中国电力科学研究院周孝信院士：快速发展的人工智能技术 对未来能源电力系统带来革命性、颠覆性影响

2017年9月15日，由中国可再生能源学会可再生能源发电并网专委会主办的第一届可再生能源并网技术与政策论坛在北京隆重召开，会议以“新能源与电网协调发展”为主题，围绕战略与规划、政策与机制、并网和消纳、储能及应用等议题，探讨可再生能源快速发展中的热点问题与对策，促进我国可再生能源事业快速发展。本届论坛邀请国家能源局等政府部门领导、能源电力领域院士和资深专家就再生能源发展战略、规划、政策、技术等问题发表主旨演讲。北极星电力网全程直播本届论坛。

 会上，中国电力科学研究院周孝信院士主题分享《我国新一代电力系统的发展前景》。周孝信主要从四方面进行阐述：1)实现能源转型是我国能源革命的关键；2）能源转型与电力能源结构演化；3）新一代电力系统的主要技术特征；4）总结。

中国电力科学研究院周孝信院士

 以下为电力头条APP为您带来的致辞实录：

 第一个先说一下能源转型，我认为能源转型是我国实现能源革命的关键，实际上就是以可再生能源逐步替代化石能源，实现可再生能源等清洁能源在一次能源生产和消费中占更大份额，推动能源转型，建设清洁低碳、安全高效的现代能源体系，这是能源革命要实现的一个目标。

 刚杜院士已谈到，去年年底公布，《2016到2030能源生产和消费革命战略》，对2050年能源消费总量基本稳定，非化石能源超过一半，超过50%，这个指标应该说要实现起来，我看还是有一定难度，但是实际上既然国家战略提出来，当然就应该努力把它实现。

 能源转型实际上主要是三种，一个是油一个是煤气一个是化石，三个能源怎么演化。左边就是根据我们刚才能源消费革命的战略，最终到2050年要50%这样非化石能源的情况。倒推回去，包括2010年的数，2015年的数都是实际的数据，2020年、2030年根据我国以前都有的，包括能源消费革命提的一些指标，把它画出来。你看从煤的消费来说，从2010年70%降到2020年60%，2030年50%，这个我看几个研究，有几个研究结果，大家都是一致的，基本上是一致的。

 但是到了2050年就不同，这个数是很难确切的说。那么这个图是20%煤碳，最近也有一个研究是认为40%。所以20%到40%差距还是比较大，但我个人理解，既然要实现50%的非化石能源的比例，那么40%煤碳就不可能了，必须降，降到20%到30%，刚才杜院士讲30%以下，所以我同意这个看法，我这里画的图是20%。

 这个能源转型的宏观这些指标，这些数据和我们电力结构，能源结构转型是一个什么关系，这个我觉得是应该仔细做分析，实际上我是用2015年、2016年的数来看，这个数非化石能源电量，这两年电量都有，就是风电、太阳能、水电还有核电加起来。2015年的1.5万亿，我们国内大家都用的一个方法来换算，就是一次能源14.725亿吨标准煤，占全年一次能源消费总量43亿吨标准煤的11%。也就是说90%以上的非化石能源占比，是由我们电力来提供的，什么电力？非化石能源电力。2016年也是这个数，算下来也是这个，12.3%，那么实际上大家在说的这个数是13.3%，差一个百分点，90%以上是非化石能源，所以电力能源结构和一次能源结构关系看的很清楚。

 那么，根据这样一个一次能源结构的一些数，还有其他社会经济发展的一些参数，包括未来的一些目标，那么怎么去推这个，我们将来这个能源的发电这个容量的结构和电量的结构，搞的很简单计算模型。

 算下来电量非化石能源电量占比48%，在这里面提出是50%。2050年这个数可能差别比较大，但是我觉得是要下降的。

 下面在这样的背景之下，我们电力系统是什么影响，什么样的影响？电力系统能不能运行起来，这个我觉得是很大的问题。首先说一下新一带，能源转型过程中基本上能够实现的这样一个转型的一个过程，包括发电能源结构的转型的过程中，实现了这样一个目标，这个电力系统我认为将来就是所谓的新一代电力系统，一个说法。那么给能源转型带来一些变化，第一就是高比例可再生能源的电力系统，第二是高比例电力电子装备系统，和第一个相关的，大部分都是电力电子装备，包括风电、太阳能也都是电力电子装备。

