我國開展智能電網(wǎng)建設(shè)盡管已有數(shù)年時(shí)間，但至今仍然缺少一個(gè)具有長遠(yuǎn)指導(dǎo)意義的頂層設(shè)計(jì)，說明我國的智能電網(wǎng)建設(shè)在某種程度上還未完全擺脫被動(dòng)的狀態(tài)。對(duì)智能電網(wǎng)的研究，由于種種原因過去涉及技術(shù)層面的較多，涉及宏觀戰(zhàn)略層面的較少，因而使得一些對(duì)智能電網(wǎng)建設(shè)產(chǎn)生重大影響的原則問題至今尚未形成科學(xué)統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)，一定程度上影響了智能電網(wǎng)建設(shè)的健康發(fā)展。
本文根據(jù)我國目前智能電網(wǎng)建設(shè)的實(shí)際情況，對(duì)智能電網(wǎng)建設(shè)頂層設(shè)計(jì)需要回答的幾個(gè)基本問題，如智能電網(wǎng)建設(shè)的目標(biāo)和指導(dǎo)方針、與交直流特高壓的關(guān)系、與“能源互聯(lián)網(wǎng)”的關(guān)系、全國電網(wǎng)格局的選擇、以及智能電網(wǎng)的規(guī)劃問題等，本著尊重客觀規(guī)律、尊重事實(shí)，力戒主觀性和片面性的態(tài)度，從學(xué)術(shù)研究的角度闡述了個(gè)人的觀點(diǎn)，可供有關(guān)部門參考。
本文中的電網(wǎng)為廣義電網(wǎng)，指包括發(fā)輸配在內(nèi)的整個(gè)電力系統(tǒng)。
1、智能電網(wǎng)建設(shè)的目標(biāo)和指導(dǎo)方針
我國傳統(tǒng)電網(wǎng)存在兩大問題：一是以化石能源為基礎(chǔ)，發(fā)展不可持續(xù)，目前我國煤電發(fā)電量的占比仍超過70%。二是能源利用率低下，電網(wǎng)整體經(jīng)濟(jì)性差，主要表現(xiàn)在以下四個(gè)方面：(1)燃煤電廠熱效率低，平均不到40%，加上廠用電及輸配電環(huán)節(jié)10%以上的損失，煤用于發(fā)電的最終利用率不足30%，也就是說燃煤電廠燃燒的煤約有70%被損失掉了(如果燃煤電廠建在缺水的西北地區(qū)，采用空冷機(jī)組且遠(yuǎn)距離輸電，損失至少還要再增加10%)。
這樣觸目驚心的能源浪費(fèi)，在科技水平不高，經(jīng)濟(jì)粗放型發(fā)展的情況下，被無奈地接受或有意地忽視了。(2)缺少經(jīng)濟(jì)、靈活、多樣的調(diào)峰手段，多數(shù)電網(wǎng)采用煤電機(jī)組調(diào)峰，被迫增加了煤耗率;有的電網(wǎng)存在較嚴(yán)重棄水現(xiàn)象;全國機(jī)組年均利用小時(shí)數(shù)低。(3)用戶用電盲目隨意，未與電網(wǎng)的最佳運(yùn)行方式協(xié)調(diào)一致，不僅影響電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，而且加大了用戶自身用電成本。(4)電網(wǎng)輸變電設(shè)備利用效率較低，根據(jù)對(duì)“十一五”電網(wǎng)運(yùn)營情況調(diào)研，2010年全國接近60%的500 千伏輸電線路利用效率不到50%[1]。
解決上述傳統(tǒng)電網(wǎng)存在的兩大問題，實(shí)現(xiàn)能源的可持續(xù)發(fā)展，正是第三次工業(yè)革命賦予智能電網(wǎng)的使命。智能電網(wǎng)是與傳統(tǒng)電網(wǎng)有質(zhì)的差別的現(xiàn)代電網(wǎng)[2-3]，它的總體目標(biāo)就是要建設(shè)一個(gè)綠色、高效、經(jīng)濟(jì)、互動(dòng)，更加安全可靠、與環(huán)境更加友好、具有現(xiàn)代智能化水平、可持續(xù)發(fā)展的電網(wǎng)。
智能電網(wǎng)的英文名是“Smart Grid”， 其原意是“靈巧的、聰明的、機(jī)警的、巧妙的電網(wǎng)”。毫無疑問，提高電網(wǎng)的智能化水平十分重要，但它并不是智能電網(wǎng)建設(shè)的目的。“Smart Grid”要求的是一個(gè)能夠巧妙解決可再生能源的接入、儲(chǔ)存、以及高效、方便、可靠利用的方案。巧妙的解決方案不等于高度的智能化。比如儲(chǔ)能并不是傳統(tǒng)意義上的智能化技術(shù)，但它卻是智能電網(wǎng)獲得成功的關(guān)鍵。對(duì)于智能電網(wǎng)的建設(shè)，儲(chǔ)能技術(shù)比一般的電網(wǎng)智能化技術(shù)要重要得多。
