2018年1月12日，“未來(lái)能源大會(huì)”在北京舉行，會(huì)議圍繞“新時(shí)代”能源生產(chǎn)、傳輸、轉(zhuǎn)化、利用及跨行業(yè)的一系列重大變革，討論推進(jìn)能源生產(chǎn)消費(fèi)的智能化體系、多能協(xié)同綜合能源網(wǎng)絡(luò)、與能源系統(tǒng)協(xié)同的信息通信基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等話題。大會(huì)旨在推動(dòng)分布式能源、儲(chǔ)能和電動(dòng)汽車應(yīng)用、智慧用能和增值服務(wù)、綠色能源靈活交易、能源大數(shù)據(jù)服務(wù)應(yīng)用等新模式和新業(yè)態(tài)的實(shí)現(xiàn)。
中國(guó)科學(xué)院院士，IEEE院士周孝信先生發(fā)表主旨演講《未來(lái)能源中的跨界融合：未來(lái)電網(wǎng)與分布式能源》。
以下為發(fā)言實(shí)錄：
周孝信：謝謝，各位專家、各位領(lǐng)導(dǎo)大家上午好！題目我們單子印的不一樣，分布式能源我單獨(dú)講不了，還是從大電網(wǎng)的發(fā)展講一下，《我國(guó)新一代電力系統(tǒng)的發(fā)展前景》。
主要內(nèi)容是這么幾個(gè)：
第一三代電網(wǎng)與新一代電力系統(tǒng)。
第二新一代電力系統(tǒng)的主要技術(shù)特征。
第三幾類技術(shù)突破的全局性影響。
第四總結(jié)。
這個(gè)是我?guī)啄昵疤岢鰜?lái)的一個(gè)，說(shuō)是一個(gè)理念，我們縱觀全世界，電力系統(tǒng)與發(fā)展應(yīng)該說(shuō)根據(jù)它的主要特征，包括技術(shù)特征以及其他一些個(gè)宏觀的一些特征吧，可以分成三個(gè)階段：
第一階段，上個(gè)世紀(jì)50年代以前，那叫第一代電網(wǎng)，第一代電力系統(tǒng)，主要的特點(diǎn)是書店特別低，另外電網(wǎng)規(guī)模很小，小機(jī)組，這是一系列的特征。
第二階段，上世紀(jì)后50年，實(shí)際上從全世界來(lái)講，是二次大戰(zhàn)以后，電力發(fā)展很快，面對(duì)這樣一個(gè)情況，整個(gè)電力系統(tǒng)的發(fā)展從一個(gè)小規(guī)模的發(fā)展向大規(guī)模，規(guī)模性，技術(shù)越大越精密，電壓等級(jí)越高能力越強(qiáng)，大電網(wǎng)也是一樣。所以總的特點(diǎn)就是大機(jī)組、超高壓、大電網(wǎng)，交直流與互聯(lián)電網(wǎng)。但是這么一個(gè)電網(wǎng)，如果我們沒(méi)有環(huán)境的問(wèn)題，沒(méi)有資源的問(wèn)題我們這個(gè)地方不會(huì)特別好，大家以前也都很自豪，我們有這么大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。但是實(shí)際上它是不可持續(xù)，因?yàn)樗饕€是以化石能源為主，包括資源問(wèn)題，包括環(huán)境問(wèn)題，所以認(rèn)為是一個(gè)不可持續(xù)的一個(gè)發(fā)展模式。
第三階段，新一代電力系統(tǒng)，我們調(diào)研的結(jié)果，事實(shí)上國(guó)外上世紀(jì)90年代開(kāi)始有這樣一個(gè)發(fā)展的趨勢(shì)，我們國(guó)內(nèi)還是新世紀(jì)中葉，它的應(yīng)該是可再生能源和石油源發(fā)電為主，2020年我們希望這個(gè)份額達(dá)到70-80%。另外還有一個(gè)就是網(wǎng)絡(luò)的問(wèn)題，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該是骨干電網(wǎng)和局部的電網(wǎng)和微電網(wǎng)的結(jié)合，再就是電源，電源就是主力電源，對(duì)中國(guó)來(lái)說(shuō)還是要主力，分布式電源要結(jié)合，是這么一個(gè)主要的結(jié)構(gòu)特征。當(dāng)然還有一些其他的特征。
總的來(lái)說(shuō)，它是一個(gè)基于可再生能源和清潔能源，是一種可再生發(fā)展的綜合電力的發(fā)展模式。
