對(duì)于電力價(jià)格奇高，電網(wǎng)服務(wù)參差不齊的地區(qū)，居民用戶和商家自己發(fā)電和利用儲(chǔ)能技術(shù)是一個(gè)很好的選擇，相關(guān)的報(bào)道也比比皆是。但對(duì)于全世界其他大部分地區(qū)，則應(yīng)該將各個(gè)地區(qū)的電網(wǎng)互連，形成一個(gè)全球性的超級(jí)電網(wǎng)。
超級(jí)電網(wǎng)的理念之所以如此引入矚目是因?yàn)楫?dāng)前電網(wǎng)面臨如下挑戰(zhàn)：能源需求隨著城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大而迅猛增加，大量零碳可再生能源(風(fēng)能和太陽(yáng)能)的快速擴(kuò)張以及不斷增長(zhǎng)的電氣和物理攻擊下保證電網(wǎng)安全的需求。規(guī)模越小且越孤立的電網(wǎng)在維持電力實(shí)時(shí)供需平衡方面的能力就越差，電網(wǎng)的更新?lián)Q代迫在眉睫。
建設(shè)一個(gè)全球超級(jí)電網(wǎng)究竟需要什么?技術(shù)上來(lái)講，這將取決于全球高壓直流輸電系統(tǒng)(HVDC)的建設(shè)情況。事實(shí)上，構(gòu)成這一系統(tǒng)的大部分組件已經(jīng)存在。除此之外，各地區(qū)電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商需考慮如何籌集足夠的資金來(lái)建設(shè)一個(gè)超級(jí)電網(wǎng)，制定各地區(qū)電網(wǎng)間進(jìn)行電力交易的規(guī)則，以及制定相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)保證該超級(jí)電網(wǎng)安全可靠地運(yùn)行。
對(duì)于超級(jí)電網(wǎng)應(yīng)該采用哪種輸電技術(shù)可以追溯至電力工業(yè)起步之初，兩個(gè)偉大的發(fā)明家托馬斯?愛(ài)迪生(ThomasEdison)和尼古拉?特斯拉(NikolaTesla)之間展開的“交直流之戰(zhàn)”。1982年，愛(ài)迪生成功地運(yùn)營(yíng)了第一座商業(yè)化的直流發(fā)電廠，但最終特斯拉的交流電技術(shù)主宰了如今的電網(wǎng)。
1895年，特斯拉所夢(mèng)寐以求的美國(guó)尼亞加拉大瀑布的水利資源開發(fā)終于取得成功。幾年內(nèi)，這里所生產(chǎn)的電能通過(guò)交流輸電線路可以傳輸?shù)?00公里外的紐約市，證明了交流電的優(yōu)越性。整個(gè)20世紀(jì)，世界上所有的電力系統(tǒng)幾乎都基于交流電技術(shù)。
交流電取得勝利的關(guān)鍵是交流電可以通過(guò)電磁感應(yīng)非常容易地升到更高的電壓，從而以更低的電流輸送很長(zhǎng)的距離，從而最小化電阻帶來(lái)的輸電損耗，隨后在進(jìn)行地區(qū)性電力配送時(shí)則會(huì)降低電壓等級(jí)。在當(dāng)時(shí)，直流輸電無(wú)法做到這一點(diǎn)。但是，電力工程師也清楚地知道，電壓較高時(shí)，直流輸電系統(tǒng)的表現(xiàn)要優(yōu)于交流輸電系統(tǒng)，因?yàn)榕c交流電相比，直流傳輸?shù)碾娔軗p失要少得多。
那么減少的損失是多少?假定通過(guò)高壓直流傳輸一定量的電能：若電壓升高1倍，則電流將降為原交流系統(tǒng)的一半，可以減少4倍的電能損失(譯者注：此處是比較電壓升高后的直流輸電與原交流輸電系統(tǒng)之間的關(guān)系)。同時(shí)，對(duì)電纜的需求也大大減少了，因?yàn)楫?dāng)直流電在通過(guò)電纜時(shí)，其內(nèi)部的電流密度是均勻分布的，而交流電在通過(guò)電纜時(shí)，邊緣的電流密度要大于導(dǎo)體中心的電流密度，甚至中心沒(méi)有電流通過(guò)。即便是同一尺寸的導(dǎo)線，交流輸電的阻抗更大，將有更多電能以熱能的形式損失掉。在實(shí)際運(yùn)行中，這意味著在輸電線路建設(shè)時(shí)交流輸電對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施的需求更大。例如利用765kV交流輸電系統(tǒng)傳輸6000MW電能，需要三根單回輸電線，輸電走廊需要180米寬。與之相比，800kV直流輸電系統(tǒng)的輸電走廊只需80米寬。