在智能電網(wǎng)建設(shè)的頂層設(shè)計(jì)中，必須明確“綠色高效”與“智能化”兩者的關(guān)系。“綠色高效”是智能電網(wǎng)建設(shè)的目的，“智能化”是建設(shè)的手段，二者首先是目的與手段的關(guān)系。
從另一個(gè)角度看，“綠色高效”是對(duì)電網(wǎng)的電源和電能使用效果的要求，“智能化”是對(duì)電網(wǎng)采用的技術(shù)水平的要求，前者可看作是智能電網(wǎng)的內(nèi)容，后者可看作是形式，二者也是內(nèi)容與形式的關(guān)系。顯然這種關(guān)系是辯證的，即內(nèi)容決定形式，而形式又反作用于內(nèi)容。因此智能電網(wǎng)的建設(shè)要堅(jiān)持以綠色高效為中心，智能化服務(wù)于綠色高效的指導(dǎo)方針。
2、智能電網(wǎng)與交直流特高壓的關(guān)系
特高壓分直流特高壓和交流特高壓，兩者的技術(shù)特性及其在電網(wǎng)中的作用差別很大，不可混為一談。直流特高壓用于遠(yuǎn)距離、大容量輸電，在經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上具有明顯優(yōu)勢。我國的水電、風(fēng)電和太陽能資源較多集中在西部地區(qū)，有遠(yuǎn)距離輸電的要求，因此直流特高壓作為先進(jìn)的輸電技術(shù)是建設(shè)智能電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)我國電網(wǎng)綠色化不可缺少的手段。這一結(jié)論是明確的，也是早有共識(shí)的。
存在爭議的是交流特高壓。電網(wǎng)的電壓等級(jí)隨著電網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大不斷由低向高提升，這的確是100 多年來世界各國電網(wǎng)發(fā)展走過的一條共同道路�；仡櫄v史不難看出，傳統(tǒng)電網(wǎng)的技術(shù)路線，就是以提高電壓等級(jí)的方法解決電網(wǎng)發(fā)展中出現(xiàn)的問題，從而滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)對(duì)電力的需求。但是事物的發(fā)展并非總是一條直線，有的規(guī)律它只在一個(gè)階段發(fā)揮作用。依靠提高電壓等級(jí)發(fā)展電網(wǎng)的路線，是在以化石能源為基礎(chǔ)，能源開發(fā)傾向于越來越集中的條件下形成的，可以說是第二次工業(yè)革命的產(chǎn)物。當(dāng)新能源革命，即第三次工業(yè)革命在世界范圍內(nèi)興起后，電網(wǎng)的發(fā)展實(shí)際上已經(jīng)脫離了這條路線，走上了一條新的，即建設(shè)智能電網(wǎng)的道路。
美國未來學(xué)家杰里米˙里夫金在《第三次工業(yè)革命》一書中，介紹了美國電力研究所專家對(duì)該問題的見解[4]。美國專家認(rèn)為，智能電網(wǎng)分散式能源生產(chǎn)的發(fā)展可能會(huì)采取與計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展極為相似的路線：大型主機(jī)讓位于小型化、在地理上分散分布的臺(tái)式和筆記本電腦，它們相互連接、充分整合，成為一個(gè)極富彈性的網(wǎng)絡(luò)。在電力行業(yè)中，集中式電廠仍將發(fā)揮很重要的作用，但更需要小型、清潔、分散化的發(fā)電廠，能源儲(chǔ)存技術(shù)將支持它們的發(fā)展;為控制、處理由此形成的復(fù)雜互聯(lián)系統(tǒng)所帶來的海量信息與能源的流通問題，先進(jìn)的電子控制技術(shù)是絕對(duì)不可少的。
