為了廣泛探討在新能源革命背景下我國電網(wǎng)發(fā)展面臨的各種挑戰(zhàn)，展望未來電網(wǎng)模式和發(fā)展趨勢，探究影響電網(wǎng)發(fā)展的關(guān)鍵因素和科學(xué)問題，評價新技術(shù)在電網(wǎng)發(fā)展中的應(yīng)用前景，香山科學(xué)會議于2012年9月27～29日，在北京召開了以“未來電網(wǎng)及電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展預(yù)測和對策”為主題的學(xué)術(shù)討論會。中國電力科學(xué)研究院周孝信教授、華中科技大學(xué)程時杰教授、中國電力科學(xué)研究院郭劍波教授、清華大學(xué)電機(jī)系梁曦東教授和中科院電工所肖立葉研究員擔(dān)任會議執(zhí)行主席，多學(xué)科跨領(lǐng)域的50余名專家學(xué)者應(yīng)邀參加了會議，與會專家圍繞(1)未來電網(wǎng)模式和電力系統(tǒng);(2)新型輸電方式和輸電技術(shù);(3)超導(dǎo)和先進(jìn)儲能技術(shù)和(4)新型材料、器件和輸變電設(shè)備等中心議題進(jìn)行深入討論。
周孝信教授作了題為“未來電網(wǎng)和電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展前景”主題評述報告，指出新能源革命的主要驅(qū)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(gòu)建新能源電力輸配網(wǎng)絡(luò)、靈活高效的能源網(wǎng)絡(luò)、能源電力和信息綜合服務(wù)系統(tǒng)和安全可靠的電力供應(yīng)系統(tǒng)。從發(fā)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(jī)應(yīng)為32億kW，即人均2.1kW，而輸電需求將達(dá)到7.1億kW。我國未來第三代電網(wǎng)模式將是大型骨干電源與分布式電源相結(jié)合;大型輸電骨干電網(wǎng)與地方輸配電網(wǎng)、微網(wǎng)相結(jié)合;清潔能源電力占50%以上。2020～2030年，我國電網(wǎng)在形態(tài)上應(yīng)是超大規(guī)模超/特高壓交直流混聯(lián)的復(fù)雜電網(wǎng)。2030年-2050年，在全國范圍內(nèi)建設(shè)靈活可控、低損耗、高可靠性的跨大區(qū)超級輸電網(wǎng)絡(luò)。對電網(wǎng)發(fā)展有重大影響的關(guān)鍵技術(shù)有10項，即大規(guī)模新能源與可再生能源電力友好接入技術(shù)(含分布式)、大容量輸電技術(shù)、先進(jìn)傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、電力通信與信息技術(shù)、大容量儲能技術(shù)、新型電力電子器件及應(yīng)用技術(shù)、電網(wǎng)先進(jìn)調(diào)度、控制與保護(hù)技術(shù)、電力系統(tǒng)先進(jìn)計算仿真技術(shù)、智能(主動，active)配電網(wǎng)和微網(wǎng)技術(shù)、智能用電技術(shù)。
與會專家對人均用電量8000kWh這個指標(biāo)開展熱烈討論，提出要從根本改變生活習(xí)慣和消費(fèi)觀點(diǎn)，采用一種更加節(jié)能環(huán)保的生活模式，人均用電量應(yīng)當(dāng)控制下來，從而遠(yuǎn)小于這個數(shù)值。根據(jù)多年的電力規(guī)劃經(jīng)驗(yàn)，我國“補(bǔ)課式”消費(fèi)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(biāo)。大家一致認(rèn)為人均用電量指標(biāo)應(yīng)聯(lián)合社會科學(xué)專家和電力專家進(jìn)行深入研究。第二個熱點(diǎn)問題是關(guān)于煤電和可再生能源發(fā)展比例，有的專家認(rèn)為40%的煤電比例可行性不高，風(fēng)電、光電、核電現(xiàn)有的發(fā)展規(guī)模比預(yù)期要緩慢，煤電比例應(yīng)該考慮為50%甚至60%更實(shí)際。第三個討論熱點(diǎn)是關(guān)于輸電規(guī)模問題。有的專家指出：7.1億的輸電容量，按現(xiàn)有輸電技術(shù)來估算，需要100多條輸電通道，但資源環(huán)境的限制使得建設(shè)如此多的輸電通道沒有可能，因此必須有一個調(diào)整發(fā)展規(guī)模、改變發(fā)展模式和尋求新技術(shù)革命的過程。
