中國儲能網(wǎng)訊：目前，能源環(huán)境的挑戰(zhàn)已經(jīng)是全球性議題。在現(xiàn)有的一次能源中，不可再生的化石能源所占比重過大，資源儲量緊張。而化石能源的大量開發(fā)和使用不僅導致資源緊張，也使得環(huán)境污染和氣候變化等問題日益突出，嚴重威脅人類社會的生存發(fā)展。鑒于此，世界范圍內能源變革的需求變得尤為迫切。這就需要大力開發(fā)分布廣、潛力大的各種可再生能源，以保障能源長期穩(wěn)定供應；通過轉變能源能源生產、配置和消費方式，大規(guī)模開發(fā)利用清潔能源，以優(yōu)化能源結構，提高能源效率，改善生態(tài)環(huán)境，實現(xiàn)清潔發(fā)展。風能、太陽能、海洋能等清潔能源將成為主導能源，因此，作為這些清潔能源轉化形式的電能具有優(yōu)質、清潔、高效的特性，將成為未來最重要的能源形式。
而全球能源互聯(lián)網(wǎng)，正是聯(lián)接“一極一道”和各洲、各國大型能源基地及各類分布式電源，實現(xiàn)太陽能、風能、水能等能源在全球范圍內的互補、互濟的途徑和通道。構建全球能源互聯(lián)網(wǎng)，發(fā)展大規(guī)?？稍偕茉椿兀鄳哪茉醇夹g則不可或缺。特別是要高度關注柔性直流輸電、直流電網(wǎng)技術與裝備的創(chuàng)新和應用。
技術發(fā)展推動能源革命
在人類社會能源發(fā)展進程中，歷次能源革命都依賴于能源技術的重大突破。蒸汽機技術使得人類能源消費以如柴薪等為主的生物能源向煤炭為主的化石能源轉化，而內燃機和電力技術則促使能源消費迎來石油的大規(guī)模應用和電氣化浪潮。在由化石能源向清潔能源轉化的進程中，清潔能源技術也將成為必不可少的推動力量。
大力發(fā)展清潔能源，構建全球能源互聯(lián)網(wǎng)需要一些關鍵領域的技術突破。首先是大規(guī)?？稍偕茉椿亻_發(fā)技術，如柔性直流輸電、直流電網(wǎng)技術與裝備等；其次是超大容量、超遠距離電力傳輸技術，如特高壓直流輸電技術、特高壓交流輸電技術等；再次是電網(wǎng)智能信息通信與調度控制技術，如高速通信技術、大數(shù)據(jù)技術、信息技術等。同時，還需要有先進的發(fā)電、能量存儲與轉換技術，如相變和氫儲能、電熱氣轉換技術等。這里要重點介紹可以靈活傳輸高比例可再生能源的柔性直流輸電技術。
柔性直流輸電技術是基于IGBT的新一代輸電技術。它通過改變電壓源換流器的輸出電壓相角和幅值，實現(xiàn)有功及無功的獨立、快速調節(jié)，是目前世界上可控性最高、適應性最好的輸電技術，在可再生能源并網(wǎng)、直流網(wǎng)絡構建、弱系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)、大型城市供電等場合具有明顯技術優(yōu)勢。在可再生能源并網(wǎng)方面，柔性直流輸電技術具有優(yōu)異的故障穿越能力，輸送距離不受限且占地面積小，是遠海風電并網(wǎng)的唯一選擇；在多端直流和直流電網(wǎng)構建方面，則具有易于構建直流網(wǎng)絡的特性，能夠平抑發(fā)電側功率波動，并能多點受電和供電，具有靈活的功率和電壓控制；在弱系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)方面，可以向無源負荷供電，其結構簡單緊湊，供電頻率和電壓靈活可調，不存在換相失敗的情況；在大型城市供電方面，則具有供電半徑和容量大的特點，能夠動態(tài)調節(jié)有功和無功，具有電網(wǎng)黑啟動能力。此外，柔性直流輸電系統(tǒng)還可實現(xiàn)弱電網(wǎng)的受電和供電，輸電距離不受電纜充電功率限制，是實現(xiàn)遠海風電基地匯集與輸送的最佳技術手段。
經(jīng)過多年的自主研發(fā)，我國現(xiàn)已全面掌握柔性直流輸電基礎理論及工程關鍵技術。2011年7月，上海南匯柔性直流輸電示范工程正式投運。這是亞洲首條柔性直流輸電工程，應用于風電接入，可大幅度提高風電場故障穿越能力，被當做風電場并網(wǎng)的典型案例列入CIGRE（國際大電網(wǎng)會議組織）370導則。目前我國自主設計、研制的柔性直流輸電設備的電壓等級和輸電容量已達±320千伏/1000兆瓦，即將在廈門投入運行，居于世界領先地位；我國自主研發(fā)的柔性直流輸電高端裝備，已獲得歐洲市場認可。