可以這樣說，依靠先進(jìn)的信息、控制、儲(chǔ)能、超導(dǎo)等新技術(shù)，注重以小型分散化方式開發(fā)清潔可再生能源，注重利用新的管理理念和技術(shù)手段提高能源利用率，實(shí)現(xiàn)能源的可持續(xù)發(fā)展，這就是第三次工業(yè)革命顯示的現(xiàn)代電網(wǎng)(即智能電網(wǎng))的發(fā)展路線。由于可再生能源分布相對(duì)均勻，分散化開發(fā)的結(jié)果將使電源的布局更合理;小型電源和微網(wǎng)可以直接接入配電網(wǎng)，以較低的電壓向用戶供電;特別是超導(dǎo)輸電技術(shù)的不斷進(jìn)步和在工程中越來越多的應(yīng)用，顯示了現(xiàn)代電網(wǎng)的電壓等級(jí)不僅不會(huì)在超高壓的基礎(chǔ)上再提高，甚至還有逐漸降低的趨勢。
電網(wǎng)的電壓等級(jí)在第二次工業(yè)革命時(shí)期由低向高發(fā)展，進(jìn)入第三次工業(yè)革命后不再升高，并且呈現(xiàn)出由高向低發(fā)展的趨勢，從整個(gè)發(fā)展過程看，遵循的正是事物發(fā)展的“否定之否定”規(guī)律。那種認(rèn)為電網(wǎng)會(huì)一直按照“規(guī)模越來越大，電壓等級(jí)越來越高”的規(guī)律發(fā)展的看法，是一種缺乏辯證思維的形而上學(xué)觀點(diǎn)。
現(xiàn)代電網(wǎng)不再向交流特高壓電網(wǎng)發(fā)展，還因?yàn)榻涣魈馗邏鹤陨泶嬖谥率鰩讉�(gè)致命的缺點(diǎn)：
①環(huán)境代價(jià)大。由于交流特高壓的建設(shè)是在現(xiàn)有的500 千伏電網(wǎng)之上再疊加一個(gè)1000千伏電網(wǎng)，升至該電網(wǎng)的電力送到受端后，都要先降壓為500 千伏再分配給220 千伏電網(wǎng)，因此它不僅不能替代500 千伏變電容量和相應(yīng)的500 千伏送電線路，還將使我國電網(wǎng)的電壓層次從現(xiàn)有的5 層增至6 層(即變?yōu)?.4/10/110/220/500/1000 千伏)，成為世界上電壓層次最多的電網(wǎng)。而且交流特高壓的噪音、對(duì)環(huán)境的電磁污染遠(yuǎn)比超高壓強(qiáng)，其輸變電設(shè)備都是龐然大物，需要的占地面積也更大(同塔雙回交流特高壓線路塔高約80 米，走廊寬度約70
米;一座交流特高壓變電站占地9-20 公頃)。因此，建設(shè)交流特高壓電網(wǎng)意味著在電網(wǎng)復(fù)雜性增加的同時(shí)，還要為多增加一層電網(wǎng)付出難以承受的環(huán)境代價(jià)(尤其在人口密集的“三華”地區(qū)問題將更加突出)。
②投資效益差。交流特高壓從技術(shù)上看，遠(yuǎn)距離輸電不如直流特高壓，近距離輸電不如500 千伏電壓，而投資卻很大，是一種“性價(jià)比”很低的方案。南方電網(wǎng)對(duì)采用交流特高壓方案與采用直流特高壓加交流500 千伏電網(wǎng)方案進(jìn)行了比較，結(jié)果前者的投資比后者多600-1000 億元，約高1.3-1.5 倍[5]。在“三華”地區(qū)建設(shè)交流特高壓同步電網(wǎng)的方案，比只建直流特高壓加交流500 千伏電網(wǎng)的異步聯(lián)網(wǎng)方案，至少要多花3000 億元的投資。除會(huì)推高電價(jià)外，還意味著要消耗更多的鋼鐵、鋁材和水泥，而這些高耗能產(chǎn)品的生產(chǎn)無疑將加重對(duì)環(huán)境的污染。
③兩級(jí)升壓，既增加能損，又降低輸電能力。交流特高壓輸電，電源一般都要先升壓匯集到500 千伏變電站，再升壓至交流特高壓電網(wǎng)。由于基本沒有與之配備的發(fā)電機(jī)機(jī)組直接接入，交流特高壓電網(wǎng)實(shí)際上是一個(gè)無源的“空架子”，這種情況在其它電壓等級(jí)的發(fā)展過程中是從未出現(xiàn)過的。電網(wǎng)的最高一級(jí)電壓網(wǎng)架，對(duì)于保證整個(gè)電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行和功率平衡至關(guān)重要，它形成后一般直接接入其中的發(fā)電機(jī)容量都不會(huì)少于35%。比如截至2012 年底南方電網(wǎng)接入500 千伏電網(wǎng)的容量，廣東為36.6%，廣西為43.7%，云南為58.8%，貴州為50.6%;四川電網(wǎng)2013 年底接入500 千伏電網(wǎng)的容量約為47%。發(fā)電機(jī)經(jīng)兩級(jí)升壓接入電