一、未來電網(wǎng)模式和電子系統(tǒng)
與會專家在題為“未來中國電網(wǎng)模式的分析與展望”的中心議題評述報告中指出，影響電網(wǎng)發(fā)展模式的主要因素包括電力流格局和電網(wǎng)技術(shù)兩個方面。提出了我國未來電網(wǎng)的發(fā)展模式，分別給出了2020年的電網(wǎng)場景，以及2020～2030，2030～2050的電網(wǎng)發(fā)展模式預(yù)測。與會專家還作了“超/特高壓交直流輸電系統(tǒng)”、“構(gòu)建統(tǒng)一的新能源電網(wǎng)”和“多端直流輸電和直流電網(wǎng)技術(shù)”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(shù)
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(nèi)，架空線路由于其綜合性價比優(yōu)勢，仍將是輸電的主要方式，分析了電力輸送的發(fā)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(shù)，提煉出輸電領(lǐng)域在可預(yù)見的技術(shù)進(jìn)步下有待解決的科學(xué)問題。
與會專家還作了“輸電線路的電磁環(huán)境”、“未來電網(wǎng)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(shù)及其應(yīng)用” 的專題報告,并針對本中心議題展開了熱烈討論。
三、超導(dǎo)和先進(jìn)儲能技術(shù)
與會專家在題為“超導(dǎo)電力技術(shù)及其發(fā)展前景”的中心議題評述報告中指出，超導(dǎo)電力技術(shù)是一項革命性的前沿技術(shù)，是電力工業(yè)的高技術(shù)儲備，超導(dǎo)電力技術(shù)在應(yīng)對未來電網(wǎng)的重大挑戰(zhàn)方面將發(fā)揮重大或不可替代的作用，剖析了電力超導(dǎo)技術(shù)和超導(dǎo)材料的研究現(xiàn)狀，并指出由于我國在新型低溫制冷基礎(chǔ)理論和關(guān)鍵技術(shù)方面已取得很大成績，今后可望進(jìn)一步向規(guī)模化應(yīng)用發(fā)展。
與會專家在題為“未來電力系統(tǒng)中的儲能技術(shù)”的中心議題評述報告中給出了儲能技術(shù)的定義，指出儲能技術(shù)在電力系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用將在發(fā)、輸、配、用電的各個環(huán)節(jié)對傳統(tǒng)電力系統(tǒng)帶來根本性的影響，分析比較了不同儲能技術(shù)的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍，提出了今后需要重點(diǎn)研究的技術(shù)問題。
與會專家還作了題為“關(guān)于發(fā)展高溫超導(dǎo)輸電的建議”、“商業(yè)化超導(dǎo)電纜的研制”、 “儲能技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展方向”和“壓縮空氣儲能系統(tǒng)研究進(jìn)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(shè)備
與會專家在題為“新型輸變電設(shè)備”的中心議題評述報告中指出，直流輸變電設(shè)備的設(shè)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(shù)瓶頸，其關(guān)鍵是電氣絕緣。他分析歸納了其中的關(guān)鍵科學(xué)問題和有待研究的內(nèi)容，并提出了相關(guān)基礎(chǔ)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(wǎng)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(jié)與專家建議
與會專家經(jīng)過充分的討論，對未來電網(wǎng)的發(fā)展形成了以下基本共識：
1、20世紀(jì)末本世紀(jì)初，伴隨著全球氣候變化加劇和傳統(tǒng)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(shí)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(fèi)中占更大份額，建立可持續(xù)發(fā)展的能源系統(tǒng)，是這一新能源革命的主要目標(biāo)。
