□ 文 劉 瀏

0 引言

能源是經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國(guó)家安全穩(wěn)定的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，保障電力供應(yīng)與能源的利用和消耗密不可分。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電力能源的消耗也急劇增加，作為二次能源，傳統(tǒng)模式下的電力能源生產(chǎn)帶來(lái)了巨大的二氧化碳排放。我國(guó)電力生產(chǎn)中煤炭占比一次能源總需求量達(dá)70%以上，較為特殊的能源結(jié)構(gòu)體系導(dǎo)致電力行業(yè)產(chǎn)生較大的資源損耗和污染排放。在聯(lián)合國(guó)第25屆氣候變化大會(huì)上，由中國(guó)牽頭提出的全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略首次發(fā)布研究報(bào)告，彰顯了我國(guó)建設(shè)清潔能源體系，推進(jìn)全球能源互聯(lián)互通的決心與執(zhí)行力。

1 互聯(lián)電力系統(tǒng)的特點(diǎn)

能源互聯(lián)網(wǎng)是生產(chǎn)側(cè)清潔替代，消費(fèi)側(cè)實(shí)現(xiàn)電氣化，達(dá)到配置廣域化，調(diào)度靈活性的現(xiàn)代化能源體系，是實(shí)現(xiàn)清潔能源大規(guī)模開(kāi)發(fā)，能源高效利用和輸送的重要網(wǎng)架，其本質(zhì)是“清潔能源+智能堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)”，是能源轉(zhuǎn)型發(fā)展、節(jié)能增效的重要平臺(tái)。電力能源互聯(lián)系統(tǒng)是保障能源安全，推進(jìn)能源集約型建設(shè)，提高能源利用效率，實(shí)現(xiàn)能源變革的關(guān)鍵，是創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展，通過(guò)轉(zhuǎn)型踐行綠色發(fā)展理念。能源傳輸方面，電力互聯(lián)系統(tǒng)能夠提高能源傳輸效率，互聯(lián)系統(tǒng)是可再生能源輸送的重要載體。資源配置方面，互聯(lián)系統(tǒng)是以清潔能源為主導(dǎo)，將風(fēng)能、太陽(yáng)能、潮汐能等清潔能源轉(zhuǎn)化為電能通過(guò)智能堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)傳輸配置，利用區(qū)域時(shí)差、季節(jié)性變化提高電能傳輸穩(wěn)定性。電力消費(fèi)方面，互聯(lián)互通電力網(wǎng)系統(tǒng)可以達(dá)到平衡供需的效果，在促進(jìn)電力貿(mào)易全球化方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。電力能源互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)考慮安全、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)等因素，改變傳統(tǒng)煤電運(yùn)輸模式，是通過(guò)技術(shù)性改革與清潔能源開(kāi)發(fā)利用實(shí)現(xiàn)綠色高質(zhì)量發(fā)展。

近年來(lái)跨國(guó)、跨區(qū)域電力系統(tǒng)規(guī)劃研究不斷發(fā)展，構(gòu)建電能為中心、互聯(lián)互通、共建共享的低碳跨國(guó)電力系統(tǒng)是可持續(xù)發(fā)展理念的核心。我國(guó)所處的東北亞地區(qū)是世界上最大的電力市場(chǎng)，擁有世界上三分之一的裝機(jī)容量和發(fā)電量，但是該地區(qū)能源需求和消費(fèi)方面存在嚴(yán)重不平衡問(wèn)題，水電、風(fēng)能、太陽(yáng)能等清潔能源資源集中在俄羅斯、蒙古和中國(guó)東北，而電力負(fù)荷中心集中在華東、韓國(guó)和日本，建設(shè)東北亞電力能源互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)能源需求和消費(fèi)方面高度互補(bǔ)，通過(guò)優(yōu)化區(qū)域能源資源的分配，加強(qiáng)能源安全與高效利用。早在21世紀(jì)初期，歐洲就以智能電網(wǎng)為核心，通過(guò)跨國(guó)、跨區(qū)域聯(lián)合建設(shè)逐步形成了歐洲-地中海電網(wǎng)、北非-歐洲電網(wǎng)等堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)系統(tǒng)，達(dá)到歐洲電力能源系統(tǒng)從南至北的互聯(lián)互通。從全球電力能源互聯(lián)發(fā)展來(lái)看，經(jīng)濟(jì)的良性發(fā)展離不開(kāi)能源品種清潔、高效利用，能源互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)帶動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)更高質(zhì)量發(fā)展，是綠色低碳可持續(xù)發(fā)展的必由之路。

