大規(guī)模可再生能源的發(fā)展需以大能源觀(guān)為指導(dǎo)

　　中國(guó)風(fēng)電材料設(shè)備網(wǎng)：電力系統(tǒng)要討論的是：當(dāng)可再生能源在電力系統(tǒng)中占到80%甚至更多，當(dāng)可再生能源在遠(yuǎn)距離輸電中占到80%甚至更多，而電動(dòng)汽車(chē)的充電負(fù)荷在電力負(fù)荷中占到20%甚至更多時(shí)，現(xiàn)在的智能電網(wǎng)概念中需要哪些新的外延、能源轉(zhuǎn)換及儲(chǔ)能技術(shù)的突破可能帶來(lái)的影響，以及電網(wǎng)如何更好地去適應(yīng)大能源的變革。
　　能源是社會(huì)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，而可靠的電力供應(yīng)則是現(xiàn)代文明的重要支持。一次能源在各類(lèi)發(fā)電廠(chǎng)中轉(zhuǎn)化成電能形式的二次能源后，經(jīng)過(guò)輸、配電網(wǎng)輸送給各種用戶(hù)，完成終端能源的功能。其中，電能是二次能源的核心，而電網(wǎng)則是支撐在廣域內(nèi)共享電能的傳輸平臺(tái)和電力市場(chǎng)互動(dòng)的物理平臺(tái)，是一次能源及終端能源之間的樞紐和橋梁。
　　按照發(fā)達(dá)國(guó)家的經(jīng)驗(yàn)，如果電能在終端能源中的占比增加1個(gè)百分點(diǎn)，則能源強(qiáng)度將降低3.7個(gè)百分點(diǎn)。預(yù)計(jì)中國(guó)電能占終端能源的比重，將從2009年的18.5%增長(zhǎng)到2020年的28.0%及2030年的32.0%。電力對(duì)能源安全的重要性顯而易見(jiàn)。
　　為了確保電力系統(tǒng)的安全，必須研究完整的能源流，包括一次能源特別是可再生能源的開(kāi)發(fā)、二次能源的轉(zhuǎn)換及終端能源消費(fèi)的規(guī)律，并保證能源流的整體可靠性。另外還需要研究資金流、物流、人才流和信息流等的可靠性，以支撐電力流及能源流的安全及其協(xié)調(diào)優(yōu)化。
　　人類(lèi)活動(dòng)產(chǎn)生的污染增加了大自然的生態(tài)負(fù)載。作為人類(lèi)最主要的活動(dòng)，能源開(kāi)發(fā)與消費(fèi)鏈中的各個(gè)環(huán)節(jié)的排放都嚴(yán)重影響到生態(tài)平衡的裕度。一旦生態(tài)負(fù)載超過(guò)了自然界的自修復(fù)能力，生態(tài)平衡被顛覆，就必然有更多的自然災(zāi)害來(lái)懲罰人類(lèi)，包括大停電乃至人類(lèi)文明的毀滅。
　　為此，需要在一次能源中用可再生能源大規(guī)模地替代化石類(lèi)能源，在終端能源中用電能大規(guī)模地替代化石類(lèi)能源，并充分發(fā)揮電能在二次能源中的主導(dǎo)作用。
　　由于水能、風(fēng)能、太陽(yáng)能等可再生能源難以直接以原來(lái)的能源形式輸送，必須轉(zhuǎn)換成電能后才能適用于大多數(shù)終端負(fù)荷使用，也才能在區(qū)域內(nèi)共享能源。因此，沒(méi)有強(qiáng)大可靠的遠(yuǎn)方輸電網(wǎng)以及智能靈活的主動(dòng)配電網(wǎng)，就無(wú)法在終端能源中實(shí)現(xiàn)電能對(duì)化石能源的大規(guī)模代替，也就不可能在各種一次能源、二次能源及終端能源的各自?xún)?nèi)部及相互之間實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)優(yōu)化。
　　此外，風(fēng)電和光伏發(fā)電具有很強(qiáng)的間歇性和隨機(jī)性，不但無(wú)法直接控制，并且其預(yù)測(cè)誤差大大超過(guò)負(fù)荷的預(yù)測(cè)誤差，特別是風(fēng)電的突變時(shí)刻與程度都難以準(zhǔn)確預(yù)報(bào)。設(shè)想當(dāng)可再生能源發(fā)電大規(guī)模入網(wǎng)，例如占到發(fā)電用能50%甚至更多時(shí)，突然風(fēng)與陽(yáng)光在幾分鐘內(nèi)從很大降到很小，電能的充裕性將成為巨大的挑戰(zhàn)。電力系統(tǒng)的瞬時(shí)備用及旋轉(zhuǎn)備用的調(diào)度問(wèn)題將隨著可再生能源比例的增加而越發(fā)突出，如何保證二次能源和終端能源的安全是極為嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。
