能源互聯(lián)網(wǎng)促進(jìn)電網(wǎng)走向柔性化大電網(wǎng)時代
——訪中國電力發(fā)展促進(jìn)會專職顧問姜紹俊

/本刊記者 賈常艷/

能源互聯(lián)網(wǎng)促進(jìn)電網(wǎng)走向柔性化大電網(wǎng)時代
——訪中國電力發(fā)展促進(jìn)會專職顧問姜紹俊

/本刊記者 賈常艷/

姜紹俊，資深電力專家，享受國務(wù)院特殊津貼，教授級高級工程師。從事電力事業(yè)逾五十年，曾在電力部、能源部電力生產(chǎn)司、生產(chǎn)協(xié)調(diào)司、經(jīng)濟(jì)調(diào)節(jié)司、辦公廳擔(dān)任領(lǐng)導(dǎo)職務(wù)。曾任中國電網(wǎng)建設(shè)有限公司副總經(jīng)理，國家電力公司戰(zhàn)略規(guī)劃部主任，并在中國電力發(fā)展促進(jìn)會擔(dān)任秘書長、專職顧問等職，在電力行業(yè)管理有較全面豐富的經(jīng)歷。主持“十五”電力規(guī)劃編制和電力發(fā)展戰(zhàn)略研究，多次出任國家能源局專家組長對若干電網(wǎng)工程進(jìn)行國家驗收。

2014年，能源互聯(lián)網(wǎng)伴隨“工業(yè)4.0”概念的蔓延而火爆，在國家提出“互聯(lián)網(wǎng)+”戰(zhàn)略后，主管部門正式組織探討能源互聯(lián)網(wǎng)，從技術(shù)上推進(jìn)電力市場化和新能源發(fā)展。此時，業(yè)內(nèi)人士對能源互聯(lián)網(wǎng)的認(rèn)識和看法又是怎樣的呢？在能源互聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略的推進(jìn)中，電網(wǎng)又是如何存在的呢？對此，本刊專訪了中國電力發(fā)展促進(jìn)會專職顧問姜紹俊，他從能源、電網(wǎng)的角度闡述了對能源互聯(lián)網(wǎng)的認(rèn)識和看法，并介紹了未來電網(wǎng)的發(fā)展趨勢，讓我們了解并學(xué)習(xí)了他對能源互聯(lián)網(wǎng)及電網(wǎng)發(fā)展的一系列獨到見解。

