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              我國未來電網及電網技術發展預測和對策
              發布時間:2019-4-9    點擊數:2817      高陽電瓷
               
              在轉變舊的能源生產與消費模式、實現更大范圍內能源資源的優化配置中,作為主要能源傳輸載體的電網模式將發生哪些變化?未來的電網將采用哪些新的輸電方式和控制方式?哪些新的科學技術可以滿足新的能源供應和消費模式下電網安全、高效、智能運行要求?這些問題正是當前能源和電力領域專家最為關注的問題之一。國際上多個國家和機構已開始相關研究,并致力于電網和電網技術發展路線圖的研究和制定。
                為了廣泛探討在新能源革命背景下我國電網發展面臨的各種挑戰,展望未來電網模式和發展趨勢,探究影響電網發展的關鍵因素和科學問題,評價新技術在電網發展中的應用前景,香山科學會議于2012年9月27~29日,在北京召開了以“未來電網及電網技術發展預測和對策”為主題的學術討論會。中國電力科學研究院周孝信教授、華中科技大學程時杰教授、中國電力科學研究院郭劍波教授、清華大學電機系梁曦東教授和中科院電工所肖立葉研究員擔任會議執行主席,多學科跨領域的50余名專家學者應邀參加了會議,與會專家圍繞(1)未來電網模式和電力系統;(2)新型輸電方式和輸電技術;(3)超導和先進儲能技術和(4)新型材料、器件和輸變電設備等中心議題進行深入討論。
                周孝信教授作了題為“未來電網和電網技術的發展前景”主題評述報告,指出新能源革命的主要驅動力在于化石能源短缺和全球氣候變化的威脅,而其使命是構建新能源電力輸配網絡、靈活高效的能源網絡、能源電力和信息綜合服務系統和安全可靠的電力供應系統。從發展前景來看,若按人均用電量8000kWh、15億人口估算,我國未來(2020~2050)的全國總裝機應為32億kW,即人均2.1kW,而輸電需求將達到7.1億kW。我國未來第三代電網模式將是大型骨干電源與分布式電源相結合;大型輸電骨干電網與地方輸配電網、微網相結合;清潔能源電力占50%以上。2020~2030年,我國電網在形態上應是超大規模超/特高壓交直流混聯的復雜電網。2030年-2050年,在全國范圍內建設靈活可控、低損耗、高可靠性的跨大區超級輸電網絡。對電網發展有重大影響的關鍵技術有10項,即大規模新能源與可再生能源電力友好接入技術(含分布式)、大容量輸電技術、先進傳感網絡技術、電力通信與信息技術、大容量儲能技術、新型電力電子器件及應用技術、電網先進調度、控制與保護技術、電力系統先進計算仿真技術、智能(主動,active)配電網和微網技術、智能用電技術。
                與會專家對人均用電量8000kWh這個指標開展熱烈討論,提出要從根本改變生活習慣和消費觀點,采用一種更加節能環保的生活模式,人均用電量應當控制下來,從而遠小于這個數值。根據多年的電力規劃經驗,我國“補課式”消費會促使人均用電量大幅度提高,甚至不用到2050年就會突破8000kWh這個指標。大家一致認為人均用電量指標應聯合社會科學專家和電力專家進行深入研究。第二個熱點問題是關于煤電和可再生能源發展比例,有的專家認為40%的煤電比例可行性不高,風電、光電、核電現有的發展規模比預期要緩慢,煤電比例應該考慮為50%甚至60%更實際。第三個討論熱點是關于輸電規模問題。有的專家指出:7.1億的輸電容量,按現有輸電技術來估算,需要100多條輸電通道,但資源環境的限制使得建設如此多的輸電通道沒有可能,因此必須有一個調整發展規模、改變發展模式和尋求新技術革命的過程。
                一、未來電網模式和電子系統
                與會專家在題為“未來中國電網模式的分析與展望”的中心議題評述報告中指出,影響電網發展模式的主要因素包括電力流格局和電網技術兩個方面。提出了我國未來電網的發展模式,分別給出了2020年的電網場景,以及2020~2030,2030~2050的電網發展模式預測。與會專家還作了“超/特高壓交直流輸電系統”、“構建統一的新能源電網”和“多端直流輸電和直流電網技術”的專題報告,并針對本中心議題展開了熱烈的討論。
                二、新型輸電方式和輸電技術
                與會專家在題為“新型輸電方式與輸電線路”的中心議題評述報告中指出,在未來二三十年內,架空線路由于其綜合性價比優勢,仍將是輸電的主要方式,分析了電力輸送的發展需求、面臨的制約因素及滿足不同需求下的各種輸電技術,提煉出輸電領域在可預見的技術進步下有待解決的科學問題。
                與會專家還作了“輸電線路的電磁環境”、“未來電網中的大容量電纜輸電與氣體絕緣管道輸電”和“無線能量傳輸技術及其應用”的專題報告,并針對本中心議題展開了熱烈討論。
                三、超導和先進儲能技術