網(wǎng)，是電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)中較為忌諱的做法，因?yàn)檫@樣必然加大系統(tǒng)阻抗，不僅導(dǎo)致電能損耗增加，還限制了輸電能力的提高。這種現(xiàn)象的出現(xiàn)從一個(gè)側(cè)面說明，沿著提高電壓等級(jí)的傳統(tǒng)路線前行，走到特高壓的時(shí)候，這條路已經(jīng)走不通了。
由于存在上述問題，加之直流輸電技術(shù)的進(jìn)步實(shí)現(xiàn)了電力的大容量遠(yuǎn)距離輸送，歐美、俄羅斯、日本等發(fā)達(dá)國家，在經(jīng)過上世紀(jì)七、八十年代出現(xiàn)的那次交流特高壓技術(shù)研究和實(shí)驗(yàn)熱潮后，從此放棄了交流特高壓[6]。歐洲互聯(lián)電網(wǎng)盡管規(guī)模很大，但最高電壓卻只有400千伏(比我國電網(wǎng)普遍采用的500 千伏還低100 千伏)，今后也肯定不會(huì)發(fā)展交流特高壓。
但即便如此他們電網(wǎng)的可再生能源比例卻遠(yuǎn)高于我國。德國規(guī)劃2020 可再生能源占比達(dá)到35%，2030 年達(dá)到50%，2050 年達(dá)到80%[7]。說明實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)綠色化與電網(wǎng)電壓等級(jí)的高低沒有關(guān)聯(lián)。提高電網(wǎng)可再生能源比例的主要途徑：一是大力發(fā)展各種儲(chǔ)能技術(shù)，不斷擴(kuò)大電網(wǎng)的儲(chǔ)能規(guī)模;二是開發(fā)、豐富、優(yōu)化電網(wǎng)調(diào)峰手段，其中包括儲(chǔ)備和調(diào)動(dòng)需求響應(yīng)資源;三是最大限度實(shí)現(xiàn)各種可再生能源的互補(bǔ)運(yùn)行。
至于治理霧霾的問題，由于建設(shè)交流特高壓電網(wǎng)要消耗更多本來可以不消耗的鋼鐵、鋁材和水泥，結(jié)果無疑是事與愿違。“電從遠(yuǎn)方來”戰(zhàn)略主要依靠直流特高壓來實(shí)現(xiàn)，但僅有這個(gè)戰(zhàn)略是不夠的，還要同時(shí)實(shí)施“電從身邊來”戰(zhàn)略，即以分散化方式開發(fā)“身邊”一切可以開發(fā)利用的清潔能源。兩者并舉，才能達(dá)到有效治理霧霾的目的。
第三次工業(yè)革命所顯示的世界電網(wǎng)發(fā)展方向，決定了現(xiàn)代電網(wǎng)不能再走以提高電網(wǎng)電壓等級(jí)包打天下的老路，電壓等級(jí)越高不等于電網(wǎng)就越堅(jiān)強(qiáng)。事實(shí)上，各種不斷創(chuàng)新發(fā)展的可再生能源開發(fā)利用技術(shù)、分布式電源微電網(wǎng)技術(shù)、儲(chǔ)能技術(shù)、超導(dǎo)輸電技術(shù)、多端直流技術(shù)、以及包括頁巖氣開發(fā)和核聚變?cè)趦?nèi)的其它新能源技術(shù)，都是對(duì)交流特高壓的否定。
歷史已經(jīng)證明并將繼續(xù)證明，交流特高壓是傳統(tǒng)技術(shù)路線的產(chǎn)物，它的身上帶有無法抹去的第二次工業(yè)革命的烙印。盡管它登上了傳統(tǒng)電網(wǎng)的技術(shù)頂峰，不過是為傳統(tǒng)電網(wǎng)豎起了一個(gè)更加吸引眼球的“新地標(biāo)”而已。今天人們可以“創(chuàng)造條件”讓它繼續(xù)在第三次工業(yè)革命中扮演“重要角色”，也可以“順應(yīng)潮流”讓它退出歷史舞臺(tái)。“聰者聽于無聲，明者見于未形”。中國電網(wǎng)的創(chuàng)新之路究竟怎么走?中國人應(yīng)當(dāng)有智慧作出正確抉擇。
3、我國電網(wǎng)格局的選擇