《電器工業(yè)》：請您從能源、電網(wǎng)的角度談?wù)勀鷮δ茉椿ヂ?lián)網(wǎng)的認(rèn)識和看法。

姜紹?。耗茉椿ヂ?lián)網(wǎng)是個舶來品，其實往前追溯智能電網(wǎng)也是舶來品。

2008年美國奧巴馬總統(tǒng)上臺，美國經(jīng)濟(jì)遭遇金融危機，奧巴馬有什么招數(shù)？他立即推出能源新政，即把能源產(chǎn)業(yè)作為應(yīng)對危機、復(fù)興經(jīng)濟(jì)的關(guān)鍵力量，新政選擇的突破口一個是智能電網(wǎng)，一個是能效和可再生能源。美國議會通過的2009年再投資計劃，這兩項就占了70%。2010年有學(xué)者把智能電網(wǎng)從美國引入中國，各路學(xué)者、制造業(yè)企業(yè)一時間追捧智能電網(wǎng)的景象十分熱鬧，到第二年智能電網(wǎng)上了政府工作報告。然而幾年過去了，政府機關(guān)沒有說中國智能電網(wǎng)是什么概念，沒說智能電網(wǎng)怎么搞，沒說智能電網(wǎng)投資多少，所以智能電網(wǎng)的熱乎勁下去了，回歸正常了，讓客戶說該怎么辦了。能源互聯(lián)網(wǎng)不一樣。2012年之前國內(nèi)有人講，能源互聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)能源網(wǎng)之類的，那都不成氣候。2012年10月8日，美國未來學(xué)家杰里米·里夫金來到中國宣傳他寫的《第三次工業(yè)革命》這本書，中國非政府機構(gòu)、學(xué)者、專家在長沙舉辦了戰(zhàn)略論壇，請里夫金作報告，他系統(tǒng)地把“能源互聯(lián)網(wǎng)”作了介紹，從此“里夫金牌”的能源互聯(lián)網(wǎng)登陸中國，里夫金近年來多次到中國演講，終于有了成果。今年政府工作報告中李克強總理用了很大篇幅講了政府對“互聯(lián)網(wǎng)+”行動的思路安排要求。今年4月17日，國家能源局召開能源互聯(lián)網(wǎng)工作會議，宣布將制定行動計劃，成立互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟，設(shè)立專家組。專家組提出12個課題進(jìn)行研究。7月9日完成匯總，這12個課題，涉及到能源互聯(lián)網(wǎng)的含義與功能定位、架構(gòu)、關(guān)鍵技術(shù)、商業(yè)模式、制度保障、評估機制等?？梢钥闯?，“能源互聯(lián)網(wǎng)”的引進(jìn)與智能電網(wǎng)不一樣，政府始終把握著主導(dǎo)權(quán)，按計劃一步一步穩(wěn)妥地走?，F(xiàn)在12個課題的工作仍在進(jìn)行，行動計劃也在編制中。等上述兩個文件頒布后，能源互聯(lián)網(wǎng)就可以按照行動計劃一步一步地往前走了。

我認(rèn)為能源互聯(lián)網(wǎng)可以從三個維度去認(rèn)識。第一個維度是能源特別是一次能源轉(zhuǎn)化成二次能源——電力，從生產(chǎn)—運輸—儲存—消費—消費后處理，這是個全產(chǎn)業(yè)鏈。沿著這個產(chǎn)業(yè)鏈在技術(shù)上和管理上要求智能化、互動化、電子支付，非化石能源無歧視接入并穩(wěn)定運行，這就要求互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能適應(yīng)上述各個環(huán)節(jié)的要求，達(dá)到產(chǎn)業(yè)鏈運轉(zhuǎn)靈活、自動化程度高、客戶響應(yīng)靈敏，可再生能源方便接入和最大限度利用，電子化結(jié)算手段，且使這個產(chǎn)業(yè)鏈對人力資本的運用達(dá)到極致，管理成本大幅度下降。第二個維度是歷史進(jìn)程。能源互聯(lián)網(wǎng)絕不可能一蹴而就，它的形成、發(fā)展、優(yōu)化一定是個過程。我們的任務(wù)是科學(xué)地劃定發(fā)展階段，對各階段的任務(wù)有精準(zhǔn)的安排，在最開始的階段一定不能求之過急，各種目標(biāo)手段的設(shè)計穩(wěn)妥，按計劃推進(jìn)，個別環(huán)節(jié)不可冒進(jìn)。第三個維度是目的、目標(biāo)。毫無疑問，能源管理引入互聯(lián)網(wǎng)理念的目的就是逐利，是有較好的投入產(chǎn)出比，沒有人會那么傻只投錢不收果。能源互聯(lián)網(wǎng)的目的有三個方面，一是可持續(xù)，二是提高能源的生產(chǎn)、轉(zhuǎn)換、輸送和使用效率，三是最終反映在客戶支付方面，能源價格應(yīng)當(dāng)是低廉的。能源互聯(lián)網(wǎng)這三個維度的觀察、實施措施和成果制定可以說是我們實施能源互聯(lián)網(wǎng)的全部行為。

《電器工業(yè)》：當(dāng)前我國風(fēng)電和太陽能發(fā)電發(fā)展很快，但棄風(fēng)棄光現(xiàn)象也十分明顯，有觀點認(rèn)為棄風(fēng)、棄光的最大原因是電網(wǎng)建設(shè)速度跟不上清潔能源發(fā)展的速度，對此您是否認(rèn)同？當(dāng)前我國電網(wǎng)建設(shè)的情況是怎樣的呢？