                與會專家在題為“超導電力技術及其發展前景”的中心議題評述報告中指出,超導電力技術是一項革命性的前沿技術,是電力工業的高技術儲備,超導電力技術在應對未來電網的重大挑戰方面將發揮重大或不可替代的作用,剖析了電力超導技術和超導材料的研究現狀,并指出由于我國在新型低溫制冷基礎理論和關鍵技術方面已取得很大成績,今后可望進一步向規;瘧冒l展。
                與會專家在題為“未來電力系統中的儲能技術”的中心議題評述報告中給出了儲能技術的定義,指出儲能技術在電力系統中的廣泛應用將在發、輸、配、用電的各個環節對傳統電力系統帶來根本性的影響,分析比較了不同儲能技術的特點和應用范圍,提出了今后需要重點研究的技術問題。
                與會專家還作了題為“關于發展高溫超導輸電的建議”、“商業化超導電纜的研制”、“儲能技術現狀與發展方向”和“壓縮空氣儲能系統研究進展”的專題報告,并針對本中心議題展開了熱烈討論。
                四、新型材料、器件和輸變電設備
                與會專家在題為“新型輸變電設備”的中心議題評述報告中指出,直流輸變電設備的設計制造方法尚不成熟,具有固體絕緣的特高壓干式直流套管和直流電力電纜是技術瓶頸,其關鍵是電氣絕緣。他分析歸納了其中的關鍵科學問題和有待研究的內容,并提出了相關基礎研究的建議。
                與會專家還作了“新型電力電子材料和器件”、“直流電網的新型電力電子裝置”和“新型高壓直流輸電裝備”的專題報告,并針對本中心議題展開了熱烈討論。
                五、會議總結與專家建議
                與會專家經過充分的討論,對未來電網的發展形成了以下基本共識:
                1、20世紀末本世紀初,伴隨著全球氣候變化加劇和傳統能源日漸枯竭,一場新的能源革命悄然興起。以可再生能源逐步替代化石能源,實現可再生能源和核能等清潔能源在一次能源生產和消費中占更大份額,建立可持續發展的能源系統,是這一新能源革命的主要目標。
                2、在新能源革命條件下,電網的重要性日益突出。電網將成為大規模新能源電力輸送和分配網絡;與分布式電源、儲能裝置、能源綜合高效利用系統有機融合,成為靈活、高效的智能能源網絡;具有極高的供電可靠性,基本排除大面積停電風險;與信息通信系統廣泛結合,建成能源、電力、信息綜合服務體系。

                3、按不同發展階段的主要技術經濟特征,電網可分為三代。未來電網是第三代電網,是一、二代電網在新能源革命條件下的傳承和發展,支持大規模新能源電力,大幅降低大電網的安全風險,并廣泛融合信息通信技術,是電網的可持續化、智能化發展階段。從現在起到2050年將是我國電網由第二代向第三代轉型的過渡期。與電源的轉型相配合,電網發展的總體趨勢將是國家骨干輸電網與地方輸配電網、微網相結合的發展模式。
                4、在未來相當長時間內我國仍有大容量遠距離輸電的需求。對我國未來(2020—2050)電力發展和輸電需求的初步估算結果表明,按未來達到中等發達國家人均用電8000千瓦時的水平計算,全國用電量12萬億千瓦時,全國發電等價裝機為24億千瓦?紤]煤電10億千瓦(裝機比例為41.6%),其中四分之一為西電東送,再加上西部水電、風電和光電,西電東送的整體規模依然較大。
                5、從現在到2030年的中期階段,我國輸電骨干網仍將基本保持超/特高壓交直流輸電網模式,但在基礎研究和前沿高科技研發的支持帶動下,將有可能出現新的輸電技術,推動輸電方式的突破。根據技術突破程度的不同,可能有兩種模式:即超/特高壓交直流輸電網模式(延續目前發展模式)、多端高壓直流輸電網和超/特高壓交流輸電網的混合模式,后者更依賴于相關先進技術的重大突破、必要性和技術經濟的優越性。
                6、電網發展模式與電力系統,輸電方式和輸電技術,超導電力技術,電力系統儲能技術,新型電力電子材料、器件和裝備,直流輸電裝備是支撐未來電網發展的6個關鍵技術領域。
                與會專家提出以下建議:
                1、建議設立“直流輸電裝備和系統相關基礎科學問題研究”國家研究項目,著重解決新型電壓源型直流輸電系統、新型直流斷路器和高壓直流套管、直流電纜等相關的重要基礎科學問題,為我國新型電壓源直流輸電系統和新型直流斷路器等的研制與應用打下理論基礎。
                2、建議設立“電力系統先進儲能系統的關鍵基礎科學問題研究”國家研究項目,著重解決電力系統(含電動汽車)中急需應用的新型蓄能電池、大規模壓縮空氣等儲能系統的集成機理與設計優化,滿足長壽命、低成本、高安全及高效率要求的儲能裝置本體技術,儲能系統與電力系統的耦合與集成控制機理與能量管理控制,為儲能系統在可再生能源的大規模發展、提高電力系統效率和發展智能電網等方面發揮積極作用奠定理論基礎。
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