世界上沒有絕對(duì)不會(huì)出事故的電網(wǎng)[8]。華北、華東和華中若以交流特高壓聯(lián)成統(tǒng)一的同步電網(wǎng)，其用電負(fù)荷2020 年將超過9 億千瓦，成為世界上規(guī)模最大的同步電網(wǎng)。由于電網(wǎng)聯(lián)系緊密，一旦發(fā)生嚴(yán)重事故，其波及的范圍必然會(huì)比采用異步聯(lián)網(wǎng)時(shí)的大得多，這是無可否認(rèn)的常識(shí)。此外，“三華”交流特高壓電網(wǎng)還有兩個(gè)問題增大了安全風(fēng)險(xiǎn)：一是網(wǎng)架采用縱橫交錯(cuò)的網(wǎng)格式結(jié)構(gòu)，將加劇交流同步電網(wǎng)潮流的不可控性，為事故的擴(kuò)大埋下隱患;二是為促成交流和直流特高壓遠(yuǎn)距離輸電，刻意強(qiáng)化火電電源在送端的集中度，減少本應(yīng)分散接入受端電網(wǎng)的電源數(shù)量，從而降低了電網(wǎng)抵御各種嚴(yán)重災(zāi)害的能力。
我國地域廣大，已形成的6 個(gè)區(qū)域電網(wǎng)都具有足夠大的電網(wǎng)規(guī)模，到2020 年，華北、華東、華中各電網(wǎng)裝機(jī)容量將接近或超過3.5 億千瓦。因此，電網(wǎng)的規(guī)模早已不成為接受風(fēng)電等新能源的制約因素;而且6 大電網(wǎng)已通過直流聯(lián)網(wǎng)，若有必要還可以繼續(xù)加強(qiáng)它們之間的直流聯(lián)系。
按照分層分區(qū)的原則規(guī)劃和建設(shè)電網(wǎng)，保持原有6 個(gè)區(qū)域電網(wǎng)異步互聯(lián)的格局，鼓勵(lì)和允許各區(qū)域電網(wǎng)根據(jù)自己的特點(diǎn)，決定電網(wǎng)走向綠色、高效的階段目標(biāo)和實(shí)施方案，實(shí)現(xiàn)多樣化發(fā)展，從而互相借鑒，互相促進(jìn)，既有利于加快智能電網(wǎng)的建設(shè)和創(chuàng)新，又能最大限度分散和降低電網(wǎng)安全風(fēng)險(xiǎn)，這不能說不是我國電網(wǎng)宏觀結(jié)構(gòu)最明智的選擇。
4、智能電網(wǎng)與“能源互聯(lián)網(wǎng)”的關(guān)系
“ 能源互聯(lián)網(wǎng)”是杰里米˙里夫金在《第三次工業(yè)革命》一書中提出來的一個(gè)新概念。里夫金認(rèn)為，世界正處在信息技術(shù)與能源體系相融合的時(shí)代。進(jìn)入21 世紀(jì)，數(shù)以百萬計(jì)的人們將實(shí)現(xiàn)在家庭、辦公區(qū)域以及工廠中自助生產(chǎn)綠色能源的夢(mèng)想。與互聯(lián)網(wǎng)上的信息創(chuàng)建和分享一樣，任何一個(gè)能源生產(chǎn)者都能夠?qū)⑺a(chǎn)的能源通過一種智能型分布式電力系統(tǒng)與他人分享[4]。顯然，里夫金所說的“能源互聯(lián)網(wǎng)”實(shí)際上指的就是智能電網(wǎng)。
但事實(shí)上，智能電網(wǎng)作為輸送電力的網(wǎng)絡(luò)，互聯(lián)網(wǎng)作為傳輸信息的網(wǎng)絡(luò)，兩者無論是技術(shù)特性、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、工作原理、運(yùn)行要求等都有本質(zhì)的差別。比如電網(wǎng)有若干電壓層次、有一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)之分、電能難以大量儲(chǔ)存、時(shí)時(shí)刻刻要達(dá)到供需平衡、存在功角(頻率以及電壓)穩(wěn)定問題、需要調(diào)度中心統(tǒng)一指揮運(yùn)行等，這些特性都是互聯(lián)網(wǎng)所沒有的。因此智能電網(wǎng)不可能與互聯(lián)網(wǎng)具有相同或相似的運(yùn)行模式。里夫金后來解釋說，提出“能源互聯(lián)網(wǎng)”這一概念主要源于哲學(xué)和經(jīng)濟(jì)學(xué)層面的思考，“能源互聯(lián)網(wǎng)”不是一種新的能源技術(shù)模式或體系，而只是一種新能源經(jīng)濟(jì)思想[9]。可以說“能源互聯(lián)網(wǎng)”只是對(duì)智能電網(wǎng)的一種比喻性稱謂 ，在工程技術(shù)層面真正的“能源互聯(lián)網(wǎng)”是不存在的。
