新一代電力系統(tǒng)與能源互聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)涵與發(fā)展趨勢

SNEC第十三屆（2019）國際太陽能光伏與智慧能源（上海）論壇在上海開幕。在6月4日進(jìn)行的第三屆能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用高峰論壇上，中國科學(xué)院院士、中國電力科學(xué)院研究院名譽(yù)院長周孝信院長以“新一代電力系統(tǒng)與能源互聯(lián)網(wǎng)”為題發(fā)表主旨演講。

以下為發(fā)言實(shí)錄：

周孝信：謝謝趙老師，尊敬的各位領(lǐng)導(dǎo)，各位專家，早上好！

今天我的題目改一下“新一代電力系統(tǒng)與能源互聯(lián)網(wǎng)”，我著重講電力系統(tǒng)。新一代電力系統(tǒng)的內(nèi)涵發(fā)展與趨勢，我們7、8年前提出了三代電網(wǎng)的概念，分析了國內(nèi)外電網(wǎng)發(fā)展的歷史和主要的特征，劃分為三代。基本上來講50年一代，上世紀(jì)兩代，本世紀(jì)前50年一代，就是所謂第三代電網(wǎng)。主要的特征就是可再生能源要占主導(dǎo)，再就是發(fā)展模式上骨干電源和分布電源要結(jié)合，要并舉。主干電網(wǎng)和微網(wǎng)、局部的電網(wǎng)要結(jié)合，這是適應(yīng)新的要求，包括應(yīng)對環(huán)境和氣侯變化造成的發(fā)展模式。

新世紀(jì)以來我們有兩大推動力，一個是高比例可再生能源大力發(fā)展，再一個信息技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展。推動了第三代電網(wǎng)，我現(xiàn)在叫新一代電力系統(tǒng)的發(fā)展。主要特征，剛才已經(jīng)說了，可再生能源優(yōu)先，多元能源結(jié)構(gòu)，集中、分布并舉，供應(yīng)模式、還有多能互補(bǔ)，高效節(jié)約的用能方式，再就是給社會提供綜合服務(wù)。

我們的研究是這樣，要衡量這樣一個系統(tǒng)，新一代的電力系統(tǒng)，它有哪幾個關(guān)鍵的指標(biāo)。我們把一些電力的指標(biāo)和能源系統(tǒng)的指標(biāo)結(jié)合在一起，就是五個指標(biāo)，下面分別介紹一下。

第一，非化石能源在一次能源消費(fèi)中占比。我們很快要實(shí)現(xiàn)15%非化石能源的比例，今年我們到了14.6%的，指標(biāo)肯定可以完成。這個是比例的情況，其中綠顏色的曲線就是非化石能源比重的變化，我們希望到2050年是50%，黑的顏色是煤炭，煤炭目前是60%幾，去年已經(jīng)突破60%了，低于60%，希望逐步降低到2050年20%。藍(lán)顏色的油氣基本上保持不動，石油要降下來，天然氣要上升。

第二，指標(biāo)非化石能源發(fā)電量，在總發(fā)電量中的比重，這個數(shù)非常重要，如果這個不能實(shí)現(xiàn)，我們的能源變革目標(biāo)很難完成。我們希望到50%，去年是30%，還有十年的時間，能不能到50%，現(xiàn)在看來要加倍努力。2050年更高，到78%。

第三，電能在終端能源消費(fèi)中的比重。我們現(xiàn)在，包括全世界的范圍都是比較低的，美國20%幾，為什么發(fā)達(dá)國家比較清潔，他們油漆比例比較高，我們沒進(jìn)入油氣為主的時代，直接進(jìn)入到用氣為主的時代，逐步提高到43%，有的研究更高一些。

第四，能源系統(tǒng)的總效率。電力系統(tǒng)和能源系統(tǒng)是相關(guān)的，電力效率的提高對能源的貢獻(xiàn)是有效的。紅顏色是這樣，在這個基礎(chǔ)上，我們把終端消費(fèi)的效率大幅度提高，包括經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的變化，這樣可以提高經(jīng)濟(jì)50%，這個比例是非常非常高的。