HVDC也能非常容易的實(shí)現(xiàn)兩個(gè)不同頻率電網(wǎng)間的電能傳輸。但與交流輸電線路相比，HVDC系統(tǒng)中換流器、電纜和斷路器等設(shè)施的造價(jià)更加昂貴，因此通常輸電距離大于500公里時(shí)HVDC技術(shù)才具有經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。隨著關(guān)鍵器件成本的降低，HVDC的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)會(huì)更加顯著。
鑒于直流輸電技術(shù)的這些優(yōu)勢(shì)，整個(gè)20世紀(jì)，電力工程師們不斷嘗試各種直流輸電技術(shù)。高壓直流輸電系統(tǒng)的關(guān)鍵組件是位于輸電線兩端的交直流換流器，它可以將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，通過(guò)直流線路將直流功率傳輸?shù)搅硪欢说膿Q流器再轉(zhuǎn)化為交流電。在1960年代，換流器主要采用汞弧閥技術(shù)，這種電子開關(guān)只能打開但不能關(guān)閉，大范圍使用受到限制。
1970年代出現(xiàn)了新一代的換流技術(shù)--水冷晶閥管，一種既能打開又能關(guān)閉的大型固態(tài)開關(guān)。1978年，世界首個(gè)采用晶閥管技術(shù)的直流輸電工程在NelsonRiver建成，將位于加拿大馬尼托巴省北部的水力發(fā)電站的電能通過(guò)該輸電線送至加拿大人口密集的南部。
之后，HVDC技術(shù)在北美的發(fā)展十分有限，但在巴西、中國(guó)、印度、和西歐則取得了飛速發(fā)展。1990年代末，隨著半導(dǎo)體器件技術(shù)的進(jìn)步，絕緣柵雙極型晶體管(IGBTs)的出現(xiàn)使得HVDC技術(shù)得到了更廣泛的應(yīng)用，絕緣柵雙極型晶體管每周期的開斷可以切換多次，當(dāng)前最先進(jìn)的絕緣柵雙極型晶體管的打開(關(guān)閉)只需十億分之一秒。
目前最廣泛使用的HVDC換流器是電壓源換流器(VSC)。雖然傳統(tǒng)換流器依然在更高電壓、更高容量的輸電系統(tǒng)中應(yīng)用，但VSC便于直流線路整合到現(xiàn)有電網(wǎng)中。1997年3月世界上第一個(gè)采用VSC的直流輸電工程在瑞典的Hellsjon和Grangesberg投入使用，其輸送功率和電壓分別只有3MW和10kV。5年后，該技術(shù)又被用于長(zhǎng)島海峽(位于美國(guó)紐約州和康涅狄格州之間)的Cross-SoundCable工程之中，其輸送功率達(dá)到了330MW，但轉(zhuǎn)換中的電能損失依然較高，達(dá)到了2.5%。目前，最先進(jìn)的VSC已經(jīng)可以將損失降至1%。
此外，目前已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)在一條HVDC線路上擁有多個(gè)終端(即多端直流輸電技術(shù))，除了直流輸電線路的兩端，線路的中間點(diǎn)也可以接入換流器，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)直流聯(lián)網(wǎng)，這使控制方法更加復(fù)雜，但也可能使電網(wǎng)更加強(qiáng)壯。
全球超級(jí)電網(wǎng)計(jì)劃的起步
Desertec項(xiàng)目：該項(xiàng)目在2009年首先由德國(guó)公司領(lǐng)頭的財(cái)團(tuán)提出，旨在開發(fā)地中海和世界上其他沙漠區(qū)域的太陽(yáng)能，再通過(guò)HVDC傳輸?shù)饺丝诿芗呢?fù)荷中心。
