電力系統(tǒng)要討論的是：當可再生能源在電力系統(tǒng)中占到80%甚至更多，當可再生能源在遠距離輸電中占到80%甚至更多，而電動汽車的充電負荷在電力負荷中占到20%甚至更多時，現(xiàn)在的智能電網(wǎng)概念中需要哪些新的外延、能源轉(zhuǎn)換及儲能技術的突破可能帶來的影響，以及電網(wǎng)如何更好地去適應大能源的變革。
　　能源是社會發(fā)展的重要物質(zhì)基礎，而可靠的電力供應則是現(xiàn)代文明的重要支持。一次能源在各類發(fā)電廠中轉(zhuǎn)化成電能形式的二次能源后，經(jīng)過輸、配電網(wǎng)輸送給各種用戶，完成終端能源的功能。其中，電能是二次能源的核心，而電網(wǎng)則是支撐在廣域內(nèi)共享電能的傳輸平臺和電力市場互動的物理平臺，是一次能源及終端能源之間的樞紐和橋梁。
　　按照發(fā)達國家的經(jīng)驗，如果電能在終端能源中的占比增加1個百分點，則能源強度將降低3.7個百分點。預計中國電能占終端能源的比重，將從2009年的18.5%增長到2020年的28.0%及2030年的32.0%。電力對能源安全的重要性顯而易見。
　　為了確保電力系統(tǒng)的安全，必須研究完整的能源流，包括一次能源特別是可再生能源的開發(fā)、二次能源的轉(zhuǎn)換及終端能源消費的規(guī)律，并保證能源流的整體可靠性。另外還需要研究資金流、物流、人才流和信息流等的可靠性，以支撐電力流及能源流的安全及其協(xié)調(diào)優(yōu)化。
　　人類活動產(chǎn)生的污染增加了大自然的生態(tài)負載。作為人類最主要的活動，能源開發(fā)與消費鏈中的各個環(huán)節(jié)的排放都嚴重影響到生態(tài)平衡的裕度。一旦生態(tài)負載超過了自然界的自修復能力，生態(tài)平衡被顛覆，就必然有更多的自然災害來懲罰人類，包括大停電乃至人類文明的毀滅。
　　為此，需要在一次能源中用可再生能源大規(guī)模地替代化石類能源，在終端能源中用電能大規(guī)模地替代化石類能源，并充分發(fā)揮電能在二次能源中的主導作用。
　　由于水能、風能、太陽能等可再生能源難以直接以原來的能源形式輸送，必須轉(zhuǎn)換成電能后才能適用于大多數(shù)終端負荷使用，也才能在區(qū)域內(nèi)共享能源。因此，沒有強大可靠的遠方輸電網(wǎng)以及智能靈活的主動配電網(wǎng)，就無法在終端能源中實現(xiàn)電能對化石能源的大規(guī)模代替，也就不可能在各種一次能源、二次能源及終端能源的各自內(nèi)部及相互之間實現(xiàn)協(xié)調(diào)優(yōu)化。
　　此外，風電和光伏發(fā)電具有很強的間歇性和隨機性，不但無法直接控制，并且其預測誤差大大超過負荷的預測誤差，特別是風電的突變時刻與程度都難以準確預報。設想當可再生能源發(fā)電大規(guī)模入網(wǎng)，例如占到發(fā)電用能50%甚至更多時，突然風與陽光在幾分鐘內(nèi)從很大降到很小，電能的充裕性將成為巨大的挑戰(zhàn)。電力系統(tǒng)的瞬時備用及旋轉(zhuǎn)備用的調(diào)度問題將隨著可再生能源比例的增加而越發(fā)突出，如何保證二次能源和終端能源的安全是極為嚴峻的挑戰(zhàn)。
　　為此，需要在眾多相關領域中取得重大突破。這包括但不止于：各種可再生能源發(fā)電技術、遠方輸電網(wǎng)及主動配電網(wǎng)技術、風電和光伏發(fā)電在不同時間尺度上的預測技術、儲能技術、電能替代技術、備用容量與備用電量的配置及調(diào)度技術，以及與能源系統(tǒng)融合的信息技術。

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作者：薛禹勝 來源：亮報 責任編輯：gaoting

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