2 電力能源互聯(lián)互通的必要性

構(gòu)建電力能源互聯(lián)網(wǎng)是實(shí)現(xiàn)能源生產(chǎn)清潔、消費(fèi)電能主導(dǎo)，促進(jìn)電力能源發(fā)展與碳脫鉤、經(jīng)濟(jì)發(fā)展與碳排放脫鉤的重要之舉。建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)智能的電力網(wǎng)系統(tǒng)能夠加快能源綠色轉(zhuǎn)型發(fā)展，促進(jìn)氣候環(huán)境治理，推動(dòng)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展。我國(guó)作為電力能源消耗大國(guó)，打造低碳經(jīng)濟(jì)運(yùn)行發(fā)展新格局，既是積極參與全球綠色治理的共同需要，更是未來(lái)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的需要，為實(shí)現(xiàn)全球能源互聯(lián)互通發(fā)展規(guī)劃，電力行業(yè)轉(zhuǎn)型勢(shì)在必行。

2.1 能源發(fā)展需求

我國(guó)的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)經(jīng)歷了四個(gè)階段，逐步從一次能源為主導(dǎo)，煤炭消費(fèi)高占比階段轉(zhuǎn)型為消費(fèi)高速化、清潔化發(fā)展階段，逐步加大二次能源的利用，加大風(fēng)電、太陽(yáng)能等非化石能源的開(kāi)發(fā)。現(xiàn)階段的能源結(jié)構(gòu)體系是能源互聯(lián)網(wǎng)形成的充分條件，傳統(tǒng)能源向清潔能源轉(zhuǎn)型發(fā)展的過(guò)程中，從單一的能源生產(chǎn)、運(yùn)輸方式轉(zhuǎn)變?yōu)槎嘣?、區(qū)域融合與靈活配置的模式，傳統(tǒng)能源的開(kāi)發(fā)基本上是通過(guò)地方自產(chǎn)自銷(xiāo)，通過(guò)局域的能源系統(tǒng)進(jìn)行傳輸分配，而非化石能源具有很強(qiáng)的區(qū)域性特征，不同地域的清潔能源結(jié)構(gòu)分布有所不同，在生產(chǎn)和傳輸方面具有靈活性、隨機(jī)性。所以建設(shè)電力能源互聯(lián)網(wǎng)是發(fā)展新型能源、形成可持續(xù)發(fā)展體系的必要手段，互聯(lián)系統(tǒng)能夠滿足新型能源在生產(chǎn)和傳輸方面的需求。

2.2 能源分布失衡

隨著新能源、可再生能源的利用和發(fā)展，我國(guó)能源逆向分布的現(xiàn)狀逐漸突顯，在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展地區(qū)，能源貯備較為匱乏，開(kāi)采量不足以維持當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)建設(shè)，且風(fēng)電、光伏發(fā)電等清潔能源利用率低，而我國(guó)西部地區(qū)擁有廣袤的地域和較為豐富的能源儲(chǔ)備，并已逐步形成風(fēng)電、光伏發(fā)電體系。能源的逆向分布特征使我國(guó)必須加強(qiáng)對(duì)能源傳輸建設(shè)，加大堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的投資，通過(guò)電力的互聯(lián)互通解決能源分布不均衡問(wèn)題，逐漸形成“西電東送、北電南供”全國(guó)一體化電力市場(chǎng)，確保各地區(qū)電力供應(yīng)和綠色發(fā)展需求。

構(gòu)建電力能源互聯(lián)網(wǎng)是實(shí)現(xiàn)能源生產(chǎn)清潔、消費(fèi)電能主導(dǎo)，促進(jìn)電力能源發(fā)展與碳脫鉤、經(jīng)濟(jì)發(fā)展與碳排放脫鉤的重要之舉。

2.3 電力系統(tǒng)優(yōu)化升級(jí)

