科學(xué)基金布局未來(lái)智能電網(wǎng)

      近日，第62期“雙清論壇”在長(zhǎng)沙舉行。此次論壇的宗旨是根據(jù)國(guó)內(nèi)外智能電網(wǎng)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，結(jié)合我國(guó)現(xiàn)有的研究基礎(chǔ)，針對(duì)我國(guó)未來(lái)智能電網(wǎng)的內(nèi)涵、發(fā)展方略、關(guān)鍵的科學(xué)問題、重點(diǎn)發(fā)展方向等迫在眉睫的問題進(jìn)行探討，研討智能電網(wǎng)領(lǐng)域的發(fā)展動(dòng)態(tài)、前沿科學(xué)和關(guān)鍵技術(shù)問題，凝練出未來(lái)5至10年我國(guó)在該研究領(lǐng)域發(fā)展中急需關(guān)注和解決的基礎(chǔ)科學(xué)問題以及重點(diǎn)支持的研究方向。 

　　來(lái)自全國(guó)的70余位院士、專家圍繞此次論壇主題“面向未來(lái)的智能電網(wǎng)基礎(chǔ)理論和關(guān)鍵技術(shù)”作了39場(chǎng)學(xué)術(shù)報(bào)告。與會(huì)者從物理層、能量層、信息層等多個(gè)層面對(duì)未來(lái)智能電網(wǎng)模式及“發(fā)、輸、配、用、儲(chǔ)”諸環(huán)節(jié)進(jìn)行了多學(xué)科充分研討。本屆論壇主席之一、中國(guó)科學(xué)院院士、華中科技大學(xué)教授程時(shí)杰認(rèn)為，“智能電網(wǎng)研究只有方向，沒有終點(diǎn)”。

　　“并網(wǎng)與用電”兩端研究亟待加強(qiáng)

　　最近數(shù)月，甘肅酒泉等地接連出現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電“脫網(wǎng)”事故，對(duì)西北電網(wǎng)的運(yùn)行造成嚴(yán)重影響，引起了論壇與會(huì)專家的高度關(guān)注。程時(shí)杰指出，風(fēng)能和光伏等大規(guī)?？稍偕茉吹牟⒕W(wǎng)，對(duì)傳統(tǒng)電網(wǎng)的接納能力提出了挑戰(zhàn)，需作為科學(xué)問題認(rèn)真研究。據(jù)華中科技大學(xué)教授袁小明介紹，目前國(guó)際上相關(guān)研究還處于初始階段，其所在課題組對(duì)風(fēng)電在時(shí)間上的波動(dòng)性和空間上的互補(bǔ)性問題進(jìn)行了深入分析，并建立了預(yù)測(cè)模型。

　　電網(wǎng)面臨的另一大挑戰(zhàn)來(lái)自電動(dòng)汽車。與會(huì)專家普遍認(rèn)為，未來(lái)將大量出現(xiàn)的汽車充放電設(shè)施必將對(duì)電網(wǎng)造成沖擊，此外汽車用動(dòng)力電池本身也可以作為一種新的儲(chǔ)能裝置，這都將給傳統(tǒng)電網(wǎng)帶來(lái)深刻影響。湖南大學(xué)教授王耀南介紹了對(duì)電動(dòng)汽車與電網(wǎng)互動(dòng)的理論和關(guān)鍵技術(shù)的研究成果，為未來(lái)研發(fā)互動(dòng)設(shè)備和設(shè)施奠定了基礎(chǔ)。

　　能量管理：電網(wǎng)調(diào)度新思維

　　作為電網(wǎng)的“神經(jīng)中樞”，電網(wǎng)調(diào)度在本屆論壇上備受關(guān)注。據(jù)中國(guó)科學(xué)院院士王錫凡介紹，過去通常認(rèn)為發(fā)電是可控的，而負(fù)荷不可控，因此主要采用調(diào)度發(fā)電機(jī)組的開停和出力來(lái)滿足預(yù)測(cè)的負(fù)荷需求。但當(dāng)大量風(fēng)電、光電等并入電力系統(tǒng)時(shí)，發(fā)電本身的出力變得不可控了。因此，在沒有廉價(jià)大規(guī)模儲(chǔ)能裝置的情況下，“我們不僅要調(diào)度發(fā)電，同時(shí)還應(yīng)調(diào)度負(fù)荷”。王錫凡院士提出的“負(fù)荷調(diào)度”思想引起了與會(huì)者熱烈討論。中國(guó)科學(xué)院院士周孝信指出，“負(fù)荷調(diào)度”與過去已有的“需求側(cè)管理”最大的不同在于變被動(dòng)控制為積極管理，是對(duì)電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)的擴(kuò)展。由于其不僅管理電源，還管理負(fù)荷，可稱為新一代能量管理系統(tǒng)。