 第三条多能互补的综合能源电力系统，基本上是电力思维，搞一个综合能源，近两年一直在宣传这个理念，我特别希望我们电网公司能够扛起这个旗帜来，将来的话就综合能源系统，在用户侧，在终端能够作为一个电力系统不可分割的部分，这个是我们应该实现的目标，这是我的观点。

 还有能源互联网，再往远处看，哪几项技术可能带来颠覆性影响，一些突破。我就不细说了。再说一下为什么叫新一代电力系统，几年前提出一个三代电网这个概念，所谓第三代电网，实际上这个电网是一个广义电网，还是一个电力系统的概念。那么他主要特征，第三代就是可再生能源和清洁能源发电为主，主到什么程度，从电量来说要60%到70%，骨干电源分布式电源要结合的，这个怎么结合，分布式占多少，主干占多少，这个还没有一个仔细的研究，没有见到国内做这方面分析的，我觉得这个将来要看，可能要与时俱进，到底是怎么比例。第三个主干电网和配网，这个是怎么个情况，宏观的说说可以的，具体到什么程度，现在很难说清楚，还要随着技术的发展，随着我们工作的进展。当然这个目标是应该肯定的。

 高比例可再生能源，可再生能源占的比例还是很低的，从电量来说不过是5%、6%不到。我们局部地区还是高比例的，譬如甘肃，去年年底是风电+光伏全省总装机41%，电量不知道是多少，大概没有这么高了。但是从电网运行来说，他是遇到一个高比例的情况。其他像西部、北部其他省份也是这个情况。这是甘肃的例子，但是将来这个41%装机风电太阳能的比例，应该说还是低的，将来比这个还要高，而且不仅仅是西部个别省份，而是全国都是这样的情况。那么会遇到什么问题，这个是刚才说的一些技术问题，今天一个是大规模风电太阳能接入弱电网，我们西北部电网比较弱的，尽管有特高压，总的来说电网比较弱的。另外技术怎么解决，做了很多研究，所以今天就不细说了。

 第二个特点就是高比例电力电子装备电力系统。另外当然我们还要进一步的发展，集中输电要进一步发展，包括现在正在马上要准备建设的，张北段柔性直流。国家西部搞一个直流输电网，实现太阳能、风电、水电、可调节煤电、储能相互之间的补偿。在这个情况下，西电东输，直流输电才会得到充分利用。所以这个行不行，从理论上看应该行的，但是具体来说还有很多东西要做，我的学生也在做，到底行不行。

 除了大规模的西电东送直流输电以外，还有一个分布式的发展，像金寨屋顶光伏扶贫，在屋顶或者是村级电站，屋顶搞的比较多，我去看的时候已经到了9000个屋顶了，也带来影响的问题。我们刚才讲并网，不仅仅是风电开发，他的接入电网是不是会带来问题，你这个分布式的同样带来问题，这些问题怎么解决，需要进一步研究。浙江嘉兴发展势头非常好，分布式，上两个月前我去看过，浙江的情况，发展还是非常迅速。

 高比例电力电子装备对电力系统运行带来很大的挑战，包括直流输电带来电网不稳定问题，电压稳定问题，扰动能力很差这个问题，为什么呢？因为直流输电代替了过去的发电机，发电机有惯性的，有转动惯量的，这些直流输电都没有，没有惯量，整个系统的，有一个扰动之后波动很厉害，这都是实际结果。所以目前来说都在研究，这些问题都是未来得挑战，60%可再生能源接近的话，这些问题不解决没有办法运行的。

 多能互补的综合能源电力系统，我认为还是有两类，一类叫源端基地综合能源电力系统，一个叫终端消费综合能源电力系统，我认为将来他们都应该是我们电力系统的有机组成部分。所谓源端基地综合能源电力系统什么意思，我们现在研究的是西电东送，2030年以后送不了？能力有限，全国开发接近20亿的风能太阳能，而且西部确实条件非常好，除了东部发展以外，主要还是在西部开发利用。你能送十亿千瓦吗，不行的，送不了，我们做过研究，这个数公布过，就是西电东送的规模大概多大，现在不到两亿，将来到4.5到5.5亿千瓦，不能再多了。

