發展可再生能源、推進電能替代加快電網創新

周知 李鵬飛 杜芳

摘 要：黨的十八大首次提出了“兩個一百年”的奮斗目標，并強調要繼續加大國民經濟轉型升級改革力度，通過改革促進產業轉型和經濟建設創新實現轉型升級。按照這一長期目標，中國的清潔能源和新型電力設備需求將保持快速增長，總體能源消耗和風力發電設備裝機均逐步呈現出跨越式發展的趨勢，風電、太陽能光伏發電等新一代能源也在快速穩步發展。新的歷史起點和新的發展形勢下，國家電網公司要緊跟黨和國家的工作部署，抓住機遇，全面大力推進“兩個轉變”。

關鍵詞：能源;電力;電網

中圖分類號：TM7;F40文獻標識碼：A文章編號：1674-1064（2021）09-0-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.09.035

面對水和煤炭再生能源的日益嚴重消耗，以及全球變暖氣候和能源環境日益變化的現實發展壓力，世界全球范圍內正在發生著一場新的動力能源結構革命，未來數年，基于水和煤炭的動力能源供應結構和基于電力供應能源結構也將逐步發生變化。隨著電網發生重大戰略轉變，清潔再生能源混合發電（又如可再生天然能源、核能、民用天然氣）也將有望成為未來幾年的主要清潔能源。

1 促進電能替代，加快電網創新

2009年，中國向國際能源社會作出承諾，到2020年將使每單位燃料GDP的排放二氧化碳和硫排放物數量從2005年的最低水平大幅減少40%～45%，非民用化石燃料能源的市場份額也將達到15%。為了在2020年之前全面建成小康社會，中國仍然需要努力使2010年GDP和人均每年城鄉居民收入水平翻一番，這意味著能源消耗也將快速增長。因此，必須繼續大力發展可再生清潔能源，調整我國現有清潔能源消費結構。

電力再生能源是一種高利用功率和低質量、高效、清潔的新型利用二次能源。終端能源消耗中的電力份額增加1%，將使單位GDP的能源消耗減少約4%。用電力能代替非燃煤和利用石油，對于有效控制清潔能源消費總量、優化清潔能源消費結構、提高清潔能源利用效率、促進企業節能低碳減排、加快解決大氣煙霧污染問題發展具有重要指導意義。電動汽車技術作為一種清潔的新型交通運輸工具，也將成為未來我國汽車電子工業快速發展的重要戰略方向。

當前，廣泛投入使用的可再生清潔能源主要包括水能、風能、太陽能和其他生物質能，其中大多數也以風力發電的各種形式投入使用。促進全球電能資源替代和通過調整全球能源利用結構發展是當前解決未來全球能源需求持續快速增長與能源環境壓力日益急劇增加之間矛盾的重要途徑之一[1]。

目前，中國的并網裝機容量和全年并網用戶規模已連續位居世界第一。在全球能源工業革命的背景下，電網應用的重要性越來越突出。近年來，中國在國家特高壓技術框架下成功開展了我國智能高壓電網的關鍵科技技術創新和項目建設，在國家特高壓技術研發項目建設應用領域實現了“中國創造”和“中國主導”。當前，全球清潔能源技術的快速發展正向節能綠色、低碳、智能化三大方向快速發展。從汽車用電池的結構上來看，中國為可再生能源的發展奠定了良好的基礎，水電和風電的裝機規模居世界首位，電網將發展成為大面積規模利用新能源光伏發電的主要輸電和配電連接網絡，應對我國大規模分布式輸配電網及其并網過程帶來的諸多技術創新挑戰和環境影響也顯得尤為迫切。面對這場世界性的新一輪清潔能源技術市場競爭，必須準確把握第三代水力電網的發展趨勢，加快基礎研究和技術建設，努力獲得新的市場競爭力和優勢。

2 新能源的發展需要盡快改造電網

國家電網能源研究所的最新研究成果報告顯示，中國擁有豐富的清潔能源和水資源，且有潛力大規模開發這些資源。其中，水電水力資源開發總量一直居于世界首位，技術開發生產能力已高達5.7億kW。現有的三級核電站開發資源可用于支持1.6億kW的以上核電開發裝機容量;其他核電場所資源可以充分滿足未來300kW～4億kW以上核電的開發需求;其中地面高度為50 m的3級以上大型風能發電資源的潛在綜合開發投資規模約預計為23.8億kW。