Medgrid項(xiàng)目：類似于Desertec項(xiàng)目，該項(xiàng)目呼吁在北非開發(fā)20GW太陽(yáng)能電站，其中5GW電能將傳輸?shù)綒W洲。Medgrid電網(wǎng)將成為歐洲超級(jí)電網(wǎng)的骨干。
中國(guó)超級(jí)電網(wǎng)項(xiàng)目：為了將北方的太陽(yáng)能和風(fēng)能，以及南方的水能傳輸?shù)綎|南部城市，中國(guó)已經(jīng)安裝了世界上規(guī)模最大的高壓交直流網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)在正在建設(shè)13到20條新的HVDC線路繼續(xù)擴(kuò)張電網(wǎng)規(guī)模。
Gobitec項(xiàng)目：同樣以Desertec項(xiàng)目為模板，Gobitec項(xiàng)目將在戈壁沙漠開發(fā)風(fēng)能和太陽(yáng)能，并通過(guò)HVDC網(wǎng)絡(luò)將電能從北部的伊爾庫(kù)茨克(俄羅斯)傳輸?shù)侥喜康纳虾?中國(guó))和首爾(韓國(guó))，以及東部的東京(日本)。
東南亞超級(jí)電網(wǎng)項(xiàng)目：該項(xiàng)目是通過(guò)建設(shè)海底HVDC電纜從澳大利亞北部海岸沿著印度尼西亞群島，連接到菲律賓、馬來(lái)西亞、中南半島和中國(guó)，目的是將澳大利亞北部豐富的太陽(yáng)能傳輸?shù)綎|南亞國(guó)家。
亞洲超級(jí)電網(wǎng)項(xiàng)目：該項(xiàng)目將在中國(guó)、日本、韓國(guó)和蒙古，甚至可能包括俄羅斯之間建立電網(wǎng)連接，以便更自由地在各國(guó)之間進(jìn)行電力交易。日本軟銀的總裁孫正義是該項(xiàng)目堅(jiān)定的支持者。
北歐電網(wǎng)項(xiàng)目：到2030年，北歐的風(fēng)力和水力發(fā)電預(yù)計(jì)將大幅增長(zhǎng)。雖然許多北歐國(guó)家的電網(wǎng)之間已經(jīng)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)，但北歐的電網(wǎng)還需進(jìn)一步發(fā)展，以便向歐洲其他國(guó)家傳輸富余的電能。
北海海上電網(wǎng)項(xiàng)目：類似于北歐電網(wǎng)項(xiàng)目，計(jì)劃開發(fā)北海和波羅的海的風(fēng)能并傳輸?shù)狡渌胤健?/p>
IceLink項(xiàng)目：該項(xiàng)目是一個(gè)60年前就萌發(fā)的想法，通過(guò)蘇格蘭將冰島的電網(wǎng)與歐洲的電網(wǎng)相連。歐洲越來(lái)越高的電價(jià)以及更高的可再生能源目標(biāo)，使得該項(xiàng)目越來(lái)越有吸引力。
巴西超級(jí)電網(wǎng)項(xiàng)目：為了充分利用內(nèi)陸的水資源，巴西正在建設(shè)的超級(jí)電網(wǎng)，包括高壓交流輸電線路和600kV的直流輸電線路，其中還包括沿著長(zhǎng)達(dá)2385公里長(zhǎng)馬德拉河(RioMadeira)的世界上最長(zhǎng)的輸電線路。
氫-電能源超級(jí)網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目：設(shè)想中的氫-電能源超級(jí)網(wǎng)絡(luò)將是一個(gè)橫跨整個(gè)大洲的地下HVDC傳輸網(wǎng)絡(luò)，其能量來(lái)源將是以氫為燃料的先進(jìn)核反應(yīng)堆。由超導(dǎo)電纜制成的傳輸線路將在輸電的同時(shí)傳輸氫能以冷卻導(dǎo)線。氫能還將在白天提供能源儲(chǔ)備來(lái)平衡能量消耗高峰。多余的氫能可以在當(dāng)?shù)氐碾娏κ袌?chǎng)出售或用于其它商業(yè)用途。
