新能源革命與電網(wǎng)使命的變化

以可再生能源逐步替代化石能源，實現(xiàn)可再生能源和核能等清潔能源在一次能源生產(chǎn)和消費中占更大的份額，建立可持續(xù)發(fā)展的能源系統(tǒng)，是新能源革命的主要目標。

在新能源革命的條件下，電網(wǎng)面臨著以下新使命：電網(wǎng)將成為大規(guī)模新能源電力傳輸和分配的網(wǎng)絡(luò);與分布式電源、儲能裝置、能源綜合高效利用系統(tǒng)有機融合，成為靈活高效的能源網(wǎng)絡(luò);具有極高的供電、供能可靠性，基本排除大面積停電風(fēng)險;與信息通信系統(tǒng)廣泛融合，建成電力、能源、信息綜合服務(wù)體系。

三代電網(wǎng)的發(fā)展歷史和主要特征

第一代電網(wǎng)(二十世紀初到二十世紀50年代)的特點是小機組、低等級輸配電電壓(220千伏及以下)，小電網(wǎng)。

第二代電網(wǎng)(二十世紀50年代到二十世紀末)的特點是大機組、超/特高壓輸電，大型互聯(lián)電網(wǎng)。

第三代電網(wǎng)(二十一世紀初到二十一世紀50年代)是在新能源革命的條件下，在解決環(huán)境和能源問題驅(qū)動下實現(xiàn)的電網(wǎng)轉(zhuǎn)型，其特點是清潔能源發(fā)電占比有望超過60%~70%，骨干電源與分布式電源結(jié)合，大型主干電網(wǎng)與區(qū)域電網(wǎng)及微網(wǎng)結(jié)合。第三代電網(wǎng)支持大規(guī)模新能源電力，能大幅度降低電網(wǎng)的安全風(fēng)險，廣泛融合信息和通信系統(tǒng)，是電網(wǎng)的智能化和可持續(xù)化的發(fā)展階段。目前我國正處于從第二代電網(wǎng)向第三代電網(wǎng)過渡的階段。

從第三代電網(wǎng)到新一代能源系統(tǒng)

我國國民經(jīng)濟和能源電力發(fā)展面臨嚴峻形勢。2014年我國碳排放占全球總量的29%，位居第一，使用化石能源帶來嚴重霧霾，急需大規(guī)模、高比例開發(fā)利用可再生能源。截至2014年底，我國風(fēng)能、太陽能發(fā)電并網(wǎng)裝機容量達到1.2億千瓦，但發(fā)電量僅占總量的3.2%，仍難擔(dān)大任。我國總體能源利用效率低下，綜合能源利用效率不足40%，2013年單位GDP能耗是世界平均水平的1.8倍，急需大幅提高能源綜合利用效率，減少能源消耗總量。電網(wǎng)承受波動性可再生能源電力接入的能力有限，對大規(guī)模、高比例風(fēng)電等可再生能源的消納仍然未找到經(jīng)濟有效的解決途徑，需要尋求綜合解決方案。

新一代能源系統(tǒng)是以電力為中心，以電網(wǎng)為主干，各種一次、二次能源的生產(chǎn)、傳輸、使用、存儲和轉(zhuǎn)換裝置，以及它們的信息、通信、控制和保護裝置直接或間接聯(lián)接的網(wǎng)絡(luò)化物理系統(tǒng)。構(gòu)建新一代能源系統(tǒng)的目標是最大限度地開發(fā)和利用可再生能源，最大幅度地提高能源綜合利用效率。新一代能源系統(tǒng)是在新形勢下第三代電網(wǎng)向綜合能源系統(tǒng)的擴展。

重大科學(xué)和工程技術(shù)問題

構(gòu)建新一代能源系統(tǒng)，需要重點研究解決源端、受端和傳輸?shù)囊幌盗兄卮罂茖W(xué)和工程技術(shù)問題：源端(特別是我國西部)：大規(guī)模可再生能源的生產(chǎn)、存儲、轉(zhuǎn)化、消費整個鏈條中的系統(tǒng)科學(xué)、能源轉(zhuǎn)化儲存和綜合利用科學(xué)及相關(guān)工程科學(xué)技術(shù);受端：各類分布式能源生產(chǎn)、儲存和需求消費中與電網(wǎng)緊密結(jié)合，實現(xiàn)高效、互補、綜合利用鏈條中的系統(tǒng)科學(xué)和相關(guān)工程科學(xué)技術(shù);傳輸：以電網(wǎng)為主干的新型輸電(輸能)方式和網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的系統(tǒng)科學(xué)和新型輸電(輸能)方式的工程科學(xué)技術(shù)。