此外，為了滿足全球能源互聯(lián)網(wǎng)中大規(guī)?？稍偕茉椿氐拈_發(fā)與并網(wǎng)，需要更遠輸送距離、更高性能、更靈活可靠的電力傳輸手段。在超高電壓、超大容量柔性直流換流技術及裝備方面，要盡快突破 ±800千伏、±1100千伏及以上柔性直流輸電關鍵技術及裝備，實現(xiàn)更大容量、更遠距離、更高效率的大規(guī)模可再生能源基地并網(wǎng)。在基于架空線的柔性直流輸電技術方面，要大力發(fā)展架空線應用場合下快速的直流故障清除和系統(tǒng)恢復技術，研發(fā)能夠清除直流故障電流、低損耗的新型換流器拓撲，并解決系統(tǒng)容量提升中存在的可靠性、經(jīng)濟性優(yōu)化技術等。
全球能源互聯(lián)網(wǎng)技術展望
目前，世界范圍內正在加大遠距離聯(lián)網(wǎng)和清潔能源并網(wǎng)輸送等方面技術的研發(fā)力度，并致力于各項技術的實踐。
在歐洲，為了將遠海的風電、歐洲北部的水電以及北非的太陽能接入電網(wǎng)，一個基于柔性直流技術的全新超級輸電網(wǎng)已經(jīng)規(guī)劃并實施，用來實現(xiàn)大范圍可再生能源的優(yōu)化配置。2013年歐洲輸電系統(tǒng)運營商聯(lián)盟（ENTSO-E）信息顯示，歐洲在未來10年內將建設 20條以上的柔性直流工程，用于實現(xiàn)各個國家之間的互聯(lián)和可再生能源的并網(wǎng)互補。
以英國—挪威直流聯(lián)網(wǎng)工程為例，這項工程已經(jīng)進入實質性建設。第一階段從 2015年開始，計劃到2018年結束，將建設點對點兩端直流系統(tǒng)，具備多端直流的條件，這是聯(lián)接階段；第二階段計劃到2020年形成含區(qū)域性隔離開關的放射狀多端直流系統(tǒng)，并進入商業(yè)化階段；第三階段計劃到2022年通過區(qū)域性直流電網(wǎng)斷路器，聯(lián)接不同的直流終端；而第四階段計劃到2025年形成廣域直流電網(wǎng)。整個過程，技術的發(fā)展成為每個階段實現(xiàn)的有力支撐。
在我國，河北張家口地區(qū)也在規(guī)劃建設一個500千伏等級基于柔性直流的四端輸電網(wǎng)絡，最大換流容量達3000兆瓦、其他三個換流站換流容量為 1500兆瓦，用來實現(xiàn)可再生能源的高效接納和大型城市的可靠供電。也就是說張家口地區(qū)的風電可以供應北京地區(qū)，有效緩解華北地區(qū)能源供應及環(huán)保壓力，計劃2018年建成投運。屆時，這將是世界上第一個真正意義上的高壓直流電網(wǎng)，具有劃時代的意義。
為進一步滿足全球能源互聯(lián)網(wǎng)中的大規(guī)?？稍偕茉椿氐拈_發(fā)與并網(wǎng)，需要更遠輸送距離、更高性能以及更加靈活可靠的電力輸送手段。為此，需要大量的技術提升。
未來，超高電壓、超大容量柔性直流換流技術及裝備、基于架空線的柔性直流輸電技術、直流電網(wǎng)基礎理論與關鍵技術研究、更高電壓等級的直流斷路器、高壓直流變換器等新型直流裝備、新型電力電子器件技術等，都將成為形成全球范圍內電網(wǎng)互聯(lián)互通的技術關鍵。
總的來說，全球能源互聯(lián)網(wǎng)是解決人類可持續(xù)發(fā)展與能源需求矛盾的根本方案。要構建全球能源互聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)能源變革，需要電網(wǎng)發(fā)展方式的變革。與此同時，傳統(tǒng)的電網(wǎng)技術和裝備也需要適應這一變革，進行升級換代，這不僅需要技術研發(fā)的投入，也需要相應元器件及設備的提升，這是整個產業(yè)鏈的一次提升，也是整個電力行業(yè)的變革。國家電網(wǎng)公司已在相關技術與裝備方面開展了成功的探索和實踐，為構建全球能源互聯(lián)網(wǎng)奠定了堅實的基礎。技術裝備的不斷提升，必將為全球能源互聯(lián)網(wǎng)的構建提供更為有力的支撐。
