由清華大學和國家能源互聯網產業及技術創新聯盟共同主辦的“2018國家能源互聯網大會”于11月6日在北京西郊賓館召開。大會以“推示范、求共贏、促發展”為主題，總結2018年能源互聯網行業發展現狀，明確2019年行業重點攻關任務和目標，為相關企事業推進能源互聯網建設進程指引方向。

中國科學院院士、中國電科院名譽院長周孝信出席大會并發表題為“新一代電力系統與能源互聯網”的主旨演講。

以下是演講文字。

周孝信：今天給大家匯報的內容是“新一代電力系統與能源互聯網”。

回顧電力系統發展的歷史，從100多年前電力剛開始發生的時候，電力系統分成三代。第一代是小機組、低電壓、小電網、小規模。第二代是大機組、超高壓、大電網，這是對二十世紀七十年代的中國來說的。到二十一世紀三四十年、四五十年的時間。第三代是本世紀初開始，特點是可再生能源和清潔能源，主干電網和區域配網、微網結合。這是七八年前總結的電網發展趨勢，我們叫第三代電網，這個概念就是電力系統的概念。第三代電力系統是100多年來第一、二代電力系統的傳承和發展，是新形勢下推動能源轉型發展，構成能源核心的新一代電力系統。

第三代電網主要特征有四方面。第一是高比例的可再生能源的電力系統。第二是高比例電子電力裝備的電力系統，第三是多能互補的綜合能源系統，第四是信息物理融合系統。

第一是高比例的可再生能源電力系統。經過這些年大力發展，中國新能源的裝機比例在有一些省份很高了。右下邊的圖可以看到，甘肅可再生能源裝機容量的比重達49%。內地一些省份也逐步在上升，這個是一個很大的進展。

從未來發展來看，它還是會發展很快的。可再生能源的發展情況，包括分布式、集中式加起來比例會逐步提高。右下角的圖有兩個曲線，一個紅顏色、一個綠顏色。紅色的是太陽能光伏發電的電量占比，2050年占26.7%，而風電占21.3%，總的67.4%是可再生能源的電量。這個是簡單的一個模型估算的結果。

第二個特點是高比例電力電子裝備的電力系統。首先是風光快速發展，占電網的比例高，從容量看，右下角的圖，2015年-2050年我國電網裝機的趨勢也是一個紅線，一個藍線。2050年的太陽能裝機占41%，風電占比27%，這也是很簡單的模型估算的結果。當然這些新能源的接入都要依靠電力電子裝備，變流器等這些接到電網里面去。

還有一個直流輸電，特高壓直流輸電有大發展。2010年以來一共先后投產了12條特高壓直流輸電，現在還有一條沒有正式投運，是準東到皖南，從新疆準噶爾每天到安徽，這個是1100伏的。這個對電網影響非常大，而且將來的容量還要繼續增大，線路還要繼續往前投。所以對電力電子裝備在電力系統的比例會越來越高。還有一些用戶，比如說民用、工業、交通各方面，汽車充電，電動汽車等等很多要用電力電子裝置。

第三個特征是多能互補的綜合能源，我們的電力系統要擴展范圍，除了提供電力以外，在多種能源相互互補的情況下還要做一個綜合能源的服務商，提供熱供冷。還有分兩部分，一個源端基地的綜合能源系統，包括水電、風電、太陽能，大量的裝機基地，形成一個綜合能源基地，除了發電以外，還要提供別的新的能源，包括天然氣等等，它們之間，剛才說的可再生能源之間也要互補，通過電網互補。我們建議在西部建立一個直流輸電網來相互補償。很重要的就是現在大家談的很多的是終端消費綜合能源電力系統，就是互聯網的示范工程體面提到的多能互補這個范圍。

第四個是信息物理融合的系統。這個不細說了。

關鍵技術歸納為六點。第一點，高效、低成本太陽能風能發電技術，第二是高效、低成本、長壽命儲能技術，第三是高可靠、低損耗的電力電子技術，第四是新一代的電力運行穩定與控制技術，第五是高安全、高效儲運和應用技術，第六是新一代人工智能技術。

現在每一部分簡單說一說。這是低成本的太陽能發電技術，有光伏發電、風能發電，實際上現在我們包括太陽能熱發電，在座的有專家在這里，進步也很快。尤其是表現在效率不斷提升，另外成本也迅速下降，這個得益于產業和企業家做了大量的工作，在技術進步的支撐下，我們的成本不斷降低。