具體為，一是構(gòu)建西部直流輸電網(wǎng)。構(gòu)建西部送端直流輸電網(wǎng)，將我國西部大型水電、風(fēng)電、光伏電源基地及火電基地聯(lián)結(jié)起來，實現(xiàn)各類電源資源的跨空間、跨流域優(yōu)化配置和補償調(diào)節(jié)，并通過大容量直流輸電線路與中東部交直流受端電網(wǎng)形成多點互聯(lián)，實現(xiàn)穩(wěn)定高效的遠距離西電東送和北電南送。

二是在源端構(gòu)建綜合能源電力系統(tǒng)。用棄風(fēng)、棄光電量制氫或合成天然氣(P2G)，將電網(wǎng)與燃氣管網(wǎng)聯(lián)接，實現(xiàn)能量規(guī)模轉(zhuǎn)化和儲存。形成風(fēng)電、煤電、高耗能(如電解鋁)組網(wǎng)的綜合利用系統(tǒng)，以及風(fēng)光電、儲能、儲熱、供熱、供電綜合利用系統(tǒng)。作為重要的輔助措施，源端綜合能源電力系統(tǒng)將使受輸電限制產(chǎn)生的棄風(fēng)、棄光能量得到充分轉(zhuǎn)化利用;并能就地消化部分可再生能源，減輕輸電壓力;對保證高質(zhì)量、平穩(wěn)的電力輸送，提高遠距離輸電的經(jīng)濟性也具有重要作用。

三是在受端構(gòu)建綜合能源系統(tǒng)。對受端不同供能系統(tǒng)進行整體上的協(xié)調(diào)、配合和優(yōu)化，是實現(xiàn)社會用能效率最優(yōu)、促進可再生能源規(guī)?；?、實現(xiàn)能源可持續(xù)發(fā)展的必由之路。發(fā)展區(qū)域綜合能源供應(yīng)系統(tǒng)，將受端的供電、供氣、供熱/冷系統(tǒng)進行統(tǒng)一規(guī)劃設(shè)計、協(xié)調(diào)優(yōu)化運行，提高能源綜合利用效率，保證供能系統(tǒng)的安全性和自愈能力。

以“互聯(lián)網(wǎng)思維”審視傳統(tǒng)電力系統(tǒng)

　　“互聯(lián)網(wǎng)思維”體現(xiàn)在社會生產(chǎn)方式上的理解主要有兩點：即生產(chǎn)要素配置的去中心化和生產(chǎn)管理模式的扁平化?；诨ヂ?lián)網(wǎng)的開放、平等、協(xié)作、分享精神，各種系統(tǒng)生產(chǎn)要素配置的主要形式是去中心化，是分布式的;企業(yè)管理也會從傳統(tǒng)的多層次走向更加扁平、更加網(wǎng)絡(luò)化。

傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中各類一次能源發(fā)電和分散布局的電源結(jié)構(gòu)(骨干電源為主)通過大規(guī)?；ヂ?lián)的輸配電網(wǎng)絡(luò)，連起千家萬戶，具有天然的網(wǎng)絡(luò)化基本特征。傳統(tǒng)電力系統(tǒng)終端用戶用電早已實現(xiàn)“即插即用”，電力用戶不需要知道它所用的電是哪家電廠發(fā)出的，只需根據(jù)需要從網(wǎng)上取電，具有典型的開放和分享的互聯(lián)網(wǎng)特征。這是計算機信息系統(tǒng)經(jīng)過多年奮斗才得以實現(xiàn)的理念(大規(guī)?？茖W(xué)計算用的網(wǎng)絡(luò)計算、互聯(lián)網(wǎng)、云計算)。

　　然而傳統(tǒng)電力系統(tǒng)不支持多種一次和二次能源相互轉(zhuǎn)化和互補，不支持高比例分布式清潔能源電力的接入，綜合能源利用效率和可再生能源利用率的提高受限;傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的集中統(tǒng)一的管理、調(diào)度、控制系統(tǒng)也不適應(yīng)大量分布式發(fā)電及發(fā)電、用電、用能高效一體化系統(tǒng)接入的發(fā)展趨勢。此外，傳統(tǒng)電力系統(tǒng)也無法支持分散的用戶充分參與到能源電力市場之中。

以“互聯(lián)網(wǎng)思維”建設(shè)改造傳統(tǒng)電力系統(tǒng)

以“互聯(lián)網(wǎng)思維”建設(shè)和改造傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的3個層次：一是多能源互聯(lián)互通，提高一次和二次能源的綜合利用效率，這也是新一代能源系統(tǒng)的目標。二是借鑒互聯(lián)網(wǎng)及其擴展的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實現(xiàn)即插即用、能源路由器、大數(shù)據(jù)、云計算等對能源系統(tǒng)特別是分布式可再生能源、微網(wǎng)、用戶在能源生產(chǎn)、消費、市場管理和服務(wù)的支持。三是催生能源生產(chǎn)、消費、服務(wù)的新業(yè)態(tài)和商業(yè)模式。