 那么将来怎么办，怎么利用西部的这些好的资源，第一西电东送，第二就地转化，就地消费。这个是必须做的，否则的话将来很被动，我们电网背着大包袱，你们电网不行，解决不了，实际上解决不了。所以就是说这个源端综合能源就是水电、风电等能源基地和储能通过直流输电网实现多能互补向中东部输电。第二点电力供热制冷、产业耗电、多种途径就地消纳。第三电解质氢、制甲烷就地利用或通过天然气管道东送。不要小看这些技术，目前来看可能有很多困难，但是将来我认为是一、二十年以后飞速发展，这是我第一个源端综合能源。

 我们电力系统要大力支持，第二就是终端消费综合能源电力系统，大家讲了很多，分布式，可再生能源的发展，天然气都联产，目的是什么？目的一个是尽量多的消纳可再生能源，第二个是提高能源综合利用效率。只有通过综合能源，才能把它提高到从现在的纯发电30%到40%提到50%、60%、70%甚至更高，我们要控制成本，能源消费总量到50亿吨、60亿吨，而且要平稳。我认为这个是非常重要的，就是我们电网一定要支持这个终端能源消费，我们眼前是供电，抢了我们的生意了，这是短视的。我在这儿说的也许不对，供大家批判。

 能源互联网同样是这个问题，我的看法四点，第一点能源互联网服务应以电力为核心载体，智能电网提供主要基础平台。第二点能源互联网应以面向客户服务为中心，满足用户用能、用电、自发电上网及用户需求响应和信息交互服务的需求。另外促进提高能源效率和能源生产消费的经济性，充分利用可再生能源，是能源互联网发展的核心驱动力，不讲经济发展不了，不讲效率发展不了。再一点能源系统与互联网技术跨界融合，推动系统功能理念和技术的相互借鉴是能源互联网的成功关键。

 而不是说你这个能源和信息是两回事儿，没法学，能源是能量，信息不是能量。实际上理念是一样的，同志们。这个就简单了，几类技术整体突破的颠覆性影响，一个是高效低成本太阳能、风能发电和电网友好技术，它的大规模开发利用，将颠覆传统发电方式，告别化石能源主导电力生产的时代，实现能源生产和消费革命。第二点高效低成本长寿命储能技术，它的规模化广泛应用，将颠覆传统电力系统运行方式，开启全新的电力生产分配新模式，为实现高比例，可以高到100%可再生能源的新一代电力系统奠定基础。

 第三高可靠性低损耗电力电子技术，新一代的电力电子器件和装置，它的推广应用将逐步取代传统交流输电主导的输配电网，形成直流输配电网和交直流混合输配电网新模式。

 第四高强度低成本绝缘技术和超导输电技术，他们的开发应用将颠覆传统输电线路，成就配电线路新形态。

 第五应用于电力系统的人工智能技术，以无处不在的传感和先进ICT技术为基础，以物联网、大数据、云计算、深度学习、区块链等为核心，人工智能技术正在迅速发展，具有应用于电力系统设备管理和系统控制、能量管理和交易等领域的潜力，可能会颠覆传统方式，开启一种全新的自动、自主新模式，有助于新一代电力系统的安全、经济和可靠性的提高。

 我国能源转型的目标，是建设清洁低碳、安全高效、可持续发展的新一代能源系统。新一代电力系统以化石能源为主向低碳可再生能源为主的转型，将对能源转型目标的实现起关键作用。

 高比例可再生能源、高比例电力电子装备接入电网并实现多能互补综合能源，支持构建能源互联网，是新一代电力系统的显著特征，也带来能源转型中对电力系统的重大技术挑战，为电力系统理论和技术进步带来新的研究方向和发展机遇。

 快速发展的人工智能技术，有可能对未来能源电力系统各环节发展形态，系统整体效率，运行控制方式和运营模式带来革命性、颠覆性影响，也是针对新一代电力系统前瞻性研究的重要方向。谢谢。