再就是高效、低成本、長壽命的儲能技術。這是技術的發展，一個是企業做大量的工作使我們的成本不斷下降，特別是今年去年和下半年和今年上半年的趨勢，包括電池儲能的技術發展很快。

接下來是第三高可靠性、低損耗、電力電子設備和新型輸電技術。這個電力電子技術比較期待國產化的大容量的IGBT，很快能應用到可再生能源發電的大范圍應用。再一個期待新一代的電子電力設備，就是新一代半導體的技術，它的效率高，耐高溫、耐高壓，很多好的性能，將來會對我們剛才講的直流輸電也好，新能源接入電網也好，會帶來很大的影響，但是現在處于技術改進的過程中，我們期待它，這是我們搞電力系統非常期待的一個技術，元器件和裝備能很快用到系統中來。這是剛才說的它的一些好處，碳化硅類的一些好處。

這是輸電側，有一個進展是氣體絕緣管道，德國的380千伏的，在法蘭克福是2公里還是1公里的地下三線的雙回線都是地下管道輸電，這是絕緣氣體的管道輸送。我們國家也在做，特高壓的，從蘇州到南通，現在已經貫通了，還沒有最后完成。還有未來的超導，一個管道里面除了能輸電以外，用氣體來冷卻，一個是用氫氣來冷卻，溫度低。現在我們研究用液化天然氣，是110度溫度和高超導溫度差不多，這樣可以配合起來用，這是一個基礎研究階段。

還有運行控制裝備。現在新能源接入電網以外，使電網特性發生重大的變化。其中一個變化是所謂的慣性減小，過去的系統慣性是比較大，靠什么？靠同步發電機，一旦電網擾動以后會放這些能量來平息波動。現在大的直流輸電，現在上海華東地區有10回大容量的直流輸電大概落到小的四萬平方公里的面積里面。右邊的圖是一個實際的發生故障之后的一個圖，很快會發生一個變化，對電網的頻率保持，故障的恢復都帶來很大的影響。

還有一個是對電壓穩定的問題，有震蕩。電力電子裝備的裝置和裝置之間會引起震蕩，電網之間也會引起震蕩，我們記錄了很多的波形，做了很多的分析，目前來說也是有一些解決的辦法，但是對問題，一個是怎么建立理論性的體系，怎么和過去穩定的現象有什么差別，還都在做。這個也是直流輸電，柔性直流輸電接到弱的電網里面也會發生震蕩不穩定的現象。

為了新一代電力系統的解決，解決電力電子裝備接進去，大容量的西電東送，造成的這些問題怎么解決？首先要做仿真分析，我們在國家電網的支持下搞了一個新一代的仿真平臺，超級計算機，物理模型和數字模型混合的仿真系統，這個主要是研究新的現象和問題怎么解決。

第五個是氫能生產和儲運技術。這個也是受到一些啟發，因為國內很多的單位，很多的單位都想在氫能上有所發展。從搞電力的人來說，怎么樣制氫？最簡單的是電解水制氫，用西部的棄風、棄光來電解水制氫是非常好的事情，能把這些棄掉的電都能用起來。

另外即便是將來棄風、棄光都解決了，今年的水平差不多是比去年有很多的改進。即便是這樣，將來可以有一些使棄風、棄光很好的解決，但是西部那么大的容量，那么大的潛力，太陽能、風能的潛力，把它開發出來，不一定都是電力輸送，有可能把它用到制氫。如果說找到一個非常經濟有效的安全的生產辦法，比如說電解水再進一步改進使效率提升，目前50%、60%。甚至可以就是建這個電源、太陽能、風能直接拿來做電解氫，將來運到東部去解決我們的電動汽車，燃料汽車的發展問題等等。同時也是什么？也是未來假定說我們剛才講可再生能源比例非常大，非常高，但一旦太陽遇到什么連續多少天的陰天，風連續多少天沒有怎么辦？那個電力系統就支撐不了了，現在的儲能很好，只是解決幾小時的問題，一天的波動。一個星期的波動，兩個星期沒有電的來源的話就不好辦了。所以我們制氫，制天然氣的辦法就可以解決遇到特殊情況下的備用。

