能源互联网促进电网走向柔性化大电网时代——访中国电力发展促进会专职顾问姜绍俊

/本刊记者 贾常艳/

能源互联网促进电网走向柔性化大电网时代
——访中国电力发展促进会专职顾问姜绍俊

/本刊记者 贾常艳/

姜绍俊，资深电力专家，享受国务院特殊津贴，教授级高级工程师。从事电力事业逾五十年，曾在电力部、能源部电力生产司、生产协调司、经济调节司、办公厅担任领导职务。曾任中国电网建设有限公司副总经理，国家电力公司战略规划部主任，并在中国电力发展促进会担任秘书长、专职顾问等职，在电力行业管理有较全面丰富的经历。主持“十五”电力规划编制和电力发展战略研究，多次出任国家能源局专家组长对若干电网工程进行国家验收。

2014年，能源互联网伴随“工业4.0”概念的蔓延而火爆，在国家提出“互联网+”战略后，主管部门正式组织探讨能源互联网，从技术上推进电力市场化和新能源发展。此时，业内人士对能源互联网的认识和看法又是怎样的呢？在能源互联网战略的推进中，电网又是如何存在的呢？对此，本刊专访了中国电力发展促进会专职顾问姜绍俊，他从能源、电网的角度阐述了对能源互联网的认识和看法，并介绍了未来电网的发展趋势，让我们了解并学习了他对能源互联网及电网发展的一系列独到见解。

《电器工业》：请您从能源、电网的角度谈谈您对能源互联网的认识和看法。

姜绍俊：能源互联网是个舶来品，其实往前追溯智能电网也是舶来品。

2008年美国奥巴马总统上台，美国经济遭遇金融危机，奥巴马有什么招数？他立即推出能源新政，即把能源产业作为应对危机、复兴经济的关键力量，新政选择的突破口一个是智能电网，一个是能效和可再生能源。美国议会通过的2009年再投资计划，这两项就占了70%。2010年有学者把智能电网从美国引入中国，各路学者、制造业企业一时间追捧智能电网的景象十分热闹，到第二年智能电网上了政府工作报告。然而几年过去了，政府机关没有说中国智能电网是什么概念，没说智能电网怎么搞，没说智能电网投资多少，所以智能电网的热乎劲下去了，回归正常了，让客户说该怎么办了。能源互联网不一样。2012年之前国内有人讲，能源互联网、互联能源网之类的，那都不成气候。2012年10月8日，美国未来学家杰里米·里夫金来到中国宣传他写的《第三次工业革命》这本书，中国非政府机构、学者、专家在长沙举办了战略论坛，请里夫金作报告，他系统地把“能源互联网”作了介绍，从此“里夫金牌”的能源互联网登陆中国，里夫金近年来多次到中国演讲，终于有了成果。今年政府工作报告中李克强总理用了很大篇幅讲了政府对“互联网+”行动的思路安排要求。今年4月17日，国家能源局召开能源互联网工作会议，宣布将制定行动计划，成立互联网联盟，设立专家组。专家组提出12个课题进行研究。7月9日完成汇总，这12个课题，涉及到能源互联网的含义与功能定位、架构、关键技术、商业模式、制度保障、评估机制等。可以看出，“能源互联网”的引进与智能电网不一样，政府始终把握着主导权，按计划一步一步稳妥地走。现在12个课题的工作仍在进行，行动计划也在编制中。等上述两个文件颁布后，能源互联网就可以按照行动计划一步一步地往前走了。

我认为能源互联网可以从三个维度去认识。第一个维度是能源特别是一次能源转化成二次能源——电力，从生产—运输—储存—消费—消费后处理，这是个全产业链。沿着这个产业链在技术上和管理上要求智能化、互动化、电子支付，非化石能源无歧视接入并稳定运行，这就要求互联网技术能适应上述各个环节的要求，达到产业链运转灵活、自动化程度高、客户响应灵敏，可再生能源方便接入和最大限度利用，电子化结算手段，且使这个产业链对人力资本的运用达到极致，管理成本大幅度下降。第二个维度是历史进程。能源互联网绝不可能一蹴而就，它的形成、发展、优化一定是个过程。我们的任务是科学地划定发展阶段，对各阶段的任务有精准的安排，在最开始的阶段一定不能求之过急，各种目标手段的设计稳妥，按计划推进，个别环节不可冒进。第三个维度是目的、目标。毫无疑问，能源管理引入互联网理念的目的就是逐利，是有较好的投入产出比，没有人会那么傻只投钱不收果。能源互联网的目的有三个方面，一是可持续，二是提高能源的生产、转换、输送和使用效率，三是最终反映在客户支付方面，能源价格应当是低廉的。能源互联网这三个维度的观察、实施措施和成果制定可以说是我们实施能源互联网的全部行为。