傳統(tǒng)電力網(wǎng)缺乏向低碳和分散的能源系統(tǒng)過(guò)渡的能力，新能源并網(wǎng)能力較差，長(zhǎng)距離輸電效果不佳，為了滿足未來(lái)能源系統(tǒng)的環(huán)境、經(jīng)濟(jì)和安全目標(biāo)，有必要顯著提高長(zhǎng)距離傳輸、電力靈活并網(wǎng)能力，并擴(kuò)大能源系統(tǒng)之間的互連。電力能源互聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)考慮能源生產(chǎn)、傳輸、分配和消費(fèi)的綜合性系統(tǒng)，在發(fā)電和傳輸方面，能源互聯(lián)網(wǎng)是通過(guò)超高壓、交直流傳輸技術(shù)構(gòu)建跨國(guó)、跨區(qū)域的能源結(jié)構(gòu)。在配電和消費(fèi)方面，互聯(lián)電力系統(tǒng)具有較強(qiáng)的電能容納能力，通過(guò)互聯(lián)互通補(bǔ)償風(fēng)電、光伏等清潔能源發(fā)電的不穩(wěn)定性，改善電能傳輸質(zhì)量，提高傳輸安全性，互聯(lián)電力系統(tǒng)使電能供應(yīng)不足地區(qū)得到持續(xù)性用電保障，平衡了各地區(qū)的用電價(jià)格?？傮w來(lái)看，電力互聯(lián)網(wǎng)以集中發(fā)電提高發(fā)配環(huán)節(jié)的穩(wěn)定性，分散配用電彌補(bǔ)電能分配不均衡劣勢(shì)，通過(guò)整體能源網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化了電力系統(tǒng)，提高了發(fā)輸變電效率。

3 電力能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)分析

清潔可再生能源的應(yīng)用改變了傳統(tǒng)電力系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)模式，推動(dòng)了電力系統(tǒng)向堅(jiān)強(qiáng)智能互聯(lián)電網(wǎng)轉(zhuǎn)型發(fā)展，電力能源互聯(lián)網(wǎng)是結(jié)合先進(jìn)的互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)和可再生能源發(fā)電技術(shù)，通過(guò)跨區(qū)域的網(wǎng)架體系實(shí)現(xiàn)多能源的廣域智能最優(yōu)配置，是一個(gè)融合各區(qū)域特點(diǎn)，統(tǒng)一調(diào)配、靈活控制的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)。

3.1 電力互聯(lián)網(wǎng)架體系

堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)與能源互聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合形成清潔低碳安全的互聯(lián)電網(wǎng)體系，能源互聯(lián)網(wǎng)下的電力互聯(lián)系統(tǒng)順應(yīng)新時(shí)代綠色發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)，是新型電力系統(tǒng)與能源互聯(lián)融合體系，是實(shí)施低碳、清潔能源發(fā)展戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型的必然選擇。

電力能源互聯(lián)網(wǎng)是以電為中心，以堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)為基礎(chǔ)平臺(tái)，融合新型能源開(kāi)發(fā)與應(yīng)用技術(shù)，形成開(kāi)發(fā)和傳輸一體化的電網(wǎng)體系，通過(guò)互聯(lián)系統(tǒng)，提高能源傳輸效率，優(yōu)化多元化清潔能源并網(wǎng)穩(wěn)定性，平衡區(qū)域電價(jià)?？稍偕茉粗酗L(fēng)能和太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化發(fā)電具有不穩(wěn)定和不可控等特點(diǎn)，互聯(lián)電網(wǎng)利用火電廠穩(wěn)定出力的電能，通過(guò)削峰填谷補(bǔ)償風(fēng)電、太陽(yáng)能出力，保證供電的均衡性和連續(xù)性。電力互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)架中的長(zhǎng)距離輸電線路有效解決了局部發(fā)電不均衡問(wèn)題，通過(guò)互聯(lián)的跨區(qū)域電力系統(tǒng)建設(shè)，改善了電能質(zhì)量，維持了電網(wǎng)穩(wěn)定，同時(shí)提高了電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。電力能源互聯(lián)網(wǎng)體系如圖1所示。