“能源互聯(lián)網(wǎng)”作為一種新能源經(jīng)濟(jì)思想的意義，在于它指出并且強(qiáng)調(diào)了新能源的生產(chǎn)和分享需要有公眾的普遍參與。智能電網(wǎng)在信息通信、自動(dòng)控制、儲(chǔ)能等先進(jìn)技術(shù)的支撐下，接納了成千上萬的小微綠色電源，使公眾參與能源生產(chǎn)成為現(xiàn)實(shí)。而電能的分享也可以是公眾化的，只不過這種分享在具體實(shí)施時(shí)，需要通過統(tǒng)籌規(guī)劃，安排在一個(gè)合理范圍內(nèi)進(jìn)行(如在一個(gè)社區(qū)、一座城市或一個(gè)更大的區(qū)域電網(wǎng)內(nèi))。因?yàn)殡娔懿荒芟窕ヂ?lián)網(wǎng)的信息那樣由無數(shù)人任意分享。一個(gè)小微電站生產(chǎn)的富余電能，可能只滿足得了幾戶或十幾戶人家的需求，而小微電站基本都接在配電網(wǎng)上，一般情況下不需要也不應(yīng)當(dāng)遠(yuǎn)距離輸送。電能的生產(chǎn)、傳輸和消納所遵循的客觀規(guī)律及其技術(shù)特性，決定了世界各國的電網(wǎng)不可能、也沒有必要像互聯(lián)網(wǎng)那樣全球聯(lián)網(wǎng)。企圖用特高壓構(gòu)建國際“能源互聯(lián)網(wǎng)”，只是一種脫離實(shí)際的主觀幻想。
目前在智慧生態(tài)城市的建設(shè)中，有一種被稱作“泛能網(wǎng)”的工程技術(shù)。一座城市里總有多種形式的能源并存，“泛能網(wǎng)”技術(shù)對(duì)各類能源的生產(chǎn)、儲(chǔ)運(yùn)、應(yīng)用、再生等環(huán)節(jié)進(jìn)行整合，根據(jù)客戶對(duì)電、氣、冷、熱不同品質(zhì)的能量在不同時(shí)段的需求，統(tǒng)一進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度，實(shí)現(xiàn)不同品種能源之間的優(yōu)勢互補(bǔ)，最大限度提高各種能源綜合利用效率。這樣的“泛能網(wǎng)”倒似乎有點(diǎn)像“能源互聯(lián)網(wǎng)”。在配網(wǎng)智能用電的建設(shè)中，供電企業(yè)應(yīng)當(dāng)積極研究與這種“泛能網(wǎng)”密切配合的問題。
5、關(guān)于智能電網(wǎng)規(guī)劃的編制
今天我國電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃的編制是在下述兩個(gè)背景下進(jìn)行的：一是第三次工業(yè)革命在全世界的興起開啟了建設(shè)智能電網(wǎng)(即現(xiàn)代電網(wǎng))的新時(shí)代;二是為保證經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，我國政府提出了推動(dòng)能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命的發(fā)展戰(zhàn)略。由于第三次工業(yè)革命的核心就是能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命，因此這兩個(gè)背景是疊加在一起的，具有最強(qiáng)烈的提示效應(yīng)。建設(shè)智能電網(wǎng)的目的就是要實(shí)現(xiàn)能源的高效利用和電網(wǎng)的綠色化，它與能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命的目標(biāo)是一致的�？梢赃@樣說，智能電網(wǎng)建設(shè)是推動(dòng)能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命的需要，而能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，離不開智能電網(wǎng)的建設(shè)。因此，電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃的編制必須順應(yīng)時(shí)代的要求，敢于突破傳統(tǒng)電網(wǎng)規(guī)劃的思路和模式�，F(xiàn)在是明確提出以“綠色、高效”為主題和目標(biāo)來研究和編制電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃的時(shí)候了。這樣編制的電網(wǎng)規(guī)劃實(shí)際上就是智能電網(wǎng)規(guī)劃，亦可稱做現(xiàn)代電網(wǎng)規(guī)劃。
