薛禹胜：多种储能技术发展寻突破

电力18讯：“任何一种能源都有其局限性，智能电网的核心任务就是把各种一次能源转换成的电能，尽可能安全、可靠、经济地输送给用户，确保环保减排，消除雾霾，增加社会福利。”

　　“智能电网就是对电力系统的一个愿景，但国情决定了各国智能电网的重点有一定的不同，比如中国的远距离特高压输电的需求就是由中国能源资源分布的禀赋及经济社会发展的态势决定的。”

　　“各个国家的国情决定了国际智能电网的统一模式很难快速实现，比如中国1000千伏交流、±800千伏直流特高压这样的输电模式在欧美国家是没有的。”

　　在2014国际智能电网行动网络(ISGAN)上海国际研讨会暨第三届中国智能电网产业发展高峰论坛上，来自科技部、中国科学院、中国工程院、国家能源局、国家电网、南方电网和高校的专家，以及来自ISGAN25个成员国的能源事务官员，就智能电网发展的政策、技术、案例，智能电网从推动到实施等议题进行了深入研讨。

　　“严峻的雾霾等环境问题以及可再生能源的蓬勃发展，要求我们必须加快能源及电网形态转型。”国家能源智能电网(上海)研发中心智能配用电所所长刘东在接受记者采访时表示，积极推动智能电网建设，无疑是解决我国能源发展深层次问题，从根本上缓解我国煤电运营紧张矛盾的战略措施。

　　中国特色的远距离输电

　　我国70%以上的煤炭、水电、风能、太阳能资源都集中在西部、北部地区，而能源负荷中心则主要分布在东部、中部地区。能源资源与生产力分布的不均衡，使我国很难依靠传统电网满足东部、中部地区的能源需求。

　　为了应对我国经济社会发展不断增长的能源需求，解决能源资源与用电需求地理分布上的不均衡问题，满足低碳社会经济发展模式对电力系统的要求，加速发展智能电网迫在眉睫。由此，国家电网公司于2009年5月发布了“坚强智能电网”发展规划。

　　记者了解到，根据规划，“坚强智能电网”发展分为三个阶段：2009-2010年为规划试点阶段，重点开展坚强智能电网发展规划工作制定技术标准和管理规范，开展关键技术研发和设备研制以及各环节试点工作;2011-2015年为全面建设阶段，加快特高压电网和城乡配电网建设;2016-2020年建成统一的“坚强智能电网”。

　　2013年7月，国务院常务会议在研究部署加强城市基础设施建设时，将“加强城市配电网建设，推进电网智能化”列为工作重点。国家电网公司表示，“十二五”期间将投资5000亿元，建成连接大型能源基地与主要负荷中心的“三横三纵”的交流特高压骨干网架和13回长距离直流输电工程，初步建成世界一流的“坚强智能电网”。此外，南方电网的发展规划提出，将推广建设智能电网，到2020年城市配电网自动化覆盖率达到80%。

　　支持政策频出，带动智能电网产业持续升温。据了解，未来8年国家电网投资额将达到3万亿元，其中特高压电网占据9500亿元。庞大的市场容量意味着智能电网持续高增长的确定性非常强，明显高于市场平均水平。“智能电网所带来的市场价值一点都不亚于信息化浪潮。”刘东说。

　　ISGAN执行委员会主席MicheledeNigris在接受记者采访时表示：“在中国，智能电网研究领域关注的是输电，特别是远距离输电。这需要更先进的技术，所以在这次会议上我们听到更多有关高电压等级的交、直流输电网络，不只是点对点的网络。多端直流在欧洲也是热门的研究领域，不过目前还没有广泛利用。”

　　对于远距离输电带来的挑战，中国工程院院士、国家电网公司电力科学研究院名誉院长薛禹胜在接受记者采访时表示：“中国的可再生能源资源与化石能源资源都集中在远离消费中心的西部及北部地区。中国电网不但要无条件接受分布式可再生能源入网，支持电动汽车充换电网络，而且承担着在广域内协调能源资源及远距离输送巨量清洁电能的重任，在大规模不确定性的间歇式发电引起的电力平衡和安全稳定等方面的压力不断增加。因此，国家电网公司提出建设‘坚强智能电网’。”