　　為此，需要在眾多相關(guān)領(lǐng)域中取得重大突破。這包括但不止于：各種可再生能源發(fā)電技術(shù)、遠(yuǎn)方輸電網(wǎng)及主動(dòng)配電網(wǎng)技術(shù)、風(fēng)電和光伏發(fā)電在不同時(shí)間尺度上的預(yù)測(cè)技術(shù)、儲(chǔ)能技術(shù)、電能替代技術(shù)、備用容量與備用電量的配置及調(diào)度技術(shù)，以及與能源系統(tǒng)融合的信息技術(shù)。
　　目前我國(guó)的停電防御系統(tǒng)雖然已經(jīng)取得巨大成績(jī)，但由于其監(jiān)控范圍局限在電力系統(tǒng)內(nèi)部，無(wú)法防御極端自然災(zāi)害及嚴(yán)重的一次能源事件等外部因素引起的大停電。
　　為了解決這個(gè)問(wèn)題，就必須將研究范圍擴(kuò)大到外部災(zāi)害演化過(guò)程及其機(jī)理，并將監(jiān)測(cè)點(diǎn)及預(yù)測(cè)盡量推前到接近外部災(zāi)害的源頭，從而為停電防御留出更長(zhǎng)的預(yù)警時(shí)間。南瑞集團(tuán)的雷電預(yù)警軟件已經(jīng)在江西省防御體系中運(yùn)行了四年，效果很好。
　　要有效地保證能源安全，就需要一個(gè)頂層設(shè)計(jì)。美國(guó)、歐洲、日本提到了能源互聯(lián)網(wǎng)。能源互聯(lián)網(wǎng)到底是什么？目前眾說(shuō)紛紜，也許在今后相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，這一概念還會(huì)更加模糊。許多說(shuō)法將信息技術(shù)中Internet的術(shù)語(yǔ)，如IP地址、路由器、通信協(xié)議等直接搬到電力流或能源流中；而另一些論述則完全套用了對(duì)智能電網(wǎng)的描述。
　　Internet的中譯名是互聯(lián)網(wǎng)，這是支持信息流的計(jì)算機(jī)技術(shù)。對(duì)特定的信息可以指定特定的接受者，可以調(diào)度其傳送路徑，可以將其緩沖、存儲(chǔ)或滯后傳送。而能源流服從的物理規(guī)律與信息流不同，用戶(hù)是無(wú)法區(qū)分他所消費(fèi)的電能是從哪里注入電網(wǎng)的。
　　信息流全方位地支持整個(gè)能源流的安全防御及優(yōu)化運(yùn)營(yíng)。但是，能源互聯(lián)不能生搬硬套Internet的概念；簡(jiǎn)單地將能源互聯(lián)網(wǎng)描述為類(lèi)似于Internet只能引入更多的困惑。
　　另一方面，如果不能清楚地區(qū)分能源互聯(lián)網(wǎng)與智能電網(wǎng)的概念，如果對(duì)能源互聯(lián)網(wǎng)特征的描述都早就在智能電網(wǎng)文獻(xiàn)中反復(fù)出現(xiàn)，那么就不應(yīng)該為之提出新的名詞。
　　如果一定要在智能電網(wǎng)概念的基礎(chǔ)上提出一個(gè)新的概念，那么比較有說(shuō)服力的理由是：為了保證電力這個(gè)能源核心環(huán)節(jié)的安全，必須從大能源的層次來(lái)研究電網(wǎng)的上游及下游，即一次能源及終端電源與電力系統(tǒng)的交互。電力系統(tǒng)要討論的是：當(dāng)可再生能源在電力系統(tǒng)中占到80%甚至更多，當(dāng)可再生能源在遠(yuǎn)距離輸電中占到80%甚至更多，而電動(dòng)汽車(chē)的充電負(fù)荷在電力負(fù)荷中占到20%甚至更多時(shí)，現(xiàn)在的智能電網(wǎng)概念中需要哪些新的外延、能源轉(zhuǎn)換及儲(chǔ)能技術(shù)的突破可能帶來(lái)的影響，以及電網(wǎng)如何更好地去適應(yīng)大能源的變革。
　　我心目中的頂層設(shè)計(jì)是包括可再生能源在內(nèi)的各類(lèi)一次能源，電能為主的二次能源，以及能源需求側(cè)的各種終端能源之間的綜合交互與協(xié)調(diào)優(yōu)化，故最好稱(chēng)為“互聯(lián)能源網(wǎng)”或“綜合能源網(wǎng)”。即使由于習(xí)慣或其他原因，沿用能源互聯(lián)網(wǎng)的名稱(chēng)，也應(yīng)該理解為“大能源網(wǎng)”，而對(duì)應(yīng)的英文名稱(chēng)應(yīng)該是Comprehensive Energy Network，而不是Energy Internet。
　?。ㄖ袊?guó)工程院院士、國(guó)網(wǎng)電力科學(xué)研究院名譽(yù)院長(zhǎng)薛禹勝）