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面對化石能源日漸枯竭和全球氣候、環(huán)境變化的現(xiàn)實(shí)壓力，一場新能源革命在全球范圍內(nèi)悄然興起，我國以煤為主的能源結(jié)構(gòu)和電源結(jié)構(gòu)也將在今后幾十年內(nèi)逐步改變。隨著可再生能源、核能、天然氣等清潔能源發(fā)電在未來有望成為主力電源，電網(wǎng)的發(fā)展也將經(jīng)歷重大轉(zhuǎn)型。
推進(jìn)電能替代 加快電網(wǎng)創(chuàng)新
2009年，我國向國際社會(huì)承諾，2020年單位GDP二氧化碳排放比2005年降低40%至45%，非化石能源比重達(dá)15%。而2020年全面建成小康社會(huì)，要實(shí)現(xiàn)國內(nèi)生產(chǎn)總值和城鄉(xiāng)人均收入比2010年翻一番，這意味著我們的能源消費(fèi)也將快速增長。因此，必須大力發(fā)展可再生能源，調(diào)整現(xiàn)有能源結(jié)構(gòu)。
電是優(yōu)質(zhì)、高效、清潔的二次能源，電能占終端能源消費(fèi)的比重每提升1個(gè)百分點(diǎn)，單位GDP能耗可下降4%左右。實(shí)施以電代煤、以電代油，對于控制能源總量、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、提高能源效率、促進(jìn)節(jié)能減排、解決霧霾問題都具有重要意義。電動(dòng)汽車作為清潔的交通工具，也將是未來汽車工業(yè)發(fā)展的重要方向。除航空和軍事等領(lǐng)域外，其他方面的能源供應(yīng)大部分可用電能替代。而目前廣泛應(yīng)用的可再生能源主要包括水能、風(fēng)能、太陽能和生物質(zhì)能等，大部分也以發(fā)電形式進(jìn)行利用。推進(jìn)電能替代，調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，可能是未來解決能源需求快速增長與環(huán)境壓力的日益增大矛盾的重要出路。
當(dāng)前，我國發(fā)電裝機(jī)容量和電網(wǎng)規(guī)模均已居世界首位。在能源革命的大背景下，電網(wǎng)的重要性日益突出。未來大規(guī)模電能的利用，要求電網(wǎng)科技創(chuàng)新必須加快。近年來，我國開展了以特高壓為框架的智能電網(wǎng)的科技創(chuàng)新和建設(shè)，在特高壓研發(fā)和建設(shè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了“中國創(chuàng)造”和“中國引領(lǐng)”。當(dāng)前，世界范圍能源技術(shù)開發(fā)日益向綠色、低碳、智能的方向發(fā)展。從電能利用結(jié)構(gòu)來看，我國可再生能源發(fā)展已經(jīng)具備了良好的基礎(chǔ)，水電、風(fēng)電裝機(jī)規(guī)模均位居世界第一位。電網(wǎng)將成為大規(guī)模新能源電力的輸送和分配網(wǎng)絡(luò)，應(yīng)對未來大規(guī)模分布式電源并網(wǎng)帶來的技術(shù)挑戰(zhàn)與沖擊迫在眉睫。面對世界范圍的新一輪能源技術(shù)競爭，我們必須把握第三代電網(wǎng)發(fā)展的趨勢，加快研究和建設(shè)，力爭取得新的競爭優(yōu)勢。
國家電網(wǎng)：
特高壓引領(lǐng)電網(wǎng)科技創(chuàng)新
今年1月18日，“特高壓交流輸電關(guān)鍵技術(shù)、成套設(shè)備及工程應(yīng)用”榮獲國家科技進(jìn)步特等獎(jiǎng)。消息傳來，電力科技界一片歡騰。
“建設(shè)世界一流電網(wǎng)是一個(gè)與時(shí)俱進(jìn)、不懈奮斗的過程。特高壓的成功，標(biāo)志著我國電網(wǎng)進(jìn)入了以特高壓為引領(lǐng)、以智能化為方向，全面創(chuàng)新發(fā)展的新階段。”國家電網(wǎng)公司總經(jīng)理劉振亞說。