這個(gè)我們最近做了一個(gè)很簡(jiǎn)單的模型分析，我們?cè)趪?guó)家宏觀目標(biāo)的指引下，宏觀目標(biāo)一個(gè)是我們十三五規(guī)劃，再一個(gè)就是我們能源局、發(fā)改委公布的2016-2030年能源生產(chǎn)消費(fèi)發(fā)展的戰(zhàn)略，事實(shí)上它也展望了2050年的情況，根據(jù)這些目標(biāo)，我們算了一下，估算，應(yīng)該說(shuō)是估算，不是從最底層的需求來(lái)做起，把整個(gè)電力的結(jié)構(gòu)，包括裝機(jī)容量，包括發(fā)電量。但是它的前提條件是有一些技術(shù)條件，比如說(shuō)規(guī)劃性能源占能源市場(chǎng)的百分之多少？還有我們的人口和人均用電量的數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行推算。
剛才講了我們能源轉(zhuǎn)型以及戰(zhàn)略目標(biāo)，十三五規(guī)劃提出來(lái)2020年的目標(biāo)，2016-2030年的戰(zhàn)略。根據(jù)這個(gè)模型分析的結(jié)果，我們做了幾種情景，其中有一種情景，我們認(rèn)為還是比較合理的，但是不一定，這個(gè)大家再探討。左邊這個(gè)圖是畫了一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)演化趨勢(shì)，2015年我們可以看到這個(gè)灰顏色的是煤炭的消費(fèi)量，占比比例是70%，以后逐漸遞減，遞減到2050年是多少？這是很關(guān)鍵的一個(gè)數(shù)，我的看法應(yīng)該是在20-30%之間，但是有的說(shuō)到40%。
這個(gè)紅的顏色是非化石能源的比重，我們目標(biāo)是2020年15%，2030年20%，從這個(gè)情況來(lái)看，2030年20%是低了，還要再高兩三個(gè)百分點(diǎn)，逐漸就平緩了?，F(xiàn)在看起來(lái)是低，20%是低，那么到2050年是多少？這個(gè)咱們這個(gè)占比，剛才戰(zhàn)略里面提出是一半，占一半以上，一半就是50%，是這么一個(gè)情況。
除了這些，我們還對(duì)電力方面做了一個(gè)分析，比如說(shuō)做了年均用電量，這個(gè)是給定的，這個(gè)也是我們十三五規(guī)劃的是五千度，2030年是六千千瓦時(shí)，后面多少？2035年是多少？2050年是多少？估計(jì)2035年是七的千噸，2050年九千噸。非化石能源電量比重2030年應(yīng)該是50，我算的是48%，那么到2050年是多少？這個(gè)是大家也有不同的看法，我做的情景是2035年是55%，2050年是78%，其中這里邊核能占10%幾，所以其他的可再生能源大概是不到70%的樣子，這是從電量來(lái)看。
另外還做了別的，比如說(shuō)能源系統(tǒng)二氧化碳的排放，算的結(jié)果，目前的情況大概是80幾億噸，2030年90多億噸，這個(gè)是完全能源系統(tǒng)的二氧化碳排放量，不包括全部。所以煤炭的排放占比多少？這里都有一些數(shù)據(jù)，這個(gè)表實(shí)際上是供給大家參考的，不是一個(gè)科學(xué)的、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)念A(yù)測(cè)，不是。
下面這些圖就是把剛才我算的結(jié)果，電力的情況，2020、2030、2050天的情況劃分的，特別這張圖，這個(gè)供大家參考。這個(gè)曲線也是根據(jù)剛剛 的結(jié)果劃分的曲線。
剛才說(shuō)了總結(jié)，從電網(wǎng)來(lái)說(shuō)，我們覺(jué)得一個(gè)是大規(guī)模西電東送，2020年到2.7億千瓦，這么一個(gè)數(shù)，未來(lái)我們希望還有大的發(fā)展，可能到4.5億-5.5億千瓦，這是最大的，但現(xiàn)在不太好說(shuō)。那么這里當(dāng)然是未來(lái)20、30年還是這么西九情況，再一個(gè)是分布式能源的發(fā)展，分布式發(fā)展應(yīng)該是互為補(bǔ)充、優(yōu)化組合。
這張圖是設(shè)想電網(wǎng)是什么樣的，特別是西部的電網(wǎng)，其中一個(gè)想法是在西部建一個(gè)直流的輸電網(wǎng)，為什么這樣？我的水電，我的風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)可以把它的數(shù)據(jù)曲線劃出來(lái)，否則的話你一步步線送，運(yùn)行小時(shí)數(shù)很低，這樣工程是建不起來(lái)的，不可能實(shí)現(xiàn)，當(dāng)然還有別的原因。這是第一點(diǎn)。
那么新一代電力系統(tǒng)的主要技術(shù)特征，我們從技術(shù)來(lái)說(shuō)，我們歸納了四個(gè)，這個(gè)也不一定就是這四個(gè)。
第一，高比例可再生能源電力系統(tǒng)。
第二，高比例電力電子裝備電力系統(tǒng)。這是輸電和配電，不再展開(kāi)。