太陽能光伏發電的發展潛力每年可以達到約30億kW。實現電網集中智能化、地面智能化和更大規模、更高效率的發展清潔利用能源的一個關鍵手段，是通過大型水力電網架設建立大型電網配電管理平臺。分布式清潔再生能源風力發電站的并網建設會給我國電網的網絡規劃和電源運行管理帶來一些重要技術上的問題和社會影響，主要問題涉及電網負荷變化預測、電網網絡結構、電網網絡擴展、電能傳輸質量、保護措施設置、頻率自動控制、穩壓、電源運行可靠性等。

3 未來的清潔智能電網

能源技術革命發展推動了風力發電廠對能源的綜合清理和利用分散化，現代信息電子技術不斷發展進步促進了電網智能化，這些都直接促使了智能電網的技術變革。當前，中國在以特高壓電網為主要骨干網絡框架的現代智能高壓電網網絡建設能力方面已經取得了積極進展。東南金山—荊門1 000 kV智能交流電源試驗站等示范建設項目相繼建成投產，智能交流電源管理系統基礎建設全面投入運行，并已規劃建成220座大型智能變電站，智能自動電表已在許多國家和地區廣泛使用。截至2015年，除偏遠地區及農村貧困地區外，所有電力用戶都能夠自動實時收集相關電力服務信息。

中國電力電子研究院王副院長唐光復提出：“智能電網承諾要解決的可再生能源面臨的最大問題是由于氣候變化而導致電力供應不穩定的問題。”為盡快實現“萬家企業節能降碳行動”目標，中國將加快轉變傳統商業模式，推進全國燃煤再生能源綜合節約行動計劃。在縣級電力配電網能效指標評估的基礎上，利用電網智能無功優化供電技術、諧波自動控制、電網智能應用等多項節能環保措施，實施縣級電力配電網能效評估提升優化工程。探索合同節能壓力變壓器、智能壓力電表的綜合優化管理利用，以及合同電力能源管理信息機制在工業配套電網工程建設和節能技術升級過程中的優化應用等新模式，有效整合企業社會人力資源，以配網建設合同能源管理信息系統、綠色節能照明和二次發電節能系統改造能源信息化、余熱發電壓力的優化綜合利用、高壓節能變頻系統改造、能源管理中心等二次節能改造解決模式方案應用為業務重點，大力發展在公共建筑、城市節能照明以及工業、建材、化工和公共服務業等多個領域提供工業節能改造服務商等服務。同時，采取風險分擔和利益分擔的方式，推進實施超大型節能工程[2]。

4 重大技術突破

《“十二五”可再生能源發展計劃》提出，2015年～2020年，風電和太陽能發電的裝機容量達到50kW～2億kW，主要在中國西部地區，這需要突破大規模可再生能源接入電網的技術。中國的產業資源配置分配不平衡，煤炭資源主要分布在西部和北部，水力資源主要分布在西部，風能和大型太陽能發電資源主要分布在西部，電力傳輸負荷主要集中在中部和東部沿海地區。根據分析，中國對交流大容量電力和長距離交流輸電總是不具有基本應用需求。目前，電網的交流線損率一般為6%～7%，在大型輸配電專用線路、變壓器及其他大型輸配電線路設備中大量入網電能受到損耗。因此，減少線損和能耗提高電網能源的綜合利用效率，對于第三代智能電網的長期建設尤為重要。

5 結語

在現階段社會發展過程中，要對整體電網以及相應的技術發展區域進行綜合判斷，探究未來電網存在的各類發展問題，并對可再生能源接入電網以及大規模遠距離傳輸電網的應用效率，增強電網在應用過程中的可靠性及安全性。目前，電能替代已經使整體電網的創新性不斷提升，發展更加優質的可再生性能源能夠使電網創新性得到進一步優化。中國目前已經能夠對各類創新型能源進行開發及應用，并對電能替代的現實意義進行探究。由此，需要創新電網管理工作，以可再生能源利用、電能替代為基礎，優化整體電網，不斷提升發展創新性特征，進一步體現低碳環保發展特點。希望通過研究，為中國電網創新以及電能替代與可再生資源的發掘提供有效思路，提高創新能力，推動整體電網工程的可持續發展。

參考文獻

[1] 蔡紅娟，周卓軍，王會峰.發展可再生能源、推進電能替代加快電網創新[J].城市軌道建設工程理論基礎研究（2005年電子版），2013-12-04.

[2] 廖媛.發展可再生能源、推進電能替代加快電網創新[J].信息周刊，2018（6）：227.