圖1 電力能源互聯(lián)網(wǎng)體系

3.2 電力互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用

與傳統(tǒng)電網(wǎng)相比，電力能源互聯(lián)網(wǎng)強(qiáng)調(diào)清潔能源的大規(guī)模整合利用和電力能源統(tǒng)一調(diào)度分配。電力能源互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)需要考慮其穩(wěn)定性、靈活性和多區(qū)域融合，是集規(guī)劃、調(diào)度和經(jīng)濟(jì)運(yùn)營(yíng)等技術(shù)于一體的綜合性堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)系統(tǒng)，關(guān)鍵技術(shù)如圖2所示。

圖2 電力互聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)

電力能源互聯(lián)網(wǎng)組建的能源基礎(chǔ)是清潔能源中風(fēng)能、光伏能等與機(jī)械能和電能之間的相互轉(zhuǎn)化，通過(guò)關(guān)鍵組件模型，例如儲(chǔ)能元件（抽水蓄能、飛輪純能），光伏電站采用隨機(jī)因子進(jìn)行輻射強(qiáng)度模型建模，風(fēng)場(chǎng)設(shè)計(jì)高性能風(fēng)扇轉(zhuǎn)速和功率控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)高效率多功能的轉(zhuǎn)換。電力能源互聯(lián)網(wǎng)的核心部分便是堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)，互聯(lián)電網(wǎng)由各個(gè)子網(wǎng)組成，通過(guò)特高壓、直流輸電將各個(gè)局域電網(wǎng)聯(lián)結(jié)，具有長(zhǎng)距離輸電、綜合協(xié)調(diào)規(guī)劃等特點(diǎn)。互聯(lián)電網(wǎng)還融合了互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)，在電力系統(tǒng)運(yùn)行的繼電保護(hù)，調(diào)度運(yùn)營(yíng)監(jiān)控，穩(wěn)定平衡電能方面都有應(yīng)用，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)推動(dòng)了電網(wǎng)向長(zhǎng)距離、廣域化和多功能融合的發(fā)展，是形成堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的重要技術(shù)組成部分。通過(guò)先進(jìn)的計(jì)算機(jī)算法技術(shù)，建立電力系統(tǒng)運(yùn)行最優(yōu)組合，形成以詳細(xì)分析的方式確定最優(yōu)發(fā)電組合、系統(tǒng)之間的電力交易、電力流量（在互聯(lián)電力的情況下）、每個(gè)系統(tǒng)的邊際價(jià)格，并通過(guò)敏感性分析了解現(xiàn)行的互聯(lián)系統(tǒng)對(duì)此發(fā)電組合的影響，得出實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)穩(wěn)定電力系統(tǒng)的運(yùn)行，保障電力供應(yīng)可持續(xù)性和安全性。

電力能源互聯(lián)網(wǎng)能夠解決新型清潔能源電力系統(tǒng)可控性差、與其他系統(tǒng)協(xié)調(diào)合作能力差的問(wèn)題。通過(guò)引入能源供需協(xié)調(diào)優(yōu)化規(guī)劃模式，這樣的運(yùn)營(yíng)模式滿足未來(lái)擴(kuò)建電網(wǎng)需求，提高了電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)調(diào)度的靈活性，消除了傳統(tǒng)電力供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)清潔能源發(fā)展規(guī)劃設(shè)計(jì)的弊端。

電力能源互聯(lián)網(wǎng)能夠解決新型清潔能源電力系統(tǒng)可控性差、與其他系統(tǒng)協(xié)調(diào)合作能力差的問(wèn)題。

4 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展使全球變暖趨勢(shì)仍在持續(xù)，一次能源的電能替代是綠色發(fā)展的重要一環(huán)，其中清潔能源的利用是電力發(fā)展的未來(lái)趨勢(shì)，建設(shè)電力能源互聯(lián)網(wǎng)，形成以清潔能源為電能主體、廣域融合的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)體系，可以滿足新型能源的生產(chǎn)和調(diào)配，降低了能源損耗，提高了清潔能源電力轉(zhuǎn)化的穩(wěn)定性，平衡了局部電力能源供應(yīng)不足的缺陷。建設(shè)電力能源互聯(lián)網(wǎng)和完善電力網(wǎng)架構(gòu)，結(jié)合先進(jìn)技術(shù)形成的新型電力互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，是我國(guó)電力建設(shè)的必然之路，是推動(dòng)全球能源低碳發(fā)展和綠色復(fù)蘇新的動(dòng)力。