大西洋風(fēng)能互聯(lián)項(xiàng)目：該項(xiàng)目的輸電線路橫跨新澤西州和佛吉尼亞州(位于美國(guó)的中大西洋地區(qū))，通過(guò)海上輸電線路連接由聯(lián)邦政府指定的風(fēng)能開發(fā)區(qū)域的風(fēng)電場(chǎng)。
我們應(yīng)該從哪里開始建設(shè)全球超級(jí)電網(wǎng)?顯然，在電網(wǎng)技術(shù)，尤其是HVDC的發(fā)展和部署已經(jīng)處于世界領(lǐng)先地位的中國(guó)作為超級(jí)電網(wǎng)的建設(shè)起點(diǎn)，將是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。中國(guó)已經(jīng)開始開發(fā)其北部非常豐富的太陽(yáng)能和風(fēng)能資源，以及南部豐富的水能資源。為了將約1300GW的電能傳輸?shù)綎|部和南部的人口和工業(yè)中心，中國(guó)已經(jīng)建設(shè)了全世界規(guī)模最大的HVAC和HVDC電網(wǎng)，并計(jì)劃在未來(lái)五年建造13到20條特高壓直流輸電線路(UHVDC，800-1100kV)。這些項(xiàng)目的投資金額十分巨大：2014年中國(guó)對(duì)此類項(xiàng)目的投資額達(dá)到了650億美元，預(yù)計(jì)未來(lái)五年的資金投入規(guī)模會(huì)繼續(xù)維持在這一高位。國(guó)際能源署(IEA)估計(jì)，到2040年中國(guó)需要花費(fèi)超過(guò)4萬(wàn)億美元徹底改變電力傳輸和配送的方式。中國(guó)電力科學(xué)研究院的負(fù)責(zé)可再生能源和智能電網(wǎng)技術(shù)的副院長(zhǎng)姚良忠說(shuō)，他的團(tuán)隊(duì)正在研究連接中國(guó)、歐洲、中東和北非的洲際輸電網(wǎng)的可行性。
歐洲是另一個(gè)全球電網(wǎng)建設(shè)可能的起點(diǎn)。自2008年以來(lái)，歐洲委員會(huì)(EuropeanCommission)一直在呼吁建設(shè)泛歐洲超級(jí)電網(wǎng)計(jì)劃。該計(jì)劃由代表34個(gè)歐洲國(guó)家的41個(gè)電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商的歐洲電力傳輸系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商(EuropeanNetworkofTransmissionSystemOperatorsforElectricity，ENTSO-E)牽頭。
泛歐洲超級(jí)電網(wǎng)計(jì)劃是建設(shè)一個(gè)連接歐洲國(guó)家與包括哈薩克斯坦、北非和土耳其在內(nèi)的周邊地區(qū)的HVDC網(wǎng)絡(luò)。德國(guó)卡塞爾大學(xué)的GregorCzish研究發(fā)現(xiàn)，基于泛歐洲超級(jí)電網(wǎng)，歐洲大部分的能源需求可以由風(fēng)力發(fā)電提供，只需部署少量的生物質(zhì)發(fā)電作為補(bǔ)充。一個(gè)名叫超級(jí)電網(wǎng)聯(lián)盟(FriendsoftheSupergrid)的工業(yè)團(tuán)體也一直在呼吁推動(dòng)實(shí)現(xiàn)這一雄心勃勃的計(jì)劃所需要的技術(shù)、監(jiān)管和融資業(yè)務(wù)。
SiemensFrenchConnection：最近竣工的法國(guó)與西班牙之間的HVDC互聯(lián)線路使得兩國(guó)之間的電能傳輸容量達(dá)到了原來(lái)的兩倍，線路兩端都有圖中所示的換流站，將高壓的交流電轉(zhuǎn)為直流電，也可以將直流轉(zhuǎn)為交流電。
到目前為止，歐洲許多關(guān)鍵的HVDC線路的互聯(lián)已經(jīng)基本完成或者已經(jīng)達(dá)到計(jì)劃中較晚期的階段，包括能源豐富的德國(guó)北部和能源匱乏的德國(guó)南部電網(wǎng)的連接(該項(xiàng)目金額達(dá)100億歐元)，還有兩個(gè)連接德國(guó)和挪威、挪威和丹麥的HVDC線路，以及新近竣工的法國(guó)和西班牙的互聯(lián)線路。