第五，二氧化碳的排放。講的是能源系統(tǒng)，藍(lán)顏色是能源系統(tǒng)，我們希望在2025、2030年達(dá)到峰值。紅顏色線指的是電力系統(tǒng)，指的是燃煤發(fā)電、天然氣發(fā)電，它們的排放加起來就是紅顏色的，總的來講是30幾一噸，到2050年降到15已噸，比例降30%左右。黑顏色的曲線是煤炭的，這兩個曲線之間的差就是燃?xì)狻?/p>

這個是非化石能源占比在一次能源中的比重，這個主要來自于電力。我們過去叫一次電力，這部分電力叫一次電力，就是水電、核電、太陽能電，發(fā)的電叫一次電力。把這個電力轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)煤，和總的化石能源消費(fèi)占比，就是我們現(xiàn)在所說的非化石能源的一次能源消費(fèi)中的占比。2015-2018年，三年算下來和整個社會的非化石能源占比差一點(diǎn)點(diǎn)，90%的非化石能源靠電力提供，一次電力提供的。其中主要是可再生能源的建立，包括核電。這是第一部分發(fā)展的趨勢。

二、新一代電力系統(tǒng)。

第三代技術(shù)上有哪些突出的體征：第一，高比例再生能源電力系統(tǒng)、高比例電力電子裝備電力系統(tǒng)、多能互補(bǔ)的綜合能源電力系統(tǒng)、信息物理融合的智慧能源電力系統(tǒng)。我們要在整個能源系統(tǒng)的智慧發(fā)展中起一個關(guān)鍵的作用。

2030年非化石發(fā)電量占49%，可再生能源發(fā)電量占40%，2050年非化石能源電量占78%，可再生是67%。中間差10%左右是核電，核電在未來的能源系統(tǒng)中會占9-10%的電量，就是核電的貢獻(xiàn)。

這個是高比例電力電子裝備。從輸電到配電到用電，都是體現(xiàn)了這樣一個特征。這張圖在書店里面我們這些年建設(shè)的特高壓直流輸電、西電東送的工程圖。

多能互補(bǔ)，提出兩個概念，一個是源端基地綜合能源系統(tǒng)，第二終端消費(fèi)綜合能源電力系統(tǒng)。為什么提源端基地？因?yàn)樵炊宋鞅薄⑽髂鲜菄易钬S富的可再生能源基地，如果他們?nèi)看罅堪l(fā)電，除了本地用以外，主要是東送。這個資源沒有得到充分利用，因?yàn)闁|送的能力沒有那么大。怎么辦？在西南部發(fā)展本地的利用，包括綜合利用，第二要電解制氫、制甲烷，變成氣體、液體能夠傳輸、儲存的，應(yīng)對高比例可再生能源的系統(tǒng)，跨際的長時間的波動，這個波動很難解決，常規(guī)的儲能設(shè)備是不行的，也就一天兩天的時間，包括抽水系統(tǒng)也是一樣。解決長時間的波動，自然界的變化就很難預(yù)測了，這個波動靠什么？靠液體，靠氫，靠甲烷，靠甲醇這樣一些東西，這些東西都可以從可再生能源技術(shù)。終端消費(fèi)綜合能源，這個大家都很熟悉了。

三、能源互聯(lián)網(wǎng)。

里夫金的書我早舊看過了，最近我重新翻了翻，我歸納了三點(diǎn)，從思維方式上他的一些觀點(diǎn)，不一定對。第一，生產(chǎn)要素配置的分散化和協(xié)同化，第二管理交易模式的扁平化和去中心化，第三消費(fèi)供給的一體化和網(wǎng)絡(luò)化。這個理念是不是這樣？我一邊讀一邊想，寫了這個東西，不一定對。他來指導(dǎo)我們智慧能源+互聯(lián)網(wǎng)。

