关键战略。输电系统以及由其组成的电网主网架，因其在确保电力供需平衡和整个系统安全中的作用而被视为电力系统支柱，已经装备有非常复杂的控制和监测系统，但现有电网中的大多数设备均拥有大约40年的设计寿命，大量重大投资都要求对基础设施进行起码的更新和升级改造，IEEEPES2016年会上的一些论文提出，最有效的方式是在计划和执行此更新时，将创新技术和方案应用融合进去。

为改造传统电网长期累积的缺陷，适应可再生能源渗透，提高大电网的可靠性，迎接传统电网安全性和经济性的挑战，完全没有必要在现有AC电网上再覆盖一个更高电压等级的AC电网，而以先铺的柔性HVDC（VSC—HVDC和LCC—HVDC）技术建设超级电网（Supergrid），是实现电网现代化的顶层战略，当然应该是国家或国内区域主电网升级改造的主流举措。

超级电网是将现有的区域同步电网和规划的可再生能源发电连接起来，将电能传输到任何需要的地方的未来电网。这个电网的愿景还要消除拥塞的问题和在间歇性能源条件下跨区域平衡负载。它也被称为超级电网或国家电网，是电网现代化的根本标志。当前世界各国制定的超级电网和输电规划都铺用高效、先铺的柔性HVDC（VSC—HVDC和LCC—HVDC）和FACTS技术。（作者系原国电通信中心主任）

延伸阅读：智能电网解决方案的典型应用实例

原标题：重磅|丁道齐：电网怎么升级？看IEEE PES 2016年会论文怎么说

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