可以確定的是，全球超級(jí)電網(wǎng)的建設(shè)還需要相當(dāng)多的基礎(chǔ)設(shè)施：據(jù)筆者的估計(jì)，根據(jù)規(guī)劃中的項(xiàng)目和某些地區(qū)所假定的冗余程度，大約需要10萬(wàn)公里的HVDC線路和115座電能換流站。其中，有幾個(gè)換流站是“超級(jí)換流站”，例如新墨西哥州TresAmigas項(xiàng)目中的換流站。TresAmigas項(xiàng)目計(jì)劃連接北美的三個(gè)主要電網(wǎng)(西部電網(wǎng)、東部電網(wǎng)和德克薩斯州電網(wǎng))，還提供一些富余電能儲(chǔ)存容量。全球電網(wǎng)需要將全球任何地方的相似的區(qū)域性電網(wǎng)相連接。(見(jiàn)“全球超級(jí)電網(wǎng)計(jì)劃的起步”，列出了亞洲、歐洲以及其它地方所提出的超級(jí)電網(wǎng)計(jì)劃)
目前，全球超級(jí)電網(wǎng)面臨的最大障礙是如何籌集資金。由于項(xiàng)目的宏大規(guī)模和復(fù)雜程度，很難針對(duì)需要的資金給出一個(gè)確定的數(shù)字，但超級(jí)電網(wǎng)的支持者認(rèn)為其帶來(lái)的收益將遠(yuǎn)超過(guò)成本支出。2013年，在RenewableEnergy雜志上由SpyrosChatzivasileiadis，DamienErnst，以及G?ranAndersson發(fā)表的一篇文章，回顧了超級(jí)電網(wǎng)的已有研究以及已經(jīng)竣工的各個(gè)工程，評(píng)估了建造一條5500公里(該長(zhǎng)度足夠連接紐約和葡萄牙的波爾圖)，800kV，3GW海底HVDC電纜所需要的代價(jià)。(目前，800kV電壓等級(jí)的海底電纜還無(wú)法實(shí)現(xiàn)商業(yè)化)。該文的作者們總結(jié)到：電纜本身將花費(fèi)大約115萬(wàn)歐元/公里～180萬(wàn)歐元/公里，兩個(gè)終端的換流器將花費(fèi)3億歐元。假定傳輸中的電能損失為3%，電纜的服役年限是40年，研究者們估計(jì)通過(guò)該電纜傳輸?shù)碾娔軆r(jià)格在0.0166-0.0251歐元/千瓦時(shí)(0.0189-0.0286美元/千瓦時(shí))之間。相對(duì)應(yīng)的，美國(guó)居民支付的輸電價(jià)格約為0.011美元/千瓦時(shí)(不含發(fā)電成本)。由于運(yùn)營(yíng)商能夠從最便宜的地方購(gòu)電，因此由HVDC輸送的電能價(jià)格要比當(dāng)前的電能價(jià)格低很多。
世界各國(guó)組織和資助建設(shè)全球超級(jí)電網(wǎng)的前提是各國(guó)對(duì)可再生能源(或核能)的態(tài)度達(dá)成共識(shí)。如果對(duì)溫室氣體排放征稅能夠達(dá)成全球性的共識(shí)，將會(huì)給向零碳能源轉(zhuǎn)型提供金融激勵(lì)，從而加速推進(jìn)全球超級(jí)電網(wǎng)的建設(shè)。超級(jí)電網(wǎng)建設(shè)的起步階段將主要依賴于政府資助，而一旦這個(gè)階段完成之后，碳稅將幫助吸引更多的私人投資者。
除了財(cái)政之外，政府和電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商間需建立相應(yīng)的電能自由交易的規(guī)則。通過(guò)一個(gè)統(tǒng)一的電能批發(fā)市場(chǎng)，或者分割成多個(gè)區(qū)域性市場(chǎng)，超級(jí)電網(wǎng)的運(yùn)營(yíng)會(huì)更有效率。
