发展可再生能源、推进电能替代加快电网创新

周知 李鹏飞 杜芳

摘 要：党的十八大首次提出了“两个一百年”的奋斗目标，并强调要继续加大国民经济转型升级改革力度，通过改革促进产业转型和经济建设创新实现转型升级。按照这一长期目标，中国的清洁能源和新型电力设备需求将保持快速增长，总体能源消耗和风力发电设备装机均逐步呈现出跨越式发展的趋势，风电、太阳能光伏发电等新一代能源也在快速稳步发展。新的历史起点和新的发展形势下，国家电网公司要紧跟党和国家的工作部署，抓住机遇，全面大力推进“两个转变”。

关键词：能源;电力;电网

中图分类号：TM7;F40文献标识码：A文章编号：1674-1064（2021）09-0-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.09.035

面对水和煤炭再生能源的日益严重消耗，以及全球变暖气候和能源环境日益变化的现实发展压力，世界全球范围内正在发生着一场新的动力能源结构革命，未来数年，基于水和煤炭的动力能源供应结构和基于电力供应能源结构也将逐步发生变化。随着电网发生重大战略转变，清洁再生能源混合发电（又如可再生天然能源、核能、民用天然气）也将有望成为未来几年的主要清洁能源。

1 促进电能替代，加快电网创新

2009年，中国向国际能源社会作出承诺，到2020年将使每单位燃料GDP的排放二氧化碳和硫排放物数量从2005年的最低水平大幅减少40%～45%，非民用化石燃料能源的市场份额也将达到15%。为了在2020年之前全面建成小康社会，中国仍然需要努力使2010年GDP和人均每年城乡居民收入水平翻一番，这意味着能源消耗也将快速增长。因此，必须继续大力发展可再生清洁能源，调整我国现有清洁能源消费结构。

电力再生能源是一种高利用功率和低质量、高效、清洁的新型利用二次能源。终端能源消耗中的电力份额增加1%，将使单位GDP的能源消耗减少约4%。用电力能代替非燃煤和利用石油，对于有效控制清洁能源消费总量、优化清洁能源消费结构、提高清洁能源利用效率、促进企业节能低碳减排、加快解决大气烟雾污染问题发展具有重要指导意义。电动汽车技术作为一种清洁的新型交通运输工具，也将成为未来我国汽车电子工业快速发展的重要战略方向。

当前，广泛投入使用的可再生清洁能源主要包括水能、风能、太阳能和其他生物质能，其中大多数也以风力发电的各种形式投入使用。促进全球电能资源替代和通过调整全球能源利用结构发展是当前解决未来全球能源需求持续快速增长与能源环境压力日益急剧增加之间矛盾的重要途径之一[1]。

目前，中国的并网装机容量和全年并网用户规模已连续位居世界第一。在全球能源工业革命的背景下，电网应用的重要性越来越突出。近年来，中国在国家特高压技术框架下成功开展了我国智能高压电网的关键科技技术创新和项目建设，在国家特高压技术研发项目建设应用领域实现了“中国创造”和“中国主导”。当前，全球清洁能源技术的快速发展正向节能绿色、低碳、智能化三大方向快速发展。从汽车用电池的结构上来看，中国为可再生能源的发展奠定了良好的基础，水电和风电的装机规模居世界首位，电网将发展成为大面积规模利用新能源光伏发电的主要输电和配电连接网络，应对我国大规模分布式输配电网及其并网过程带来的诸多技术创新挑战和环境影响也显得尤为迫切。面对这场世界性的新一轮清洁能源技术市场竞争，必须准确把握第三代水力电网的发展趋势，加快基础研究和技术建设，努力获得新的市场竞争力和优势。

2 新能源的发展需要尽快改造电网

国家电网能源研究所的最新研究成果报告显示，中国拥有丰富的清洁能源和水资源，且有潜力大规模开发这些资源。其中，水电水力资源开发总量一直居于世界首位，技术开发生产能力已高达5.7亿kW。现有的三级核电站开发资源可用于支持1.6亿kW的以上核电开发装机容量;其他核电场所资源可以充分满足未来300kW～4亿kW以上核电的開发需求;其中地面高度为50 m的3级以上大型风能发电资源的潜在综合开发投资规模约预计为23.8亿kW。

