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劉振亞:加快發展智能電網承載和推動第三次工業革命
2014年3月10日09:38  來源:中國網

智能電網是功能強大的現代化電網

  記者:目前,世界主要國家都非常重視智能電網發展,但大多數的公眾并不清楚智能電網是一個什么樣的電網,作為國家電網公司的董事長,請您為我們作一介紹。

  劉振亞:智能電網是從本世紀初開始發展的,主要是基于新能源發電技術、特高壓輸電技術、信息網絡技術、智能控制技術的快速突破,和傳統的電網相比,智能電網具有網架堅強、廣泛互聯、開放互動、高度智能四個顯著特點,是面向未來的現代化大電網。

  網架堅強,主要指電網具有強大的資源配置能力和抵御風險能力,能適應清潔能源大規模開發的新要求,我國的智能電網是以特高壓為骨干網架的堅強智能電網。廣泛互聯,主要指電網的聯網規模越來越大,而且電網可以與物聯網、互聯網等網絡互聯融合,既能配置能源資源,也能配置其他公共服務資源。開放互動,主要指以智能電網為平臺,構建開放統一、競爭有序的電力市場體系,用戶可與電網雙向互動,靈活適應各類電源并網和客戶多樣化需求。高度智能,主要指電網對各類故障具有強大的適應能力,能夠自動處理故障、防范風險。

  發展智能電網是解決我國能源突出問題的根本途徑

  記者:我國《國民經濟和社會發展“十二五”規劃綱要》對發展智能電網作出了部署,您對此是如何理解的。

  劉振亞:在“十二五”規劃綱要中,明確將發展特高壓、智能電網作為推動我國能源生產和利用方式變革的重要舉措。我認為,智能電網是保障國家能源供應的重要基礎設施,能夠解決我國能源發展面臨的突出問題,促進我國能源安全、清潔、環保、友好發展。

  我國能源發展面臨四大問題。一是總量供應問題。2013年我國能源消費總量達到37.6億噸標準煤,其中煤炭35億噸(相當于25億噸標準煤),石油、天然氣對外依存度分別超過60%、30%。要滿足經濟社會發展的需求,今后較長時期能源供應都面臨較大壓力。二是資源配置問題。我國能源資源與生產力分布不均衡,全國70%以上的煤炭、水電、風能、太陽能資源都集中在西部、北部地區,距離東中部負荷 制服诱惑,一般都在800到4000公里,依靠傳統電網,難以大規模開發。三是能源效率問題。我國能源在開發環節,集約化程度偏低;在傳輸環節,過度依賴輸煤,消耗高品質能源來輸送低品質能源;在使用環節,大量煤炭仍然直接燃燒,整體能效偏低。能源開發利用全過程效率都需要提高。四是生態環境問題。我國能源結構以煤為主,能源發展長期追求就地平衡,帶來土壤、水質、大氣污染等突出問題。

  發展以特高壓為骨干網架的堅強智能電網,能夠有效解決我國能源發展面臨的四大問題,實現能源安全發展、清潔發展、環保發展、友好發展。安全發展,就是以智能電網為市場載體和配置平臺,統籌利用國際國內資源,促進能源大規模集約開發,保障能源供應總量。清潔發展,就是通過智能電網促進清潔能源和分布式電源發展,改善能源結構,最大限度降低對化石能源的依賴。環保發展,就是充分發揮智能電網作用,統籌利用全國環境容量,實現以電代煤、以電代油、電從遠方來,大幅度減少東中部地區燃煤排放。友好發展,就是基于智能電網開放互動優勢,靈活適應各類電源發電上網和客戶多樣化用電需求,使能源開發和消費方便快捷,讓生活更加舒適、經濟。

  特高壓是構建堅強智能電網的關鍵

  記者:您剛才提到,國家電網公司正在建設以特高壓為骨干網架的堅強智能電網,特高壓在智能電網中有著什么樣的重要地位?

  劉振亞:發展特高壓是建設堅強智能電網的關鍵,在優化資源配置、確保電網安全方面具有不可替代的作用。

  一是大幅提高電網配置資源的能力。1000千伏特高壓交流的輸電功率約500萬千瓦,是500千伏交流輸電的5倍;±800千伏特高壓直流的輸電功率達到800萬千瓦,是±500千伏高壓直流的2.6倍;±1100千伏特高壓直流的輸電功率達到1400萬千瓦,為±500千伏高壓直流的4.7倍。我們規劃到2020年建成“五縱五橫”特高壓交流骨干網架和27回特高壓直流工程,屆時特高壓電網輸電能力將達到4.5億千瓦。