此外，還需考慮如何更好地將現(xiàn)有的電網(wǎng)和未來(lái)的超級(jí)電網(wǎng)進(jìn)行融合。如前文所述，中國(guó)和歐洲都在規(guī)劃HVDC輸電網(wǎng)絡(luò)，但美國(guó)的輸電規(guī)劃很大程度上依然是州等級(jí)的規(guī)劃，部分原因是各個(gè)州控制著土地使用并監(jiān)管著私營(yíng)的電力公用事業(yè)企業(yè)。超級(jí)電網(wǎng)連接點(diǎn)位置的選擇、如何部署HVDC網(wǎng)絡(luò)，電壓等級(jí)、使用架空電纜還是海底電纜系統(tǒng)等技術(shù)的選擇或項(xiàng)目的組織，都需要反復(fù)推敲才能確定。
最后還需注意的一點(diǎn)是，全球超級(jí)電網(wǎng)能夠安全、可靠和穩(wěn)定的運(yùn)行還需要各參與方在決定輸電線路、換流站和發(fā)電機(jī)參數(shù)的一些技術(shù)規(guī)格上達(dá)成一致。
必須承認(rèn)，全球超級(jí)電網(wǎng)的建設(shè)需要投入大量的資金，也肯定會(huì)需要幾十年的時(shí)間才能完成。但這種全球性的互聯(lián)合作已經(jīng)在國(guó)際運(yùn)輸和電信行業(yè)有成功的先例，另一方面，比起什么都不做或繼續(xù)嚴(yán)重依賴化石能源為主的、低效的、互相隔離的電網(wǎng)，全球超級(jí)電網(wǎng)付出的代價(jià)顯然更少。
全球高壓直流技術(shù)指數(shù)增長(zhǎng)中東建超級(jí)電網(wǎng)
全球會(huì)議組織者Expotrade表示，到2050年，全球57%的電力將來(lái)自可再生能源，尤其是來(lái)自8種不同資源，包括煤炭、石油、天然氣、核電、水電、生物質(zhì)能、風(fēng)能和太陽(yáng)能。這類發(fā)展帶來(lái)了發(fā)電、輸電和配電領(lǐng)域新技術(shù)的可行性，尤其是高壓直流技術(shù)。
Expotrade指出，此外，對(duì)可靠供電的增長(zhǎng)需求和高度依賴導(dǎo)致需要支持高壓直流技術(shù)增長(zhǎng)的電網(wǎng)配置，從而確保智能的、可靠的彈性輸電。這就引導(dǎo)了全球高壓直流技術(shù)實(shí)施的指數(shù)型增長(zhǎng)。
1986年，首批高壓直流線路之一的IFA2000啟動(dòng)。它穿越英吉利海峽，實(shí)現(xiàn)法國(guó)和英國(guó)電網(wǎng)的海底互連。
而在中東，目前海灣合作委員會(huì)并網(wǎng)管理局(GCCIA)啟動(dòng)了首個(gè)連接6個(gè)海灣國(guó)家電網(wǎng)的400千伏超級(jí)電網(wǎng)。這六國(guó)分別是巴林、卡塔爾、科威特、阿曼、阿聯(lián)酋和沙特阿拉伯。為了應(yīng)對(duì)各國(guó)電網(wǎng)停電危險(xiǎn)，分享能源資源，GCCIA把所有成員國(guó)的電網(wǎng)連接起來(lái)。
超級(jí)電網(wǎng)包括900千米高壓架空線路，連接到巴林的一條37千米海底電纜，以及7座400千伏變電站。變電站總?cè)萘窟_(dá)1800兆瓦，當(dāng)之無(wú)愧成為全球最大的背靠背高壓直流換流站。高壓直流總站位于沙特阿拉伯，有趣的是，它具有一項(xiàng)特殊性能，即實(shí)現(xiàn)互換電力來(lái)滿足增長(zhǎng)需求，而不會(huì)帶來(lái)過(guò)剩發(fā)電。
不同大陸之間實(shí)施大型互連將在鞏固高壓直流電網(wǎng)能力和緩解斷電方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。
發(fā)展全球能源互聯(lián)網(wǎng)特高壓技術(shù)將有力支撐全球電網(wǎng)
日前，在全球能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)國(guó)際研討會(huì)上，與會(huì)專家認(rèn)為，全球能源互聯(lián)網(wǎng)就是“特高壓電網(wǎng)+泛在智能電網(wǎng)+新能源”，不僅可提高電網(wǎng)對(duì)大規(guī)模清潔能源發(fā)電和并網(wǎng)的間歇性、波動(dòng)性的兼容能力，還能實(shí)現(xiàn)全球能源的時(shí)差互補(bǔ)、季節(jié)互補(bǔ)及地域互補(bǔ)。