姜紹?。航陙項夛L(fēng)、棄光的現(xiàn)象確有發(fā)生，但是把最大的原因歸于電網(wǎng)建設(shè)跟不上清潔能源發(fā)展的速度，那是找錯了人。現(xiàn)在看不僅僅是棄風(fēng)、棄光，也還有棄水，冷靜地分析原因，我想至少存在以下幾點：

第一，用電需求增速下滑，供給增長強勁，電力產(chǎn)能過剩已成共識。2014年全國發(fā)電設(shè)備利用小時數(shù)為4286小時，較上年減少235小時，全國裝機/最高負(fù)荷為1.65，比上年增加了0.03。在過剩的情況下，火電利用小時數(shù)大幅下降，2014年為4706小時，較上年減少315小時，為可再生能源騰出市場空間已經(jīng)到了極致，棄風(fēng)、棄光正是產(chǎn)能過剩的表現(xiàn)；

能源互聯(lián)網(wǎng)可以在某一范圍特別是在配電網(wǎng)、在用戶以及兩者的互動中發(fā)揮可控作用，但他顯然不能替代電網(wǎng)柔性化的全部要求。

第二，風(fēng)電和光伏發(fā)電隨機性強，靠“天”吃飯，因而供給特性充滿不確定性，而負(fù)荷則是連續(xù)穩(wěn)定按負(fù)荷曲線?？稍偕茉床荒芄┙o的部分必須由火電來彌補，這無形中占用了電力系統(tǒng)的備用容量，當(dāng)風(fēng)電、光伏達(dá)到一定規(guī)模，備用容量滿足不了彌補風(fēng)電光伏不足時，棄風(fēng)、棄光成必然現(xiàn)象；

第三，電網(wǎng)中風(fēng)電表現(xiàn)為負(fù)荷和負(fù)荷曲線，而發(fā)電則是由水、火、核、氣、風(fēng)、光等不同的發(fā)電結(jié)構(gòu)組成，他們在生產(chǎn)過程中是互補的，但這種互補沒有經(jīng)濟(jì)上相應(yīng)的補償機制，火電對風(fēng)、光電提供輔助服務(wù)是“無償”的，這種機制的特點就表明是不可持續(xù)的，這一點至今沒有被決策者所理解；

第四，當(dāng)然個別項目也會存在送出線路卡脖子的問題，像這樣的問題，不難發(fā)現(xiàn)不難判斷，當(dāng)然不難解決，但這不是問題的主流。一些人這樣提出問題無益于問題的解決，反而把事弄亂了。

說到電網(wǎng)建設(shè)的現(xiàn)狀，應(yīng)當(dāng)說近些年電網(wǎng)得到了長足的發(fā)展。一是電網(wǎng)投資占全部電力投資的比重逐年走高，2005年為32.1%，2010年提高到46.5%，2013年為49.9%。二是新建電網(wǎng)規(guī)模不斷擴大，變電容量與發(fā)電容量之比逐年走高，2005年這個比值為3.51，到2013年升高為3.84。三是電網(wǎng)技術(shù)升級，特別是這些年電力裝備的技術(shù)升級，武裝了電力工業(yè)。過去一段時間電網(wǎng)發(fā)展集中在輸電網(wǎng)上，解決宏觀資源配置。國家把電網(wǎng)建設(shè)的關(guān)注點放到配電網(wǎng)解決提高資源配置效率問題，這將給電力設(shè)備制造業(yè)提出新任務(wù)，形成新的市場空間。