第三，多能互補(bǔ)的綜合能源電力系統(tǒng)。這里特別注意是我們用戶側(cè)用電用能要綜合利用，降低能源消費(fèi)，這個(gè)是非常非常重要的一個(gè)點(diǎn)，我們電力系統(tǒng)應(yīng)該義不容辭的參與到這里頭去，為大家提供綜合能源服務(wù)。各地都是這么做的，這是一個(gè)正確的方向。
第四，信息物理融合的智能電力系統(tǒng)。
甘肅現(xiàn)在這個(gè)比例就比較高，它比例是多少裝機(jī)容量比全省的總裝機(jī)是41%，這個(gè)很高了，將來(lái)全國(guó)都要這樣，可能比這個(gè)還高，它現(xiàn)在遇到的問(wèn)題是它的電網(wǎng)比較莫若，當(dāng)有還有氣風(fēng)、氣光，這個(gè)不多說(shuō)了。這是第一點(diǎn)。
第二個(gè)電子裝備，這是我們畫了一張圖，2016年我國(guó)的超特高壓直流輸電工程。還有進(jìn)一步發(fā)展，包括剛才講的西部的直流輸電網(wǎng)的一個(gè)設(shè)想，是左邊這張圖。右邊這個(gè)是最新的發(fā)展，是張北，目前已經(jīng)核準(zhǔn)了，現(xiàn)在開(kāi)始建設(shè)。還有除了輸電以外，大量的配電網(wǎng)。
第三個(gè)多能互補(bǔ)，我們給綜合能源系統(tǒng)可以分成兩部分，一個(gè)叫源端基地綜合能源電力系統(tǒng)區(qū)域，我們說(shuō)了希望在區(qū)域形成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。第二個(gè)我將來(lái)這么多的可再生能源不能全靠電網(wǎng)來(lái)輸送，還要就地消納，就地轉(zhuǎn)化，把它變成可儲(chǔ)存、可運(yùn)輸這樣的一些能量?，F(xiàn)在我想如果這個(gè)問(wèn)題靠常規(guī)的儲(chǔ)能是解決不了，要靠運(yùn)輸氫，首先要生產(chǎn)氫，要用多余的電力，甚至不只是多余地電力，我做風(fēng)能、太陽(yáng)能就是為了轉(zhuǎn)化。所以我們叫源端基地綜合能源電力。
還有一個(gè)就是終端綜合能源電力系統(tǒng)，我覺(jué)得我們中國(guó)秦嶺淮河以南冬天是非常難受，我也是深有體會(huì)。要解決，怎么解決？我也是覺(jué)得地?zé)帷?咱們北方我曾經(jīng)在北京郊區(qū)問(wèn)他你零下15度怎么樣？他說(shuō)效果可以，北京冬天有熱供嘛。這個(gè)終端綜合能源解決大有可為，包括示范，包括地方自發(fā)做，這些東西多的很，希望我們能源網(wǎng)，我們分布式專委會(huì)能夠加大關(guān)注類似這樣的問(wèn)題。
具體的框架不說(shuō)了。
第四就是信息物理融合的智能電力系統(tǒng)，現(xiàn)在又發(fā)展能源互聯(lián)網(wǎng)，這個(gè)能源互聯(lián)網(wǎng)我的理解是這么三點(diǎn)：
第一點(diǎn)，是以電力系統(tǒng)為核心和紐帶，多種能源互聯(lián)互通的能源網(wǎng)絡(luò)。通過(guò)多能協(xié)同互補(bǔ)，大幅度提高能源綜合利用效率。我們現(xiàn)在的項(xiàng)目是多少？總的項(xiàng)目只有20%幾，24還是25%？如果這個(gè)能夠提高的話，整個(gè)效率會(huì)到40%-50%可以替代，所以這個(gè)能源互聯(lián)網(wǎng)要通過(guò)多能互補(bǔ)，大幅度提升效率。
第二點(diǎn)，是能源系統(tǒng)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)深度融合的信息物理系統(tǒng)。以互聯(lián)思維和技術(shù)改造傳統(tǒng)電力系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用網(wǎng)戀、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、大幅度提升能源電力系統(tǒng)的靈活性、適應(yīng)性、智能化和運(yùn)營(yíng)管理水平，大幅度提高接收波動(dòng)性可再生能源的能力，助力能源轉(zhuǎn)型。
第三點(diǎn)，是以用戶為中心的能源電力運(yùn)營(yíng)商業(yè)模式和服務(wù)業(yè)態(tài)，向用戶提供便捷互動(dòng)的能源電力信息綜合平臺(tái)。我曾經(jīng)提出來(lái)我們能源電力如何提供一個(gè)綜合服務(wù)？因?yàn)槲覀兊墓饫w系統(tǒng)很發(fā)達(dá)，包括輸電，包括發(fā)電，為什么光纖呢？光纖利用率很低很低呢，它量還是很小，充分利用起來(lái)那是非常高的，當(dāng)時(shí)我還是體會(huì)不到，但現(xiàn)在我覺(jué)得這個(gè)可以打破。