《电器工业》：当前我国风电和太阳能发电发展很快，但弃风弃光现象也十分明显，有观点认为弃风、弃光的最大原因是电网建设速度跟不上清洁能源发展的速度，对此您是否认同？当前我国电网建设的情况是怎样的呢？

姜绍俊：近年来弃风、弃光的现象确有发生，但是把最大的原因归于电网建设跟不上清洁能源发展的速度，那是找错了人。现在看不仅仅是弃风、弃光，也还有弃水，冷静地分析原因，我想至少存在以下几点：

第一，用电需求增速下滑，供给增长强劲，电力产能过剩已成共识。2014年全国发电设备利用小时数为4286小时，较上年减少235小时，全国装机/最高负荷为1.65，比上年增加了0.03。在过剩的情况下，火电利用小时数大幅下降，2014年为4706小时，较上年减少315小时，为可再生能源腾出市场空间已经到了极致，弃风、弃光正是产能过剩的表现；

能源互联网可以在某一范围特别是在配电网、在用户以及两者的互动中发挥可控作用，但他显然不能替代电网柔性化的全部要求。

第二，风电和光伏发电随机性强，靠“天”吃饭，因而供给特性充满不确定性，而负荷则是连续稳定按负荷曲线。可再生能源不能供给的部分必须由火电来弥补，这无形中占用了电力系统的备用容量，当风电、光伏达到一定规模，备用容量满足不了弥补风电光伏不足时，弃风、弃光成必然现象；

第三，电网中风电表现为负荷和负荷曲线，而发电则是由水、火、核、气、风、光等不同的发电结构组成，他们在生产过程中是互补的，但这种互补没有经济上相应的补偿机制，火电对风、光电提供辅助服务是“无偿”的，这种机制的特点就表明是不可持续的，这一点至今没有被决策者所理解；

第四，当然个别项目也会存在送出线路卡脖子的问题，像这样的问题，不难发现不难判断，当然不难解决，但这不是问题的主流。一些人这样提出问题无益于问题的解决，反而把事弄乱了。

说到电网建设的现状，应当说近些年电网得到了长足的发展。一是电网投资占全部电力投资的比重逐年走高，2005年为32.1%，2010年提高到46.5%，2013年为49.9%。二是新建电网规模不断扩大，变电容量与发电容量之比逐年走高，2005年这个比值为3.51，到2013年升高为3.84。三是电网技术升级，特别是这些年电力装备的技术升级，武装了电力工业。过去一段时间电网发展集中在输电网上，解决宏观资源配置。国家把电网建设的关注点放到配电网解决提高资源配置效率问题，这将给电力设备制造业提出新任务，形成新的市场空间。

《电器工业》：有专家认为能源互联网是以电力系统为中心的智慧能源，也有专家把能源互联网称作电网发展的下一站，您怎么认为？您觉得当前电网需要经过哪些步骤、做出哪些改进才能达到能源互联网的要求。