  二是大幅拓寬電網配置資源的范圍。1000千伏特高壓交流的經濟輸電距離可達1500公里,為500千伏交流輸電的3倍。±800千伏特高壓直流的經濟輸電距離達到2500公里,為±500千伏高壓直流的2.5倍;±1100千伏特高壓直流的輸電距離可達到5000公里。通過特高壓交直流輸電,可以構建覆蓋全國范圍的能源配置網絡,并將周邊國家能源資源納入我國市場進行配置。從長遠看,還可以實現洲際輸電。

  三是大幅提升電網安全承載能力。2013年底我國發電裝機已經達到12.5億千瓦,現有的500千伏電網不能適應發展的需要,加快建設特高壓電網已經刻不容緩。預計到2020、2030、2050年,我國發電裝機將分別達到20億、28億、40億千瓦左右,只有發展特高壓電網,才能適應裝機快速發展的需要、確保電網安全。

  建設特高壓電網需要協調推進特高壓交直流發展

  記者:我們了解到,目前有一種觀點認為應當優先或者重點發展特高壓直流,您怎樣看待這個問題?

  劉振亞:要建設一個安全承載能力強、資源配置能力強的特高壓電網,必須要推進特高壓交直流協調發展。

  在電網中,交流和直流功能不同。交流具有輸電和構建網架的雙重功能,電力的接入、傳輸和消納十分靈活,是構建電網的前提,也是電網安全運行的基礎。直流的主要優勢是送電距離更遠、輸送功率更大,主要用于大型能源基地的送出,不能形成網絡。作個簡單的比喻,特高壓直流好比萬噸巨輪,而特高壓交流電網好比深水港,要發展萬噸巨輪,就必須建設深水港。我們規劃特高壓電網發展時,對特高壓交流和直流的發展規模、時序都進行了大量的仿真模擬,結果表明:只有特高壓交直流協調發展,建設“強交強直”特高壓電網,才能最大限度提高特高壓電網的安全性、經濟性,目前的主要問題是特高壓交流發展嚴重滯后,當務之急是加快建設“三華”特高壓交流電網。

  我國智能電網發展處于世界先進行列

  記者:我國智能電網發展目前處于什么水平,國家電網公司開展了哪些工作?

  劉振亞:我國的智能電網發展總體處于世界先進行列,其中在特高壓輸電、智能變電站和智能電表、電動汽車智能充換電服務網絡、大規模接入新能源、大電網控制等領域處于世界領先水平。近幾年,國家電網公司主要開展了以下工作。

  一是加快建設特高壓骨干網架。已建成并投運了2項1000千伏交流工程和3項±800千伏直流工程,均保持安全穩定運行。正在建設1項±800千伏直流工程和1項1000千伏特高壓交流工程。同時還在推進±1100千伏直流工程建設,將為構建跨地區、跨國、跨洲輸電通道創造條件。

  二是大力提升電網智能化水平。已建成智能變電站843座,正在建設新一代智能變電站。在30個重點城市核心區建成技術領先、靈活可靠的智能配電網。到目前累計安裝智能電表1.82億只,實現客戶用電信息采集1.91億戶。建成電動汽車充換電站400座、充電樁1.9萬個,在環渤海、長三角地區形成了城際充換電服務網絡。

  三是積極推動清潔能源發展。截止2013年底,國家電網公司經營區域內水電裝機近1.9億千瓦、風電并網裝機超過7000萬千瓦,均位居世界第一;光伏發電裝機超過1500萬千瓦。目前,我們在新能源接入檢測、運行調度等方面的技術都處于世界先進水平。在張北建成風光儲輸工程,這是世界上第一個集風力發電、光伏發電、儲能系統、智能輸電于一體,綜合開發利用新能源的創新工程。

  四是著力提升自主創新能力。建成世界上最完善的高水平試驗研究體系,全面掌握了特高壓交、直流輸電核心技術和整套設備制造能力。在大電網控制保護、智能電網、清潔能源接入等領域取得一批世界級的創新成果。建立了系統的特高壓與智能電網技術標準體系,制訂國家標準66項,編制20項國際標準,特高壓交流電壓成為國際標準電壓。

  智能電網將承載和推動第三次工業革命

  記者:您前不久在科技日報發表署名文章,指出發展智能電網是承載和推動第三次工業革命的必由之路,您作出這個判斷主要基于什么考慮?