我國智能電網(wǎng)的建設(shè)要經(jīng)過一個(gè)以化石能源為主，到初步低碳化、基本低碳化、再到綠色化的過程。由于我國目前的電力以煤電為主，因此低碳化、綠色化的主要目標(biāo)是降低煤電在電網(wǎng)中的占比。這個(gè)過程可設(shè)想分為四個(gè)階段：第一階段用12 年左右的時(shí)間，到2025年將電網(wǎng)的煤電占比(指發(fā)電量占比，下同)由2013 年的75%左右降至60%以下。第二階段到2035 年，再將煤電占比降至45%以下，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的初步低碳化。第三階段用大約15年的時(shí)間，即到建國100 周年的時(shí)候，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的基本低碳化，屆時(shí)煤電的占比控制在25%以下。第四階段即2050 年后，根據(jù)新能源開發(fā)利用技術(shù)的進(jìn)步情況，繼續(xù)推進(jìn)電網(wǎng)綠色化建設(shè)。
低碳化、綠色化的階段目標(biāo)如何確定，需要進(jìn)行深入的研究和討論，這里提出的只是一個(gè)拋磚引玉的設(shè)想。毫無疑問，實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)需要經(jīng)過長期的艱苦努力。我國電網(wǎng)最近幾年煤電裝機(jī)速度已明顯放緩，其容量占比逐年下降。但就其發(fā)電量而言，占比卻一直還很高，下降速度也低于容量占比[10]。全國煤電裝機(jī)2010 年為68101萬千瓦，占比70.5%;2012 為75811 萬千瓦，占比降為66.2%;2013年煤電裝機(jī)容量大約接近8 億千瓦，占比約為64%;3 年內(nèi)平均每年約下降2 個(gè)百分點(diǎn)。而煤電發(fā)電量的占比2010 年為77.8%，高于容量占比7.3個(gè)百分點(diǎn);2012 年由于雨量較充沛，水電發(fā)電量增加，煤電占比降至73.9%;2013 年水電平均利用小時(shí)較2012 年下降了273 小時(shí)，估計(jì)煤電占比反而高于2012 年(尚無確切的統(tǒng)計(jì)數(shù)字)。
電網(wǎng)規(guī)劃是電網(wǎng)建設(shè)實(shí)踐的指南。要在不太長的時(shí)間里實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)低碳化和提高能效的預(yù)期目標(biāo)，編制科學(xué)的、符合實(shí)際的、具有前瞻性和指導(dǎo)意義的電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃，是一個(gè)十分關(guān)鍵的問題。各省和各區(qū)域電網(wǎng)應(yīng)在全國智能電網(wǎng)頂層設(shè)計(jì)指導(dǎo)下，深入研究并制定本地2015-2050 年的智能電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃。要根據(jù)自身的實(shí)際情況，提出各自電網(wǎng)不同時(shí)期的低碳化和能效目標(biāo)，以及智能電網(wǎng)的建設(shè)重點(diǎn)和具體措施，并在實(shí)施的過程中不斷滾動(dòng)調(diào)整和完善。
