能源是人類生存發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，世界能源供應(yīng)、能源安全、能源效率、能源環(huán)境等問(wèn)題日益凸顯。據(jù)統(tǒng)計(jì)，近10年來(lái)世界一次能源消費(fèi)總量增長(zhǎng)了近四分之一，2009年達(dá)到173億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。按照目前的能源儲(chǔ)量和開(kāi)發(fā)強(qiáng)度測(cè)算，世界化石能源平均可開(kāi)發(fā)時(shí)間已不足百年。傳統(tǒng)化石能源不可再生，其大量開(kāi)發(fā)也帶來(lái)了氣候變化、環(huán)境惡化等一系列問(wèn)題。如何改善能源結(jié)構(gòu)、提高能源效率、保障能源供應(yīng)的安全性、經(jīng)濟(jì)性、可持續(xù)性是人類面臨的重大而現(xiàn)實(shí)的挑戰(zhàn)。
為應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，保護(hù)人類賴以生存的地球家園，實(shí)現(xiàn)能源可持續(xù)發(fā)展，滿足經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的需要，以發(fā)展清潔能源和智能電網(wǎng)為重要標(biāo)志，在世界范圍內(nèi)正在推動(dòng)一輪新的能源變革。
能源變革四特征
一是能源結(jié)構(gòu)多元化。世界能源格局正在從“以化石能源為主”向“清潔能源與化石能源并重”轉(zhuǎn)變。近年來(lái)，世界水能、核能開(kāi)發(fā)利用規(guī)模穩(wěn)步擴(kuò)大，風(fēng)能、太陽(yáng)能、生物質(zhì)能、海洋潮汐、地?zé)崮艿刃履茉撮_(kāi)發(fā)雖然起步較晚，但發(fā)展很快。2008年，清潔能源占到了全球能源消費(fèi)總量的18.8%。預(yù)計(jì)到2020年，在能源消費(fèi)總量比2008年增長(zhǎng)20%的情況下，清潔能源比重將提高到19.7%。過(guò)去10年，我國(guó)風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電裝機(jī)分別增長(zhǎng)了47倍和21倍，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)化石能源的增速。預(yù)計(jì)到2020年，在我國(guó)一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中，煤炭、石油和天然氣、水能、核能、新能源比重將分別占到58.5%、26.5%、9%、4%、2%，屆時(shí)，清潔能源替代化石能源每年可實(shí)現(xiàn)二氧化碳減排16億噸。
二是能源開(kāi)發(fā)規(guī)模化。為發(fā)揮節(jié)能減排和能源開(kāi)發(fā)的規(guī)模效益，許多國(guó)家都在積極推進(jìn)大型能源基地集約化開(kāi)發(fā)和利用。2009年，世界前十位的石油、天然氣、煤炭生產(chǎn)國(guó)產(chǎn)量占全球總產(chǎn)量的比重分別達(dá)到了62%、64%和92%，集中度很高。
由于我國(guó)煤炭、水電、風(fēng)電資源分布集中，且與生產(chǎn)力發(fā)展呈逆向分布，能源的集約化開(kāi)發(fā)、規(guī)模化外送、大范圍配置成為必然選擇。目前，我國(guó)正在有序開(kāi)發(fā)建設(shè)金沙江、大渡河等13個(gè)大型水電基地和甘肅酒泉、新疆哈密等7個(gè)千萬(wàn)千瓦級(jí)風(fēng)電基地，預(yù)計(jì)到2020年，我國(guó)水電裝機(jī)總?cè)萘繉⑦_(dá)到3億千瓦，其中大型水電基地的裝機(jī)將占到75%以上；風(fēng)電基地裝機(jī)總量將達(dá)到9017萬(wàn)千瓦，占全國(guó)風(fēng)電裝機(jī)總量的78%。
三是能源消費(fèi)電氣化。電能具有清潔、高效、快捷的優(yōu)勢(shì)，電氣化是現(xiàn)代化的重要標(biāo)志，世界各國(guó)的發(fā)展水平、能效水平、生活水平都與電氣化水平密切相關(guān)。特別是隨著互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、電動(dòng)汽車等新興產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，經(jīng)濟(jì)社會(huì)對(duì)電的依賴程度越來(lái)越高，電力日益成為能源發(fā)展戰(zhàn)略的核心。
2000～2009年，世界能源消費(fèi)總量年均增長(zhǎng)2.1%，而電力消費(fèi)總量年均增長(zhǎng)3.2%。2000～2009年，我國(guó)電力消費(fèi)年均增長(zhǎng)11.7%，比能源消費(fèi)年均增速高出2.3個(gè)百分點(diǎn)。隨著城鎮(zhèn)化和工業(yè)化水平的不斷提高，預(yù)計(jì)到2020年，我國(guó)電力消費(fèi)占終端能源消費(fèi)的比重將達(dá)到25.4%，比2000年提高9.5個(gè)百分點(diǎn)。