我們智能電網(wǎng)搞了很多年，現(xiàn)在又提能源互聯(lián)網(wǎng)是什么關(guān)系？我概括為一個公式，能源互聯(lián)網(wǎng)等于智能電網(wǎng)+多能互補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)能源產(chǎn)業(yè)形態(tài)的互聯(lián)網(wǎng)化。我認(rèn)為它是核心。又提到物聯(lián)網(wǎng)，前幾年工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等等，物聯(lián)網(wǎng)是個什么？是在能源互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上+能源的萬物互聯(lián)，這個萬物包括人。從控制分析模式上，數(shù)據(jù)驅(qū)動的智能化，我們過去是模型驅(qū)動主要，現(xiàn)在引入數(shù)據(jù)驅(qū)動，這個不一樣。物聯(lián)網(wǎng)大量的數(shù)據(jù)分析，數(shù)據(jù)傳輸，最后全面感知，可靠傳輸，智能處理，最后得出一些模型，這個模型是數(shù)據(jù)驅(qū)動的，不是我們過去意義的模型，這是我的理解。

我們做這個目的是什么？是要支持能源系統(tǒng)更高水平的價(jià)值創(chuàng)造，沒有這一條所有的錢就白花，所有的努力白費(fèi)，一定要給整個鏈條里面各個環(huán)節(jié)都帶來好處，帶來很明確的實(shí)實(shí)在在的價(jià)值的創(chuàng)造，要用戶有體驗(yàn)感、獲得感，沒有體驗(yàn)感、獲得感也是白做。

能源互聯(lián)網(wǎng)核心目標(biāo)的認(rèn)識，我們搞電力人的認(rèn)識。第一，要最大幅度提高能源綜合利用效率，這是我們的貢獻(xiàn)，我們做電力對整個社會的貢獻(xiàn)就是這個。第二，最大限度開發(fā)利用可再生能源，這是必須的，如果沒有這一條，系統(tǒng)做得再好，做先進(jìn)，控制、信息做得再好，也不行，也滿足不了現(xiàn)在時代的要求，所以這一條也是必須的。第三，為終端用戶體就便捷可靠優(yōu)質(zhì)的綜合能源服務(wù)，這是新要求。第四推動裝備產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展。

無互聯(lián)網(wǎng)思維審視和改造傳統(tǒng)電力系統(tǒng)，傳統(tǒng)電力系統(tǒng)具有天然的網(wǎng)絡(luò)化基本特征。首先是分散化布局的電源結(jié)構(gòu)和大規(guī)?；ヂ?lián)的輸配網(wǎng)絡(luò)，本身就是個互聯(lián)網(wǎng)。關(guān)于用電早已實(shí)現(xiàn)“即插即用”，這確實(shí)搞計(jì)算機(jī)系統(tǒng)他們奮斗了很多年，才實(shí)現(xiàn)現(xiàn)在的互聯(lián)網(wǎng)。我們幾十年前就實(shí)現(xiàn)了，這個優(yōu)勢對電力系統(tǒng)和其他的系統(tǒng)不同點(diǎn)就在這里。

傳統(tǒng)電力系統(tǒng)有局限，首先是多能互補(bǔ)，多能協(xié)同我們沒有做。第二點(diǎn)以用戶為中心，信息對稱、雙向互動不夠。第三供需分配，系統(tǒng)扁平，這個發(fā)展趨勢，我們現(xiàn)存的管理、調(diào)度、控制是不適應(yīng)的。第四，市場化運(yùn)作的模式也不能是新的發(fā)展，要新的技術(shù)。這個是局限性。

剛才講用戶用電即插即用，我試想將來的分布式電源也應(yīng)該做到即插即用，這個也可以實(shí)現(xiàn)的，靠信息技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)。能源互聯(lián)網(wǎng)改造傳統(tǒng)，以互聯(lián)網(wǎng)思維改造傳統(tǒng)電力系統(tǒng)，我們要建設(shè)這樣一個能源互聯(lián)網(wǎng)，構(gòu)建第三代電力系統(tǒng)關(guān)鍵的步驟。

這是國家電網(wǎng)的目標(biāo)，這個目標(biāo)從今年年初提出以來，得到社會廣泛的贊譽(yù)和響應(yīng)，我覺得這個實(shí)際上是體現(xiàn)了互聯(lián)網(wǎng)的思維一些具體的落實(shí)，特別是講的泛在電力物聯(lián)網(wǎng)這點(diǎn)，我覺得這個大家都在努力來做，包括國家電網(wǎng)的各個省，都在批方案，都在具體落實(shí)，這個我想是一個很大的推動。