姜绍俊：把能源互联网称作电网发展的下一站是不妥当的，至少是不准确的。

电力系统有自身发展的规律，电网的发展是以三相交流的发明发展为条件的。因为三相交流系统的出现，电网发展和电网运行有了统一的制式，有了周波、电压、功率以及由这些概念导出的多种指标，电网运行有了考核的尺度。电网最初的发展是因为电源集中开发的经济性和用户负荷分布的分散性所致。随着资源配置的扩大，电网的规模和范围也越来越大。电网进入了一个远距离输电，使电网电压提高、规模扩大、边界延伸的阶段。电网发展的第三个阶段是大机组、高电压、大电网、广域运行阶段。目前世界上大的电网运行最高电压为750～765千伏，我国则形成了750/330/220千伏和1000/500/220千伏两个系列。电网分区分层管控，从而在全国形成了六个大区电网。电网发展的下一个阶段是柔性化大电网阶段。何谓柔性化？第一，以现代电力电子技术武装交流电网发展柔性输电技术，最简单的柔性是交流输电线路的串联补偿。今后随着绝缘栅双极型晶体管（IGBT）的应用，柔性输电及交流电网的控制技术会得到更大的发展。第二，通过试点逐步发展柔性直流输电，国家电网和南方电网已成功试点舟山和南澳多端柔性直流输电，这样的柔性直流输电可以是多端的。这就为构筑直流电网奠定了物理基础。中国科学院电工研究所曾预言，未来的电网将是交流电网和直流电网各有发展天地的格局。这样的多端柔性直流输电完全具备可控的特性。第三，随着以风电和光伏为代表的可再生能源发电接入系统，它们的供给特性与传统的同步旋转电机大有不同：一是，风电的单机规模小，转动惯量小，而光伏发电是个理化过程，其没有转动惯量，因而机电暂态过程没有什么大问题，但电磁暂态过程有异于传统电源，他们不能提供无功电力，因而系统短路时无法大量快速地向系统注入无功电力，以维持系统的稳定性，必须另外提供强大的无功电源；二是，由于这一特性的变化，电压稳定性成为电网安全的头等大事。电网柔性化要求提供可控的快速响应的无功装置，这样的装置以SVC为代表，需要在负荷中心大量配置。能源互联网可以在某一范围特别是在配电网、在用户以及两者的互动中发挥可控作用，但他显然不能替代电网柔性化的全部要求。

电网在未来的发展中既要按既定的柔性化的技术路线逐步实现电网各种性能的要求，也要在与用户联系广泛的配电业务、用电业务，按能源互联网行动计划要求去完成他所规定的工作。他们又各自拥有自己的评估标准和适合的判据。

《电器工业》：前不久能源局公布的《配电网建设改造行动计划（2015-2020年）》指出配电网关键技术指标主要依照以下三个方面设置：一是供电服务水平；二是节能降耗水平；三是智能化水平。与此同时配电网的建设全面提速，这对整个能源互联网的建设有什么意义？

姜绍俊：电网中的发电、主网架、配电网、用户是一个整体，它具备网络传播的一切特点，其中一个重要特征是上面几个环节协调发展，任何一个环节的单项冒进，并不会影响整个系统的总体水平。过去相当长时间以来，电网管理中的确存在“重发轻供不管用”的现象，那是因为我国长期电源供给不足所致。进入新世纪以来，电力供应快速发展，供需平衡，乃至过剩，电网建设的战略也发生了较大的改变：一是进行了数轮农网改造建设；二是调整了电网建设的比例关系，经过多年的实践大体上形成了电源与电网投资1：1，电网中输电网与配电网投资1：1的比例关系。这次国家能源局推出配电网的改造建设行动计划是首次单独提出配电网改造建设，这对于集中力量解决主要矛盾、集中整治配电网供电能力不足、可靠性不高、供电质量低、自动化水平不高、能耗高等问题是可以的，但是从整个电力系统协调发展角度来说，这种突击性、运动式的做法不值得提倡。

这次配电网改造建设的任务归纳为六个方面：1）提高供电能力；2）提供优质服务；3）优化装备水平；4）实现节能低碳；5）自动可观可控；6）推动智能互联。前两项任务细分大体如下：35～110千伏新建变电容量7亿千伏安，线路15.6万公里，10千伏配电变压器3.29亿千伏安，线路93.23万公里，依目前单位造价，将需5860亿投资。第三项任务要更新大批设备，其中一块是高耗能变压器，按照存量的20%估算需投资1985亿元（设备价格按造价的65%计），再加上其他开关电器、电缆廊管建设等总计需要投资1万亿元。其他四项任务要花1万亿元。这将是一块硕大的蛋糕。其中后两项任务提高自动化程度和推动智能互联中所采取的措施对于能源互联网而言毋宁说是能源互联网的基础硬件设施。所以实施配电网改造建设与建设能源互联网基础设施是同一事物的两个方面，必须精心设计，确定技术方案，选定装备造型，落实功能定位，以及筹划系统集成。