《電器工業(yè)》：有專家認(rèn)為能源互聯(lián)網(wǎng)是以電力系統(tǒng)為中心的智慧能源，也有專家把能源互聯(lián)網(wǎng)稱作電網(wǎng)發(fā)展的下一站，您怎么認(rèn)為？您覺得當(dāng)前電網(wǎng)需要經(jīng)過哪些步驟、做出哪些改進(jìn)才能達(dá)到能源互聯(lián)網(wǎng)的要求。

姜紹?。喊涯茉椿ヂ?lián)網(wǎng)稱作電網(wǎng)發(fā)展的下一站是不妥當(dāng)?shù)?，至少是不?zhǔn)確的。

電力系統(tǒng)有自身發(fā)展的規(guī)律，電網(wǎng)的發(fā)展是以三相交流的發(fā)明發(fā)展為條件的。因為三相交流系統(tǒng)的出現(xiàn)，電網(wǎng)發(fā)展和電網(wǎng)運行有了統(tǒng)一的制式，有了周波、電壓、功率以及由這些概念導(dǎo)出的多種指標(biāo)，電網(wǎng)運行有了考核的尺度。電網(wǎng)最初的發(fā)展是因為電源集中開發(fā)的經(jīng)濟(jì)性和用戶負(fù)荷分布的分散性所致。隨著資源配置的擴大，電網(wǎng)的規(guī)模和范圍也越來越大。電網(wǎng)進(jìn)入了一個遠(yuǎn)距離輸電，使電網(wǎng)電壓提高、規(guī)模擴大、邊界延伸的階段。電網(wǎng)發(fā)展的第三個階段是大機組、高電壓、大電網(wǎng)、廣域運行階段。目前世界上大的電網(wǎng)運行最高電壓為750～765千伏，我國則形成了750/330/220千伏和1000/500/220千伏兩個系列。電網(wǎng)分區(qū)分層管控，從而在全國形成了六個大區(qū)電網(wǎng)。電網(wǎng)發(fā)展的下一個階段是柔性化大電網(wǎng)階段。何謂柔性化？第一，以現(xiàn)代電力電子技術(shù)武裝交流電網(wǎng)發(fā)展柔性輸電技術(shù)，最簡單的柔性是交流輸電線路的串聯(lián)補償。今后隨著絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）的應(yīng)用，柔性輸電及交流電網(wǎng)的控制技術(shù)會得到更大的發(fā)展。第二，通過試點逐步發(fā)展柔性直流輸電，國家電網(wǎng)和南方電網(wǎng)已成功試點舟山和南澳多端柔性直流輸電，這樣的柔性直流輸電可以是多端的。這就為構(gòu)筑直流電網(wǎng)奠定了物理基礎(chǔ)。中國科學(xué)院電工研究所曾預(yù)言，未來的電網(wǎng)將是交流電網(wǎng)和直流電網(wǎng)各有發(fā)展天地的格局。這樣的多端柔性直流輸電完全具備可控的特性。第三，隨著以風(fēng)電和光伏為代表的可再生能源發(fā)電接入系統(tǒng)，它們的供給特性與傳統(tǒng)的同步旋轉(zhuǎn)電機大有不同：一是，風(fēng)電的單機規(guī)模小，轉(zhuǎn)動慣量小，而光伏發(fā)電是個理化過程，其沒有轉(zhuǎn)動慣量，因而機電暫態(tài)過程沒有什么大問題，但電磁暫態(tài)過程有異于傳統(tǒng)電源，他們不能提供無功電力，因而系統(tǒng)短路時無法大量快速地向系統(tǒng)注入無功電力，以維持系統(tǒng)的穩(wěn)定性，必須另外提供強大的無功電源；二是，由于這一特性的變化，電壓穩(wěn)定性成為電網(wǎng)安全的頭等大事。電網(wǎng)柔性化要求提供可控的快速響應(yīng)的無功裝置，這樣的裝置以SVC為代表，需要在負(fù)荷中心大量配置。能源互聯(lián)網(wǎng)可以在某一范圍特別是在配電網(wǎng)、在用戶以及兩者的互動中發(fā)揮可控作用，但他顯然不能替代電網(wǎng)柔性化的全部要求。