四是能源發(fā)展智能化。每一次全球性的危機(jī)都會(huì)帶來(lái)新一輪的技術(shù)革命。這次國(guó)際金融危機(jī)之后，許多國(guó)家從應(yīng)對(duì)氣候變化、保障能源安全、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要出發(fā)，加快了智能電源、智能電網(wǎng)、智能家居、智能交通、智能城市等發(fā)展進(jìn)程，大量智能技術(shù)和成果在各行各業(yè)特別是能源行業(yè)迅速推廣和應(yīng)用。在這過(guò)程中，智能電網(wǎng)成為了能源發(fā)展智能化的關(guān)鍵，并呈現(xiàn)日新月異、蓬勃發(fā)展的趨勢(shì)。
21世紀(jì)初的這場(chǎng)能源變革，將是一次以技術(shù)創(chuàng)新為先導(dǎo)，以電力為核心，以構(gòu)建智慧能源系統(tǒng)為方向，以優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、提高能源效率、促進(jìn)節(jié)能降耗、共享社會(huì)資源、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展為目標(biāo)的深刻變革，電網(wǎng)在能源供應(yīng)體系和能源運(yùn)輸體系中的作用將日益凸顯。
何謂堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)
結(jié)合我國(guó)能源資源的稟賦特點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)社會(huì)持續(xù)快速發(fā)展的實(shí)際情況，國(guó)家電網(wǎng)公司提出了發(fā)展“堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)”的戰(zhàn)略目標(biāo)。
堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)是堅(jiān)強(qiáng)網(wǎng)架與智能化有機(jī)融合的電網(wǎng)。堅(jiān)強(qiáng)網(wǎng)架是實(shí)現(xiàn)安全可靠供電的物質(zhì)基礎(chǔ)，智能化是提高電網(wǎng)安全性、可控性、適應(yīng)性和互動(dòng)性的關(guān)鍵。我國(guó)正在建設(shè)的大型能源基地與中部、東部負(fù)荷中心的距離一般都在800公里以上，遠(yuǎn)的達(dá)到3000公里以上。只有建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)的網(wǎng)架，才能大幅提高電網(wǎng)優(yōu)化資源配置能力和抵御事故風(fēng)險(xiǎn)能力。正在建設(shè)的特高壓電網(wǎng)就是這個(gè)堅(jiān)強(qiáng)網(wǎng)架的核心。
堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)是協(xié)同高效的綜合互聯(lián)系統(tǒng)。電網(wǎng)的產(chǎn)業(yè)鏈長(zhǎng)，影響面廣。智能電網(wǎng)要發(fā)揮作用，必須實(shí)現(xiàn)發(fā)電、輸電、變電、配電、用電、調(diào)度等各個(gè)環(huán)節(jié)和各電壓等級(jí)的緊密銜接、協(xié)調(diào)運(yùn)行。通過(guò)采用智能化的控制技術(shù)和設(shè)備，能夠降低電網(wǎng)自身的輸電損耗，同時(shí)促進(jìn)智能電器、智能設(shè)施的開(kāi)發(fā)應(yīng)用，帶動(dòng)新型用電技術(shù)的發(fā)展和能源消費(fèi)方式的升級(jí)，最大限度地提升能源綜合利用效率。
堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)是現(xiàn)代社會(huì)新型的公共服務(wù)平臺(tái)。電網(wǎng)既是電力傳輸?shù)妮d體和平臺(tái)，又是重要的公共服務(wù)資源。隨著現(xiàn)代信息通信和智能控制技術(shù)的應(yīng)用，電網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)、電視網(wǎng)、廣播網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)全面融合，將形成開(kāi)放、高效、優(yōu)質(zhì)、便捷的公共網(wǎng)絡(luò)服務(wù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)能源流、信息流的高度集成和綜合應(yīng)用，成為推動(dòng)低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要載體和有效途徑，在能源戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型和社會(huì)進(jìn)步中發(fā)揮重要作用。
成就與前景
近年來(lái)，國(guó)家電網(wǎng)公司按照統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一建設(shè)、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的原則，加快建設(shè)以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架、各級(jí)電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展，具有信息化、自動(dòng)化、互動(dòng)化特征的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)，取得了重要進(jìn)展。