能源互聯網。能源互聯網是這樣，我從傳統電力系統的互聯網特性和它的局限是什么？傳統電力系統各類一次能源發電和三聯供布局的電源結構通過大規模互聯的輸配電網，連接千家萬戶使用，具有天然的網絡化基本特征。傳統的電力系統和用戶用電早已實現即插即用，電力用戶根據需要從上取電，具有分享的互聯網特征。當時有一些專家說我們的信息做不到，從這個角度來看我們的電網有天然的互聯網特性。但是有很多的局限性。一個是傳統電力系統不支持用戶電源的即插即用，無法實現用戶和電網之間的能源信息的雙向流動，傳統電力系統不適應多種形式的協同互補，提高效率的能力受限。多能互補就管電。第三是不能實現市場化運作，服務受限。從互聯網它的一些基本特性看，我們還有很多的缺陷，因此，我們就要搞能源互聯網。

這是說到能源互聯網是怎么回事了。我們國家能源局的文件已經說的很清楚了，這里面我們也發表過有關的文章，是這么說的。可再生能源為優先，電力能源危基礎，多種能源協同，共為消費協同，集中式、分布式協同，大眾廣泛參與的新興生態化能源系統。這個有點繞，現在能源互聯網是互聯網技術和能源深度融合，能實現高效利用，提高可再生能源的比重等等這些功能。

事實上從搞電的來說，我們搞了多年的智能電網，現在又說能源互聯網是怎么個意思。我的理解是這樣，智能電網是信息技術與物理電網高度集成的電力系統。我們查了中國的電力百科全書和維基百科。這個中國的電力百科全書是我們主編的，有很多的討論怎么是叫智能電網。另外參考了國家能源局發布的《關于推進“互聯網+”智慧能源發展的指導意見》，所以能源互聯網是互聯網思維和理念與能源生產，傳輸、存儲、消費以及市場深度融合的智慧能源系統，和能源產業發展的新形態。這個智能電網它基本上是電力系統。能源互聯網是一個智能的能源系統，特別是多能互補。而且，側重產業發展，推動產業發展。

現在又有很多企業提到能源物聯網。什么是能源物聯網？這是我的理解，也是大家討論。給的是能源物聯網+能源互聯網+能源萬物互聯+數據驅動的智能化，不知道對不對。那么這個IOT這個物聯網就是世界萬物互聯，我們的數字信息傳送進行處理，這不是目的。目的是什么？還是實現全面的感知的基礎上實現智能化，所以我們叫做數據驅動的智能化，咱們一個專委會有一個數字化專委會，這個是現在智能化的驅動是靠大量的數據搜集，大量的處理，通過算法最后實現，對不對由大家討論。

能源互聯網三層結構，這個不說了，大家都知道，物理基礎，實現價值等等。

功能也不說了。可再生能源高效配置，多種能源互給。因此，新一代電力系統和能源互聯網是一個什么關系？新一代電力系統繼承了傳統電力系統各類一次能源發電，布局的結構，通過大規模互聯的輸配電網絡連接千家萬戶，具有天然的網絡化基本特征。我們新一代的電力系統繼承了傳統電力系統的特點。

第二是新一代電力系統發展了傳統終端用戶的即插即用，支持分布式用戶，實現能源信息雙向流動，具有完整的開放分享的互聯網特質。原來智能電網里面的，當然也有類似的功能，但是新一代電力系統包括智能電網的一些新東西，也是要進一步的發展。所以這樣兩點是繼承和發展。

提升和開拓還有兩點。一點是新一代電力系統在源端支持多種能源的協同互補，有效提升可再生能源的消納能力，這是一點。第二點，在智能電網的基礎上與信息技術深度融合，形成的能源互聯網，為高比例可再生能源接入系統的調度控制，運行優化，市場化運作提供有力支撐，進一步拓展用戶綜合能源服務的功能，是新一代電力系統發展方向。這個能不能說清楚，新一代電力系統、能源互聯網，智能電網能不能說清楚，很多是靠實踐，這些都要在實踐中不斷總結和完善，形成我們的綜合式的自己的理論體系，這是大家的一個，我覺得還是一個很重要的任務。

結束語。第一、第三代電力系統是100多年第一二代電力系統的傳承和發展，是推動能源轉型發展的新一代電力系統。第二、高比例可再生能源，電力電子裝備接入電網，多能互補是新一代電力系統的特征。第三是六類技術的開發應用將有可能對新一代電力系統產生全局性的影響。第四是智能基礎上與信息技術深度融合形成的能源互聯網。第五是以用戶為中心的理念拓展綜合能源服務功能，是新一代電力系統的發展方向。