太阳能光伏发电的发展潜力每年可以达到约30亿kW。实现电网集中智能化、地面智能化和更大规模、更高效率的发展清洁利用能源的一个关键手段，是通过大型水力电网架设建立大型电网配电管理平台。分布式清洁再生能源风力发电站的并网建设会给我国电网的网络规划和电源运行管理带来一些重要技术上的问题和社会影响，主要问题涉及电网负荷变化预测、电网网络结构、电网网络扩展、电能传输质量、保护措施设置、频率自动控制、稳压、电源运行可靠性等。

3 未来的清洁智能电网

能源技术革命发展推动了风力发电厂对能源的综合清理和利用分散化，现代信息电子技术不断发展进步促进了电网智能化，这些都直接促使了智能电网的技术变革。当前，中国在以特高压电网为主要骨干网络框架的现代智能高压电网网络建设能力方面已经取得了积极进展。东南金山—荆门1 000 kV智能交流电源试验站等示范建设项目相继建成投产，智能交流电源管理系统基础建设全面投入运行，并已规划建成220座大型智能变电站，智能自动电表已在许多国家和地区广泛使用。截至2015年，除偏远地区及农村贫困地区外，所有电力用户都能够自动实时收集相关电力服务信息。

中国电力电子研究院王副院长唐光复提出：“智能电网承诺要解决的可再生能源面临的最大问题是由于气候变化而导致电力供应不稳定的问题。”为尽快实现“万家企业节能降碳行动”目标，中国将加快转变传统商业模式，推进全国燃煤再生能源综合节约行动计划。在县级电力配电网能效指标评估的基础上，利用电网智能无功优化供电技术、谐波自动控制、电网智能应用等多项节能环保措施，实施县级电力配电网能效评估提升优化工程。探索合同节能压力变压器、智能压力电表的综合优化管理利用，以及合同电力能源管理信息机制在工业配套电网工程建设和节能技术升级过程中的优化应用等新模式，有效整合企业社会人力资源，以配网建设合同能源管理信息系统、绿色节能照明和二次发电节能系统改造能源信息化、余热发电压力的优化综合利用、高压节能变频系统改造、能源管理中心等二次节能改造解决模式方案应用为业务重点，大力发展在公共建筑、城市节能照明以及工业、建材、化工和公共服务业等多个领域提供工业节能改造服务商等服务。同时，采取风险分担和利益分担的方式，推进实施超大型节能工程[2]。

4 重大技术突破

《“十二五”可再生能源发展计划》提出，2015年～2020年，风电和太阳能发电的装机容量达到50kW～2亿kW，主要在中国西部地区，这需要突破大规模可再生能源接入电网的技术。中国的产业资源配置分配不平衡，煤炭资源主要分布在西部和北部，水力资源主要分布在西部，风能和大型太阳能发电资源主要分布在西部，电力传输负荷主要集中在中部和东部沿海地区。根据分析，中国对交流大容量电力和长距离交流输电总是不具有基本应用需求。目前，电网的交流线损率一般为6%～7%，在大型输配电专用线路、变压器及其他大型输配电线路设备中大量入网电能受到损耗。因此，减少线损和能耗提高电网能源的综合利用效率，对于第三代智能电网的长期建设尤为重要。

5 结语

在现阶段社会发展过程中，要对整体电网以及相应的技术发展区域进行综合判断，探究未来电网存在的各类发展问题，并对可再生能源接入电网以及大规模远距离传输电网的应用效率，增强电网在应用过程中的可靠性及安全性。目前，电能替代已经使整体电网的创新性不断提升，发展更加优质的可再生性能源能够使电网创新性得到进一步优化。中国目前已经能够对各类创新型能源进行开发及应用，并对电能替代的现实意义进行探究。由此，需要创新电网管理工作，以可再生能源利用、电能替代为基础，优化整体电网，不断提升发展创新性特征，进一步体现低碳环保发展特点。希望通过研究，为中国电网创新以及电能替代与可再生资源的发掘提供有效思路，提高创新能力，推动整体电网工程的可持续发展。

参考文献

[1] 蔡红娟，周卓军，王会峰.发展可再生能源、推进电能替代加快电网创新[J].城市轨道建设工程理论基础研究（2005年电子版），2013-12-04.

[2] 廖媛.发展可再生能源、推进电能替代加快电网创新[J].信息周刊，2018（6）：227.