這是三點(diǎn)理解吧，不一定對(duì)。
幾類技術(shù)突破的全局性影響，這個(gè)我先說(shuō)一下吧。
1、高效低成本太陽(yáng)能、風(fēng)能發(fā)電和電網(wǎng)友好技術(shù)。這個(gè)還是要真正做到能夠比常規(guī)的電力還便宜，還容易推廣，更接近用戶，這個(gè)就是我們未來(lái)可期待的。
2、高效低成本長(zhǎng)壽命儲(chǔ)能技術(shù)。這個(gè)也是進(jìn)步很快，但是總的不理想。剛才陳主任講的電動(dòng)汽車，目前來(lái)說(shuō)電動(dòng)汽車的儲(chǔ)能和我們電力電網(wǎng)的儲(chǔ)能它的要求不盡相同，我們要求低，需要長(zhǎng)壽命多次，而且價(jià)格要便宜，不需要太強(qiáng)的電力動(dòng)能，但是總的來(lái)說(shuō)電動(dòng)汽車的資源應(yīng)該充分利用。
再一個(gè)我在這里確實(shí)要呼吁一下，儲(chǔ)熱、儲(chǔ)氫要發(fā)展，不僅僅是儲(chǔ)電，他們鋰電池研究了很多了。
3、高可靠性低損耗電力電子技術(shù)。其中主要以所謂寬禁帶電力電子器件的發(fā)展。這個(gè)常規(guī)的電源比性能還是稍差一些，所以用新一代的電力電子器件來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的，難度也確實(shí)很大。
4、高強(qiáng)度絕緣技術(shù)和超導(dǎo)輸電技術(shù)。現(xiàn)在我們輸電都是都是架空輸電線，但是輸電也有環(huán)境問(wèn)題，特別對(duì)環(huán)境的限制，我們幾十公里又要送電，又要送石油，高度集中在這一條很窄的走廊通道里面，是很不安全的，也是很難保證的。所以把電纜做的小，精度高，氣體地下管道的輸電要做的好，國(guó)家重點(diǎn)的攻關(guān)計(jì)劃提出一個(gè)超導(dǎo)的液化天然氣共同輸送的一個(gè)能源管道，這是很好的一個(gè)概念。
5、新一代人工智能技術(shù)。人工智能大家看了很多，特別是大數(shù)據(jù)時(shí)代的人工智能，基于超強(qiáng)的數(shù)據(jù)獲取能力和計(jì)算能力，基于無(wú)所不在的傳感網(wǎng)，計(jì)算能力也是超強(qiáng)，這樣的話我們就可以實(shí)現(xiàn)淺層到深層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)，另外算法來(lái)說(shuō)，從單純依賴數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的模型到和知識(shí)引導(dǎo)相結(jié)合。這個(gè)我都不說(shuō)了，大家看一下資料吧。這個(gè)是作為我們電網(wǎng)來(lái)說(shuō)，還是可以考慮這個(gè)問(wèn)題的，能源系統(tǒng)可以考慮，基于先進(jìn)傳感、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、深度學(xué)習(xí)、區(qū)塊鏈等信息通信、互聯(lián)網(wǎng)化人工智能技術(shù)，應(yīng)用于電網(wǎng)的智能設(shè)備，智能調(diào)度、智能交易，有可能顛覆傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的設(shè)備管理、系統(tǒng)調(diào)度、能量管理和交易方式。
最后建設(shè)清潔低碳、安全高效的新一代能源系統(tǒng)是我國(guó)新一輪能源革命的核心目標(biāo)，能源轉(zhuǎn)型是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的關(guān)鍵步驟。那么這個(gè)新一代電力系統(tǒng)的實(shí)際上是新一代能源系統(tǒng)的核心，電力系統(tǒng)以化石能源為主，向可再生能源為主轉(zhuǎn)型，將對(duì)能源轉(zhuǎn)型目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)起關(guān)鍵作用。
第三代電力系統(tǒng)是100多年來(lái)第一、二代電力系統(tǒng)的傳承和發(fā)展，是推動(dòng)能源轉(zhuǎn)型發(fā)展、構(gòu)成新一代能源系統(tǒng)核心的新一代電力系統(tǒng)。
高比例可再生能源、高比例電力電子裝備接入電網(wǎng)，多能互補(bǔ)綜合能源以及信息物理深度融合智能化電網(wǎng)，是新一代電力系統(tǒng)的顯著技術(shù)特征。
這是今天給大家匯報(bào)的內(nèi)容，謝謝大家！