2004年特高壓發(fā)展之初，沒有經(jīng)驗(yàn)、缺乏標(biāo)準(zhǔn)，關(guān)鍵設(shè)備更是一片空白，困難和挑戰(zhàn)極大。國家電網(wǎng)開展了310項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)研究，經(jīng)過不懈努力，攻克了電壓控制、外絕緣配置等技術(shù)難關(guān)，掌握了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的特高壓核心技術(shù)和全套設(shè)備制造能力。國家電網(wǎng)已先后建成3個(gè)世界上電壓最高、容量最大、技術(shù)領(lǐng)先的特高壓交、直流工程，累計(jì)送電超過800億千瓦時(shí)。
特高壓的全面突破，一是促進(jìn)了能源配置方式由輸煤為主向輸煤輸電并舉轉(zhuǎn)變，電力發(fā)展方式由就地平衡為主向全國范圍優(yōu)化配置轉(zhuǎn)變，有效解決煤電運(yùn)矛盾。二是促進(jìn)清潔能源加快發(fā)展。通過建設(shè)特高壓大電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)水電、風(fēng)電、太陽能發(fā)電與火電聯(lián)合運(yùn)行、打捆外送，解決清潔能源送出和消納難題。三是帶動(dòng)裝備制造業(yè)升級。為中國輸變電設(shè)備制造企業(yè)的“金色名片”，改變了國內(nèi)外輸變電設(shè)備市場競爭的整體格局。四是構(gòu)建洲際輸電大通道。為構(gòu)建跨國、跨洲輸電通道、建立洲際電力市場，推動(dòng)全球能源資源優(yōu)化配置，實(shí)現(xiàn)全球能源可持續(xù)發(fā)展，提供了戰(zhàn)略選擇。
“長遠(yuǎn)來看，特高壓與智能電網(wǎng)、新能源、儲(chǔ)能相結(jié)合，將有效解決能源供應(yīng)問題�！眹译娋W(wǎng)公司總經(jīng)理劉振亞說。公司已新建并投運(yùn)220座智能變電站，目前正在研發(fā)集成度高、結(jié)構(gòu)合理、節(jié)能高效、國際領(lǐng)先的新一代智能變電站。同時(shí)還建成了世界上覆蓋范圍最大的電動(dòng)汽車充換電服務(wù)設(shè)施。“下一步，我們將圍繞大電網(wǎng)控制、大容量儲(chǔ)能等關(guān)鍵技術(shù)開展攻關(guān)，爭取在核心技術(shù)研發(fā)和關(guān)鍵設(shè)備制造方面取得新突破。同時(shí)，依托大電網(wǎng)，支持大水電、大核電與大型可再生能源基地開發(fā)，實(shí)現(xiàn)清潔能源大范圍優(yōu)化配置和消納�！眲⒄駚喺f。
現(xiàn)狀：新能源發(fā)展要求電網(wǎng)盡快轉(zhuǎn)型
來自國網(wǎng)能源研究院的研究報(bào)告顯示，我國清潔能源資源豐富，具備大規(guī)模開發(fā)潛力。其中，水力資源總量位居世界第一，技術(shù)可開發(fā)量5.7億千瓦;核電現(xiàn)有廠址資源可支撐1.6億千瓦的核電裝機(jī);進(jìn)一步選址可滿足未來3至4億千瓦的核電裝機(jī)需求;風(fēng)電全國僅陸上50米高度3級以上風(fēng)能資源潛在開發(fā)量約23.8億千瓦;太陽能發(fā)電開發(fā)潛力可達(dá)30億千瓦左右。
“無論是風(fēng)能等清潔能源的大范圍優(yōu)化配置與消納，還是分布式能源的靈活接入與雙向計(jì)量，都需要并網(wǎng)來實(shí)現(xiàn)�！眹W(wǎng)能源研究院副總經(jīng)濟(jì)師白建華對記者說。
隨著我國新能源開發(fā)力度不斷加大，新能源并網(wǎng)對傳統(tǒng)電網(wǎng)日益提出挑戰(zhàn)。記者了解到，以風(fēng)電為例，我國已成為世界上風(fēng)電裝機(jī)容量最大的國家，但棄風(fēng)限電成制約風(fēng)電發(fā)展的重要因素。數(shù)據(jù)顯示，2012年全國棄風(fēng)電量從2011年的120多億千瓦時(shí)增至約200億千瓦時(shí)，占全年風(fēng)力發(fā)電量的1/5。主要原因是現(xiàn)有的電網(wǎng)建設(shè)還不足以把不能就地消納的電大規(guī)模輸送出去。
白建華認(rèn)為，實(shí)現(xiàn)清潔能源集中式、基地式大規(guī)模高效開發(fā)，關(guān)鍵是通過大電網(wǎng)建立大范圍配置平臺。而分布式清潔能源發(fā)電并網(wǎng)會(huì)給電網(wǎng)的規(guī)劃和運(yùn)行帶來一些技術(shù)難題和影響，主要涉及負(fù)荷預(yù)測、電源結(jié)構(gòu)、電網(wǎng)擴(kuò)展、電能質(zhì)量、保護(hù)整定、頻率控制、電壓調(diào)節(jié)、供電可靠性等內(nèi)容。
探索：未來電網(wǎng)清潔化和智能化