目前，歐洲已提出建設(shè)橫貫歐洲大陸、聯(lián)接多個(gè)國(guó)家的超級(jí)電網(wǎng)，美國(guó)也提出建設(shè)電力在東西海岸傳輸?shù)母鼒?jiān)強(qiáng)、更智能的電網(wǎng)，俄羅斯、日本、韓國(guó)、蒙古等國(guó)也加快推進(jìn)東北亞超級(jí)電網(wǎng)……據(jù)此，業(yè)內(nèi)人士指出，當(dāng)前各大洲國(guó)家之間正在形成跨國(guó)互聯(lián)電網(wǎng)，全球電網(wǎng)呈現(xiàn)出顯著互聯(lián)發(fā)展的趨勢(shì)，構(gòu)建全球能源互聯(lián)網(wǎng)已具備實(shí)踐基礎(chǔ)。
電網(wǎng)范圍從國(guó)家和地區(qū)擴(kuò)大到覆蓋全球，這對(duì)電網(wǎng)技術(shù)與裝備提出了新的要求。國(guó)網(wǎng)智能電網(wǎng)研究院副院長(zhǎng)邱宇峰認(rèn)為，只有發(fā)展更高電壓、更遠(yuǎn)距離的輸電技術(shù)，研制更大容量、更低損耗的智能裝備，才能解決極端氣候條件對(duì)電工材料及電力裝備帶來(lái)的適應(yīng)性問(wèn)題，才能實(shí)現(xiàn)全球范圍的能源供給和調(diào)配。
相關(guān)資料顯示，目前國(guó)家電網(wǎng)公司已經(jīng)在特高壓交直流電網(wǎng)、智能電網(wǎng)技術(shù)與裝備方面進(jìn)行了成功的探索與實(shí)踐，建成多條特高壓直流、交流和柔性直流輸電工程，并在特高壓換流閥、換流變壓器、特高壓串聯(lián)補(bǔ)償裝置、特高壓交流變壓器和斷路器、可控高壓并聯(lián)電抗器等方面有所建樹，還攻克了直流電流無(wú)自然過(guò)零點(diǎn)的“百年電力技術(shù)難題”，成功研制出世界參數(shù)水平最高的直流斷路器樣機(jī)……
未來(lái)電網(wǎng)技術(shù)與裝備的發(fā)展應(yīng)該集中在特高壓直流輸電、柔性直流及直流輸電，以及高壓直流斷路器技術(shù)等方面。邱宇峰認(rèn)為，隨著電力電子器件、電工材料及電網(wǎng)裝備的發(fā)展，有理由相信，未來(lái)電網(wǎng)技術(shù)與裝備完全可以支撐全球能源互聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)建。
跨國(guó)互聯(lián)效益顯著
“發(fā)展全球能源互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)有了非常好的基礎(chǔ)?！眹?guó)網(wǎng)能源研究院能源戰(zhàn)略與規(guī)劃研究所所長(zhǎng)白建華認(rèn)為，全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展前景可期。
“歐洲已提出建設(shè)橫貫歐洲大陸、聯(lián)接多個(gè)國(guó)家的超級(jí)電網(wǎng)，美國(guó)提出建設(shè)電力在東西海岸傳輸?shù)母鼒?jiān)強(qiáng)、更智能的電網(wǎng)，俄日韓蒙等國(guó)加快推進(jìn)東北亞超級(jí)電網(wǎng)……”他表示，各大洲許多國(guó)家之間正在形成跨國(guó)互聯(lián)電網(wǎng)，全球電網(wǎng)呈現(xiàn)出顯著的互聯(lián)發(fā)展趨勢(shì)，構(gòu)建全球能源互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)具備了實(shí)踐基礎(chǔ)。