　　加强顶层设计

　　解决技术与非技术糅合问题

　　“中国掌握了先进的电力系统保护及控制技术，在电力故障引起大停电的防御技术方面取得重要突破，建立了时空协调的多道防线，长期以来保持着良好的可靠性纪录。”薛禹胜表示。

　　“但是目前的电力系统分析都是针对给定的边界条件，而没有考虑外部环境的影响。”薛禹胜说，虽然安全稳定防御系统已覆盖全国4/5的省级以上电网，但在应对极端外部灾害方面仍存在不足，缺乏信息系统本身的多道防线，难以应对极端灾害引起的复杂停电。将广域信息的采集范围从电力系统内部扩展到自然环境，将电力系统自然灾害防御的阵地前移，将预案型安全防御提升为主动性防御，这些应该是目前需要全力解决的问题。

　　“研讨会上，我们还进一步讨论了智能电网今后的学术发展方向，如电力系统需要与人口、地理环境、社会因素相结合。为解决由自然灾难产生的大停电问题，必须考虑环境安全、能源市场安全、物理安全。”薛禹胜表示，对于中国能源业来说，防御的概念无止境，灾难永远是对人类的挑战。

　　“我们急需一个顶层设计来解决技术与非技术之间的糅合问题，在逐步完善防御体系方面还有很多工作要做，需要充分做好风险管理的预案，安排好各种防御措施，扩展一般意义上的‘三道防线’概念，以应对极端灾害事件。”薛禹胜解释，“比如在应对自然灾害方面，如果能将信息采集扩展到电力系统之外，前移到气象领域，就有可能预测冻雨、台风与雷击的趋势，留出更长的时间来准备预案，调度救灾物资及部署抢修队伍。”

　　国家能源智能电网(上海)研发中心主任江秀臣介绍说，国家能源智能电网(上海)研发中心在新能源接入、智能输配电、智能配用电、电力系统规划、电力系统运行五大领域有丰富的研究积累，其研发成果1.5兆瓦-3.6兆瓦全功率变流器、输电线路、变电站设备状态评估、线路和配网故障定位、提高输送容量、二代高温超导带材、智能分布式馈线自动化以及主动配电网等技术已获得广泛认可。

　　“我们需要一种可持续化的商业发展模式，将新能源示范项目变成可持续发展产业，电力市场在发电和售电端都需要改革。”刘东表示，“如果可以通过国家电网、南方电网及一些相关企业，加上灵活的市场机制以及资本投资构建出一种新的商业模式，相信一定会有很多优秀能源类企业藉此契机由小做大。”

　　“用户是智能电网发展的最终推动者和受益人。用户如果不能积极地参与到智能电网建设当中，智能电网未来的发展将十分困难。”刘东说。

　　多种储能技术发展寻突破

　　薛禹胜表示，尽管各国已加快储能和智能输配电系统的研究和建设，但工程领域的应用仍处于实验室和示范工程的初始阶段。这些示范工程显示了促进可再生能源利用，平滑负荷和提高能效的新手段。

　　“短时段高功率的储能可以采用飞轮储能、压缩空气储能等手段，例如用于暂态稳定或低频振荡控制。但长时段的大规模电力储能还要寄托在化学储能上。”薛禹胜告诉记者，真正实施大规模应用还有很长的一段路要走。

　　“电储能的应用一方面要求转换效率以及单位能量密度高，另一方面还要考虑其安全性以及对接入电网的适应性问题，这对材料科学提出了直接要求。”刘东表示，储能环节是智能电网构建及实现不可或缺的关键环节。随着我国智能电网建设的推进，电力储能技术也正朝着转换高效化、能量高密度化和应用低成本化方向发展。