以綠色、高效為目標(biāo)的智能電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃應(yīng)包括以下主要內(nèi)容：(1)實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)低碳綠色化和提高能效的路線圖和指導(dǎo)原則;(2)煤電的新建規(guī)劃以及所有煤電機(jī)組的退役計(jì)劃(新建機(jī)組論證必要性的同時(shí)，均要明確其服役期限);(3)可再生能源的開發(fā)建設(shè)和消納規(guī)劃;(4)天然氣以及核電等清潔電源建設(shè)規(guī)劃;(5)儲(chǔ)能電源(含儲(chǔ)能裝置)建設(shè)規(guī)劃;(6)電動(dòng)汽車充、放電設(shè)施建設(shè)規(guī)劃;(7)需求響應(yīng)資源整合儲(chǔ)備規(guī)劃;(8)分布式電源小微電網(wǎng)建設(shè)規(guī)劃;(9)適應(yīng)電網(wǎng)低碳綠色化發(fā)展的各級(jí)輸電網(wǎng)規(guī)劃;(10)配電網(wǎng)建設(shè)及智能用電規(guī)劃;(11)現(xiàn)代電網(wǎng)信息通信和調(diào)度智能化系統(tǒng)建設(shè)規(guī)劃。
此外，還應(yīng)根據(jù)各地的具體情況進(jìn)行必要的專題研究，可選擇的課題有：(1)經(jīng)濟(jì)增長方式和能源消費(fèi)方式轉(zhuǎn)變對(duì)負(fù)荷水平影響分析;(2)區(qū)內(nèi)及周邊相關(guān)地區(qū)新能源資源開發(fā)利用評(píng)估;(3)對(duì)區(qū)外送入電力的方式、規(guī)模、特性的要求及適應(yīng)性研究;(4)不同調(diào)峰措施單一或組合方式下電網(wǎng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性研究;(5)提高電網(wǎng)可再生能源消納比例的措施研究;(6)電動(dòng)汽車充、放電模式及對(duì)電網(wǎng)負(fù)荷曲線的影響研究;(7)最大限度減少棄水提高水能利用率研究;(8)電網(wǎng)尖峰負(fù)荷、備用容量與需求響應(yīng)資源的關(guān)系研究;(9)水電為主電網(wǎng)新能源開發(fā)的原則和策略;(10)電網(wǎng)柔性化改造提高輸電效率研究;(11)滿足新型城鎮(zhèn)化要求的低碳綠色、分布式供電方案研究;(12)電網(wǎng)的能效指標(biāo)評(píng)價(jià)體系研究等。
近期規(guī)劃是遠(yuǎn)期規(guī)劃的基礎(chǔ)，遠(yuǎn)期規(guī)劃對(duì)近期規(guī)劃提供指導(dǎo)。因此，“十三五”電網(wǎng)規(guī)劃也需要遵循以“綠色、高效”為最終目標(biāo)的指導(dǎo)思想進(jìn)行編制，使我國電網(wǎng)從“十三五”開始，即理性、全面、科學(xué)、堅(jiān)定地向著現(xiàn)代電網(wǎng)“綠色、高效”的方向和目標(biāo)前進(jìn)。
6、結(jié)語
智能電網(wǎng)與現(xiàn)代電網(wǎng)，盡管兩者名稱不同，但都被賦予了相同的內(nèi)涵，指的都是不同于傳統(tǒng)電網(wǎng)而由第三次工業(yè)革命催生的以“綠色、高效、互動(dòng)、智能”為基本特征的新一代電網(wǎng)。因此智能電網(wǎng)就是現(xiàn)代電網(wǎng)，智能電網(wǎng)建設(shè)的頂層設(shè)計(jì)就是現(xiàn)代電網(wǎng)建設(shè)的頂層設(shè)計(jì)。
電網(wǎng)建設(shè)的頂層設(shè)計(jì)決定電網(wǎng)的發(fā)展方向和模式，為電網(wǎng)近期以及中長期規(guī)劃的編制提供基本的指導(dǎo)原則。只要準(zhǔn)確把握智能電網(wǎng)內(nèi)涵的本質(zhì)要求，深刻認(rèn)識(shí)智能電網(wǎng)建設(shè)與能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命的關(guān)系，敢于以創(chuàng)新、創(chuàng)新、再創(chuàng)新的精神，沖破傳統(tǒng)技術(shù)路線的束縛，同時(shí)善于汲取群眾的智慧，在較短時(shí)間內(nèi)提出我國智能電網(wǎng)建設(shè)的頂層設(shè)計(jì)和發(fā)展路線圖是不困難的。
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