  劉振亞:通過對前兩次工業革命的深入研究,可以發現這樣一個突出特征,就是能源革命對工業發展具有決定性、全局性影響,既推動新興工業行業出現,也推動傳統工業行業升級,是工業革命的根本動力。第一次工業革命,是蒸汽機的發明與廣泛應用推動了近代工業大發展。第二次工業革命,是電的發明與廣泛應用推動了現代工業大發展。我認為,智能電網是承載第三次工業革命的基礎平臺,對第三次工業革命具有全局性的推動作用。

  第一,智能電網是新一輪能源革命的基礎。新一輪能源革命特征是大規模發展清潔能源,方向是從以化石能源為主、清潔能源為輔,向以清潔能源為主、化石能源為輔轉變,清潔能源占據全球能源主導地位只是時間問題。應該說,這一輪能源革命在資源上是具備條件的。世界能源理事會估算,全球太陽能資源超過100萬億千瓦,陸地風電資源超過1萬億千瓦。比如,北極的風電資源十分豐富,利用小時數能夠達到4000小時,接近常規火電的利用小時數;赤道附近的太陽能資源也非常豐富,光伏發電利用小時數一般在2000小時以上。此外,全球還有豐富的海洋風能、水能、生物質能、潮汐、地熱資源,都可以轉化為電能利用。要大規模開發清潔能源,關鍵在于建設網架堅強、廣泛互聯、開放互動、高度智能的智能電網,才能夠適應風電、太陽能間歇性、隨機性特征,解決清潔能源并網、配置和消納難題。總之,智能電網是清潔能源發展的基礎,是新一輪能源革命的關鍵。

  第二,智能電網對戰略性新興產業具有廣泛的帶動作用。與傳統的互聯電網相比,智能電網技術密集型特征更加突出,對新能源、新材料、智能裝備、電動汽車、新一代信息產業,具有很強的帶動作用。歐美發達國家已將發展智能電網納入國家戰略,歐盟將發展智能電網作為新興經濟的重要支柱,估算未來20年的建設投資規模將達到5000億歐元;美國將智能電網作為實現經濟復蘇的戰略性基礎設施,估算未來20年的建設投資規模達到1.5萬億美元。我國規劃確定的20項戰略性新興產業重大工程,絕大多數與智能電網密切相關。

  同時,智能電網與物聯網、互聯網等深度融合后,將構成價值無法估量的社會公共平臺,可以支撐智能家庭、智能樓宇、智能小區、智慧城市建設,推動生產生活智慧化。

  把握歷史機遇,為實現中華民族偉大復興作出積極貢獻

  記者:下一步,國家電網公司對智能電網建設還有哪些部署?同時,作為來自能源領域的政協委員,您對國家在支持智能電網發展方面有何建議?

  劉振亞:能否發展好智能電網、牢牢把握住第三次工業革命的歷史機遇,將很大程度上決定我國在未來全球競爭中的地位。在前兩次工業革命中,中華民族都落后了,追趕了二百多年。機遇稍縱即逝,面對第三次工業革命,國家電網公司有這樣一種責任感和緊迫感,就是努力占領新一輪能源革命制高點,為中華民族偉大復興作出積極貢獻。下一步,我們將重點抓好三個方面的工作。

  一是推進兩大戰略實施。深入推進“一特四大”戰略,通過堅強的智能電網,促進大型煤電、大型水電、大型核電、大型可再生能源發電基地集約化建設,向東中部負荷 制服诱惑地區大規模、遠距離輸電。全面實施電能替代戰略,把工業鍋爐、居民取暖廚炊等用煤改為用電,大幅減少直燃煤污染;大力發展電動汽車、電氣化軌道交通等,減少燃油排放,實現“以電代煤、以電代油、電從遠方來、來的是清潔電”。二是加快發展特高壓。到2015年、2017年和2020年分別建成“兩縱兩橫”、“三縱三橫”和“五縱五橫”特高壓骨干網架和7回、13回、27回特高壓直流工程。到2020年,具備4.5億千瓦電力大范圍配置能力,滿足5.5億千瓦清潔能源送出和消納的需要。三是提升電網智能水平。全面建設現代智能配電網,增強配電網安全承載能力,適應分布式電源、微電網、電動力車加快發展的需要。建設智能用戶管理與雙向互動平臺,讓普通家庭能夠通過智能電網實現用戶能源管理、移動終端購電、綜合信息服務、遠程家電控制等,全面提高百姓生活的智能化水平。

  從國家層面看,我建議做好五個方面的工作。一是戰略引領,從國家層面制定智能電網發展戰略,把智能電網作為第三次工業革命的先導產業,放在突出重要的位置優先發展。二是科學規劃,抓緊制定國家級智能電網發展規劃,統籌智能電網與能源創新發展,統籌智能電網與生態文明建設,統籌智能電網與新型工業化、新型城鎮化工作。三是突破關鍵,進一步加大對特高壓的支持力度,重點要加快建設特高壓骨干網架,更好地服務和支撐新能源開發、并網與消納,從根本上破解我國面臨的能源難題和霧霾困局。四是自主創新,整合各方面的科技資源,強化企業在技術創新中的主體地位,集中力量攻克新能源發電、大規模儲能、多網融合、智能裝備關鍵技術。五是加快走出去,鼓勵企業積極參與全球競爭,加快技術與裝備出口,振興民族工業。積極參與國際標準制定,為我國智能電網的技術、產品參與全球競爭打好基礎。