伴隨著可再生能源的發(fā)展、能源危機的加劇及環(huán)境安全的嚴峻局面,電力系統(tǒng)正面臨著前所未有的挑戰(zhàn),發(fā)電、輸電、變電、配電、用電、調(diào)度的復雜交互使得電力安全問題更加突出。智能電網(wǎng)的提出為解決新形勢下的電力能源安全注入了一劑強心劑。
在被納入國家發(fā)展戰(zhàn)略這一利好因素的影響下,智能電網(wǎng)這個“概念香餑餑”越來越引人注目。截至目前,中國已全面啟動智能電網(wǎng)試點工程,國家電網(wǎng)公司第二批試點的16個項目正在開展之中,且增加了新的項目內(nèi)容;智能電網(wǎng)標準建設(shè)也在緊鑼密鼓的進行中,部分企業(yè)標準已經(jīng)完成;各路資金紛紛涌入這一市場?紤]到電力系統(tǒng)與外部環(huán)境之間的相互影響,如何從技術(shù)層面實現(xiàn)智能電網(wǎng)建設(shè)對電力安全以及環(huán)境安全的支撐作用?記者就這一話題采訪了國網(wǎng)電力科學研究院名譽院長、中國工程院院士薛禹勝。
《電力系統(tǒng)裝備》:和國際上其他國家對智能電網(wǎng)的定義不同,中國提出了“以特高壓電網(wǎng)為骨干電網(wǎng),各級電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的堅強智能電網(wǎng)”,您如何看待這一獨特的發(fā)展理念?
薛禹勝:智能電網(wǎng)并沒有嚴格的定義及固定的判據(jù),之所以提出這個概念是因為必須改造現(xiàn)在的電網(wǎng)去適應形勢的發(fā)展。對如何去適應新的挑戰(zhàn)的問題,不同國家的感受不盡相同。歐美發(fā)達國家現(xiàn)有的輸電網(wǎng)比較強大,因此客觀上允許其注意力集中在配電網(wǎng)上,而在其主觀上也因?qū)﹄娋W(wǎng)抵御極端災害的認識不足,而輕視了輸電網(wǎng)的強壯性問題。中國水能主要集中在西南地區(qū),陸地風能主要集中在東北、華北和西北,太陽能主要集中在西藏、西北地區(qū),這些可再生能源規(guī)模大而集中,而負荷中心卻集中在沿海地區(qū)。這樣的能源結(jié)構(gòu)必須要依靠堅強而智能的電網(wǎng),前者是基礎(chǔ),后者是支撐,兩者都不可或缺。
構(gòu)建堅強電網(wǎng)可以提高系統(tǒng)可靠性、運行靈活性和適應性,有利于能源資源的大范圍、高效協(xié)調(diào)。然而,這并不是說要先解決輸電網(wǎng)問題,再去發(fā)展配電網(wǎng)。國家電網(wǎng)公司提出的“以特高壓電網(wǎng)為骨干電網(wǎng),各級電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的堅強智能電網(wǎng)”符合中國國情及電力系統(tǒng)特點。
我認為應該將智能電網(wǎng)理解為電力系統(tǒng)持續(xù)發(fā)展的一個愿景,而不是趨于它的具體路徑。愿景中的電力供應反映在安全可靠性的不斷提高,更加節(jié)能和可持續(xù)發(fā)展,更加環(huán)境友好,更加用戶友好。這是個多領(lǐng)域、多專業(yè)的系統(tǒng)工程,因此不應該忽視任何薄弱環(huán)節(jié),沒有必要也不可能為不同背景的國家設(shè)計同樣的路徑,這是個殊途同歸,而不是獨木橋的問題。中國不應該簡單復制國外電網(wǎng)的發(fā)展路徑,必須在廣泛吸收國際經(jīng)驗的同時,按照自己的情況科學地決策。反過來看,許多大停電災難發(fā)生在發(fā)達國家,是不是也有其過分迷信輸電可靠性的因素呢?我相信時間還會繼續(xù)證明這一點。
《電力系統(tǒng)裝備》:在您看來智能電網(wǎng)對能源安全和環(huán)境安全的支撐體現(xiàn)在哪些方面?
薛禹勝:作為最復雜的人造系統(tǒng)之一,電力系統(tǒng)生產(chǎn)的重要產(chǎn)品是能源流,它從發(fā)電廠流向用戶,而資金流則逆向流動。如今分布式電源在配電側(cè)和用戶側(cè)的大量接入使原本單向的能源流出現(xiàn)反方向流動,對監(jiān)控、分析、保護等提出一系列新的問題。用戶從以前的純粹消費電能的角色轉(zhuǎn)變?yōu)橐部梢詤⑴c發(fā)電,從而也影響到電力系統(tǒng)的資金流。為了支撐能源流和資金流,信息流應該覆蓋全部流程。但當前采集的信息大多局限于發(fā)電環(huán)節(jié)和輸電環(huán)節(jié),用戶的深度參與使配電側(cè)的雙向信息流不能再被忽視。
除此之外,電力系統(tǒng)生產(chǎn)、傳送和消費的各個環(huán)節(jié)中都會直接或間接地排放溫室氣體及其它環(huán)境污染物,這是電力系統(tǒng)與環(huán)境安全的關(guān)系日趨緊張的重要因素。電力系統(tǒng)能源流、資金流、信息流的不暢通,或者排放流的失控都會影響電力安全,進而影響能源、環(huán)境與社會的安全。因此,必須有效降低一次能源阻塞、環(huán)境阻塞、資金阻塞、技術(shù)阻塞、電能質(zhì)量阻塞等各種廣義阻塞,保證安全經(jīng)濟可靠供電,滿足社會用電,并有效控制日趨惡化的運行環(huán)境,減少災害頻度和嚴重程度。
《電力系統(tǒng)裝備》:在智能電網(wǎng)建設(shè)中,規(guī)劃廣域信息的采集、分析和過程的控制,在區(qū)域電網(wǎng)或更大范圍內(nèi)規(guī)劃保障體系是電力系統(tǒng)自愈性的重要體現(xiàn),請您介紹一下這方面的技術(shù)發(fā)展?
薛禹勝:通過事先估計風險并作出相應的調(diào)整叫預防控制,這項技術(shù)目前在中國高電壓電網(wǎng)中已經(jīng)比較成熟并且廣泛應用。但是需要指出目前這項技術(shù)針對的故障局限于電力系統(tǒng)內(nèi)部,對于外部環(huán)境引發(fā)的電力供應阻塞甚至停電,目前的防御體系還不完善。
電力系統(tǒng)是能源系統(tǒng)和環(huán)境安全中的一部分,它們之間緊密聯(lián)系,相互影響。為了保證電力安全,必須同時考慮環(huán)境安全和一次能源安全,將電力安全提高到更高的層面。
在預想故障下,如果能采用仿真決策工具做好電力安全、能源安全和環(huán)境安全的量化分析,那么就能在參數(shù)中間找到它的安全域,包括物理安全域、經(jīng)濟安全域和環(huán)境安全域,而安全運行點位于這3個安全域的交集中,即全局安全域。當工作點在安