首先，全面建成了特高壓交直流輸電示范工程。從山西到湖北、全長(zhǎng)640公里的1000千伏特高壓交流工程于2009年1月6日建成投運(yùn)，已安全運(yùn)行近700天；從四川到上海、全長(zhǎng)1907公里、額定輸送功率達(dá)700萬(wàn)千瓦級(jí)的±800千伏特高壓直流工程于今年7月8日建成投運(yùn)。這兩項(xiàng)工程的相繼成功建設(shè)，為清潔能源的大規(guī)模開(kāi)發(fā)利用、能源資源的大范圍優(yōu)化配置、能源效率的進(jìn)一步提高奠定了基礎(chǔ)，開(kāi)辟了能源可持續(xù)發(fā)展的新道路，也為世界其他國(guó)家解決能源問(wèn)題提供了重要選擇。
其次，堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)重點(diǎn)項(xiàng)目取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。制定了堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的發(fā)展規(guī)劃，開(kāi)展了涵蓋發(fā)、輸、變、配、用、調(diào)度和通信各環(huán)節(jié)的20多項(xiàng)智能電網(wǎng)試點(diǎn)項(xiàng)目建設(shè)。其中，上海世博園智能電網(wǎng)綜合示范工程已建成并投入使用；在北京、上海等城市已建成了第一批電力光纖到戶智能小區(qū)試點(diǎn)工程；今年底將建成75個(gè)電動(dòng)汽車充電站、6209個(gè)充電樁；國(guó)內(nèi)最大規(guī)模的風(fēng)光儲(chǔ)輸示范工程已開(kāi)工建設(shè)，2012年將形成10萬(wàn)千瓦風(fēng)電、4萬(wàn)千瓦太陽(yáng)能發(fā)電、2萬(wàn)千瓦化學(xué)儲(chǔ)能綜合能力；集智能城市、智能交通、智能家居和可再生能源利用為一體的天津生態(tài)城智能電網(wǎng)綜合示范工程正在加緊建設(shè)。
再次，試驗(yàn)體系建設(shè)和關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)實(shí)現(xiàn)重大突破。我們建成了特高壓交流、直流、高海拔、工程力學(xué)四個(gè)試驗(yàn)基地和大電網(wǎng)仿真、直流成套設(shè)計(jì)兩個(gè)研發(fā)中心，形成了功能齊全、綜合指標(biāo)居世界領(lǐng)先水平的大電網(wǎng)實(shí)驗(yàn)研究體系。風(fēng)能、太陽(yáng)能發(fā)電研發(fā)(實(shí)驗(yàn))中心已初步建成。全面掌握了特高壓交直流輸電核心技術(shù)，成功研制了大容量變壓器、電抗器、換流變、換流閥、6英寸晶閘管等特高壓關(guān)鍵設(shè)備和元器件，形成了特高壓關(guān)鍵設(shè)備的批量生產(chǎn)能力。在智能電表、大容量?jī)?chǔ)能電池、風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越技術(shù)研究和設(shè)備研制等方面取得了一批重大成果。
經(jīng)過(guò)不斷的創(chuàng)新發(fā)展和加速發(fā)展，國(guó)家電網(wǎng)的總體規(guī)模、資源配置能力、技術(shù)水平、管理水平都上了一個(gè)新臺(tái)階。2009年與2002年相比，110千伏及以上輸電線路和變電容量分別增長(zhǎng)了93%和190%，供電安全性、可靠性指標(biāo)得到全面提高，總體滿足了經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要。
面向未來(lái)，國(guó)家電網(wǎng)要進(jìn)一步加快實(shí)現(xiàn)從傳統(tǒng)電網(wǎng)向安全、高效、經(jīng)濟(jì)、清潔、互動(dòng)的現(xiàn)代電網(wǎng)的升級(jí)和跨越。隨著青海-西藏交直流聯(lián)網(wǎng)工程的建設(shè)，2012年，將實(shí)現(xiàn)國(guó)家電網(wǎng)范圍的所有地區(qū)聯(lián)網(wǎng)。2015年，將基本建成聯(lián)接華北、華東、華中地區(qū)的特高壓交流骨干網(wǎng)架，以及從大型水電、煤電、可再生能源基地向負(fù)荷中心送電的若干個(gè)大型直流工程。到2020年，將形成以特高壓同步電網(wǎng)為中心、交直流和各級(jí)電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展，具備大范圍、大規(guī)模、高效率的能源優(yōu)化配置能力和高安全性、高可靠性、高互動(dòng)性的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)。屆時(shí)，特高壓輸電容量將達(dá)到1.5億千瓦，國(guó)家電網(wǎng)跨區(qū)跨省電力輸送規(guī)模將超過(guò)4億千瓦。
預(yù)計(jì)未來(lái)10年，以堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)為平臺(tái)，將推動(dòng)實(shí)現(xiàn)二氧化碳減排累計(jì)超過(guò)100億噸。電網(wǎng)在經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、能源結(jié)構(gòu)調(diào)整、應(yīng)對(duì)氣候變化中將發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。