電網(wǎng)在未來的發(fā)展中既要按既定的柔性化的技術(shù)路線逐步實現(xiàn)電網(wǎng)各種性能的要求，也要在與用戶聯(lián)系廣泛的配電業(yè)務(wù)、用電業(yè)務(wù)，按能源互聯(lián)網(wǎng)行動計劃要求去完成他所規(guī)定的工作。他們又各自擁有自己的評估標(biāo)準(zhǔn)和適合的判據(jù)。

《電器工業(yè)》：前不久能源局公布的《配電網(wǎng)建設(shè)改造行動計劃（2015-2020年）》指出配電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)主要依照以下三個方面設(shè)置：一是供電服務(wù)水平；二是節(jié)能降耗水平；三是智能化水平。與此同時配電網(wǎng)的建設(shè)全面提速，這對整個能源互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)有什么意義？

姜紹俊：電網(wǎng)中的發(fā)電、主網(wǎng)架、配電網(wǎng)、用戶是一個整體，它具備網(wǎng)絡(luò)傳播的一切特點，其中一個重要特征是上面幾個環(huán)節(jié)協(xié)調(diào)發(fā)展，任何一個環(huán)節(jié)的單項冒進(jìn)，并不會影響整個系統(tǒng)的總體水平。過去相當(dāng)長時間以來，電網(wǎng)管理中的確存在“重發(fā)輕供不管用”的現(xiàn)象，那是因為我國長期電源供給不足所致。進(jìn)入新世紀(jì)以來，電力供應(yīng)快速發(fā)展，供需平衡，乃至過剩，電網(wǎng)建設(shè)的戰(zhàn)略也發(fā)生了較大的改變：一是進(jìn)行了數(shù)輪農(nóng)網(wǎng)改造建設(shè)；二是調(diào)整了電網(wǎng)建設(shè)的比例關(guān)系，經(jīng)過多年的實踐大體上形成了電源與電網(wǎng)投資1：1，電網(wǎng)中輸電網(wǎng)與配電網(wǎng)投資1：1的比例關(guān)系。這次國家能源局推出配電網(wǎng)的改造建設(shè)行動計劃是首次單獨提出配電網(wǎng)改造建設(shè)，這對于集中力量解決主要矛盾、集中整治配電網(wǎng)供電能力不足、可靠性不高、供電質(zhì)量低、自動化水平不高、能耗高等問題是可以的，但是從整個電力系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展角度來說，這種突擊性、運動式的做法不值得提倡。

這次配電網(wǎng)改造建設(shè)的任務(wù)歸納為六個方面：1）提高供電能力；2）提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)；3）優(yōu)化裝備水平；4）實現(xiàn)節(jié)能低碳；5）自動可觀可控；6）推動智能互聯(lián)。前兩項任務(wù)細(xì)分大體如下：35～110千伏新建變電容量7億千伏安，線路15.6萬公里，10千伏配電變壓器3.29億千伏安，線路93.23萬公里，依目前單位造價，將需5860億投資。第三項任務(wù)要更新大批設(shè)備，其中一塊是高耗能變壓器，按照存量的20%估算需投資1985億元（設(shè)備價格按造價的65%計），再加上其他開關(guān)電器、電纜廊管建設(shè)等總計需要投資1萬億元。其他四項任務(wù)要花1萬億元。這將是一塊碩大的蛋糕。其中后兩項任務(wù)提高自動化程度和推動智能互聯(lián)中所采取的措施對于能源互聯(lián)網(wǎng)而言毋寧說是能源互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)硬件設(shè)施。所以實施配電網(wǎng)改造建設(shè)與建設(shè)能源互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施是同一事物的兩個方面，必須精心設(shè)計，確定技術(shù)方案，選定裝備造型，落實功能定位，以及籌劃系統(tǒng)集成。