未來(lái)的智能電網(wǎng)是能源技術(shù)和信息技術(shù)的完全融合，轉(zhuǎn)型升級(jí)為一個(gè)綜合的超級(jí)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，可以統(tǒng)一或兼容其它通訊、能源、工業(yè)、交通網(wǎng)絡(luò)的超級(jí)網(wǎng)絡(luò)，將現(xiàn)存的各種網(wǎng)絡(luò)打造為一個(gè)比目前適用范圍更大的世界，形成真正的“萬(wàn)網(wǎng)之網(wǎng)、眾網(wǎng)之網(wǎng)”，可以向不同的商品體系滲透并將它們智能化地連接起來(lái)，擴(kuò)大它在實(shí)體世界中的無(wú)限版圖，由此，人類能源與信息流動(dòng)格局將發(fā)生根本性變化。能源與信息的完全融合將使人類未來(lái)社會(huì)格局產(chǎn)生重大變革，對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展也帶來(lái)深遠(yuǎn)的影響，超級(jí)網(wǎng)絡(luò)正在成為國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力和國(guó)際影響力的重要因素，成為主要工業(yè)國(guó)家必爭(zhēng)的戰(zhàn)略制高點(diǎn)。
智能電網(wǎng)本身就是一個(gè)龐大的全球性產(chǎn)業(yè)
超級(jí)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)以現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)、能源網(wǎng)、建筑網(wǎng)、工業(yè)網(wǎng)、廣播電視網(wǎng)、金融網(wǎng)、電話網(wǎng)、環(huán)境網(wǎng)、電報(bào)網(wǎng)、衛(wèi)星網(wǎng)、微波網(wǎng)等為基礎(chǔ)，按照分布式根服務(wù)器的域名解析系統(tǒng)，采用全球唯一的網(wǎng)絡(luò)邏輯地址鏈接，而可信地址是其優(yōu)選。
這個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)是開放的，擁有公共協(xié)議群，它的地址協(xié)議可以是分組數(shù)據(jù)技術(shù)的IP協(xié)議、接替協(xié)議，抑或與之兼容的其他協(xié)議，并擁有相關(guān)的信息基礎(chǔ)設(shè)施。這個(gè)網(wǎng)絡(luò)建基于高速無(wú)線、有線的通訊鏈路基礎(chǔ)之上，組構(gòu)網(wǎng)絡(luò)之上的網(wǎng)絡(luò)集群生態(tài)，實(shí)現(xiàn)人、機(jī)、網(wǎng)的柔性合一和全方位服務(wù)。它是與能量及其排放物、貨幣并列的將所有商品聯(lián)系起來(lái)的通貨，也是與海洋、太空并列的全人類共同繼承的財(cái)產(chǎn)。
由于遵循統(tǒng)一的能源服務(wù)接口(互操作)標(biāo)準(zhǔn)，只要有基礎(chǔ)設(shè)施的支撐，超級(jí)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)將可以跨越國(guó)界或洲界，從而在更大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)資源優(yōu)化配置。
通過(guò)實(shí)施“國(guó)際化”、“走出去”戰(zhàn)略，從最初的輸出勞務(wù)(承包海外工程)，到后來(lái)的輸出資本(收購(gòu)海外電網(wǎng))，再到現(xiàn)在的輸出智力(積極參與國(guó)際學(xué)術(shù)組織和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織)，中國(guó)實(shí)現(xiàn)了從低端到高端的跨越式發(fā)展，在國(guó)際電力行業(yè)的影響力和話語(yǔ)權(quán)越來(lái)越大，從跟跑者逐漸成為引領(lǐng)者。中國(guó)將憑借領(lǐng)先的智能電網(wǎng)技術(shù)，成為國(guó)際電力交易中心、調(diào)度中心和技術(shù)支持中心、國(guó)際電力技術(shù)研發(fā)中心和咨詢中心。