2、在新能源革命條件下，電網(wǎng)的重要性日益突出。電網(wǎng)將成為大規(guī)模新能源電力輸送和分配網(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(jī)融合，成為靈活、高效的智能能源網(wǎng)絡(luò);具有極高的供電可靠性，基本排除大面積停電風(fēng)險;與信息通信系統(tǒng)廣泛結(jié)合，建成能源、電力、信息綜合服務(wù)體系。
3、按不同發(fā)展階段的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)特征，電網(wǎng)可分為三代。未來電網(wǎng)是第三代電網(wǎng)，是一、二代電網(wǎng)在新能源革命條件下的傳承和發(fā)展，支持大規(guī)模新能源電力，大幅降低大電網(wǎng)的安全風(fēng)險，并廣泛融合信息通信技術(shù)，是電網(wǎng)的可持續(xù)化、智能化發(fā)展階段。從現(xiàn)在起到2050年將是我國電網(wǎng)由第二代向第三代轉(zhuǎn)型的過渡期。與電源的轉(zhuǎn)型相配合，電網(wǎng)發(fā)展的總體趨勢將是國家骨干輸電網(wǎng)與地方輸配電網(wǎng)、微網(wǎng)相結(jié)合的發(fā)展模式。
4、在未來相當(dāng)長時間內(nèi)我國仍有大容量遠(yuǎn)距離輸電的需求。對我國未來(2020—2050)電力發(fā)展和輸電需求的初步估算結(jié)果表明，按未來達(dá)到中等發(fā)達(dá)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(fā)電等價裝機(jī)為24億千瓦?？紤]煤電10億千瓦(裝機(jī)比例為41.6%)，其中四分之一為西電東送，再加上西部水電、風(fēng)電和光電，西電東送的整體規(guī)模依然較大。
5、從現(xiàn)在到2030年的中期階段，我國輸電骨干網(wǎng)仍將基本保持超/特高壓交直流輸電網(wǎng)模式，但在基礎(chǔ)研究和前沿高科技研發(fā)的支持帶動下，將有可能出現(xiàn)新的輸電技術(shù)，推動輸電方式的突破。根據(jù)技術(shù)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(wǎng)模式(延續(xù)目前發(fā)展模式)、多端高壓直流輸電網(wǎng)和超/特高壓交流輸電網(wǎng)的混合模式，后者更依賴于相關(guān)先進(jìn)技術(shù)的重大突破、必要性和技術(shù)經(jīng)濟(jì)的優(yōu)越性。
6、電網(wǎng)發(fā)展模式與電力系統(tǒng)，輸電方式和輸電技術(shù)，超導(dǎo)電力技術(shù)，電力系統(tǒng)儲能技術(shù)，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(wǎng)發(fā)展的6個關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域。
與會專家提出以下建議：
1、建議設(shè)立“直流輸電裝備和系統(tǒng)相關(guān)基礎(chǔ)科學(xué)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(tǒng)、新型直流斷路器和高壓直流套管、直流電纜等相關(guān)的重要基礎(chǔ)科學(xué)問題，為我國新型電壓源直流輸電系統(tǒng)和新型直流斷路器等的研制與應(yīng)用打下理論基礎(chǔ)。
2、建議設(shè)立“電力系統(tǒng)先進(jìn)儲能系統(tǒng)的關(guān)鍵基礎(chǔ)科學(xué)問題研究”國家研究項目，著重解決電力系統(tǒng)(含電動汽車)中急需應(yīng)用的新型蓄能電池、大規(guī)模壓縮空氣等儲能系統(tǒng)的集成機(jī)理與設(shè)計優(yōu)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(shù)，儲能系統(tǒng)與電力系統(tǒng)的耦合與集成控制機(jī)理與能量管理控制，為儲能系統(tǒng)在可再生能源的大規(guī)模發(fā)展、提高電力系統(tǒng)效率和發(fā)展智能電網(wǎng)等方面發(fā)揮積極作用奠定理論基礎(chǔ)。