　　清華大學(xué)教授孫宏斌在報(bào)告中對(duì)新一代能量管理系統(tǒng)進(jìn)行了深層剖析，他指出，“源”（包括電源和負(fù)荷）的協(xié)同性和“網(wǎng)”的自愈性，是智能電網(wǎng)亟待解決的兩個(gè)重要科學(xué)問題，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建的智能電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)，將成為未來(lái)電網(wǎng)的“神經(jīng)中樞”。 

　　信息技術(shù)和電力技術(shù)的深度融合是關(guān)鍵

　　程時(shí)杰認(rèn)為，就技術(shù)層面而言，最主要的是解決信息技術(shù)與電力技術(shù)的全方位融合。他介紹說，當(dāng)前對(duì)電力信息的檢測(cè)手段已經(jīng)具備，難點(diǎn)在于各種非電信息，比如風(fēng)電和光伏發(fā)電場(chǎng)周圍的氣象信息，輸電環(huán)境中的溫度、壓力等非電量信息，以及配用電過程中的用戶需求響應(yīng)信息等，對(duì)這些信息的監(jiān)測(cè)與數(shù)據(jù)挖掘?qū)τ跇?gòu)建智能電網(wǎng)非常重要。

　　武漢大學(xué)教授孫元章在實(shí)驗(yàn)室里建成了一個(gè)微電網(wǎng)系統(tǒng)。據(jù)介紹，該系統(tǒng)可對(duì)電量和非電量作出測(cè)量，并將數(shù)據(jù)直接連上互聯(lián)網(wǎng)。他認(rèn)為，這種物理模擬和數(shù)字模擬的結(jié)合，將是未來(lái)智能電網(wǎng)不可缺少的。與會(huì)專家還探討了微電網(wǎng)和主干電網(wǎng)之間的相互作用。

　　輸電線路的超導(dǎo)化和光纖化也是論壇熱點(diǎn)之一。中科院電工研究所研究員肖立業(yè)介紹了超導(dǎo)直流輸電技術(shù)的最新進(jìn)展，他指出，未來(lái)交流主干網(wǎng)將向直流電網(wǎng)轉(zhuǎn)變，超導(dǎo)直流輸電將成為主要輸電技術(shù)。清華大學(xué)教授夏清舉電力特種光纖的應(yīng)用為例，認(rèn)為電網(wǎng)將來(lái)不但能輸送能源，而且將成為信息傳送的主要載體，以光纖同時(shí)傳輸電力和信息將從物理層面促進(jìn)信息流和能量流的融合。

　　中國(guó)工程院院士孫優(yōu)賢認(rèn)為，信息和電力的融合不僅在技術(shù)層面，還需要理論上的創(chuàng)新。比如對(duì)智能電網(wǎng)的信息流與能量流自身動(dòng)態(tài)規(guī)律和相互作用機(jī)理的研究，就需要廣泛吸取信息科學(xué)、控制科學(xué)與電力系統(tǒng)等學(xué)科的最新成果。

　　構(gòu)建適合中國(guó)的智能電網(wǎng)模式

　　中國(guó)未來(lái)智能電網(wǎng)究竟應(yīng)是分布式還是集中式？這一涉及電網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)的深層次問題引起了與會(huì)專家的熱烈討論，并達(dá)成基本共識(shí)：未來(lái)智能電網(wǎng)形態(tài)既不完全是分布式的，也不完全是集中式的，而是“有分布有集中”：不能本地處理的問題將集中處理，能本地處理的問題則會(huì)變得更加分布。

　　湖南大學(xué)教授曹一家提出了電網(wǎng)自愈控制的理論和技術(shù)框架，他認(rèn)為，“智能電網(wǎng)更強(qiáng)調(diào)電力、信息和控制三者的集成與融合，以信息流控制能量流，使電網(wǎng)具有自愈的能力”。西安交通大學(xué)教授榮命哲和華北電力大學(xué)等單位就輸電通道的自愈控制技術(shù)進(jìn)行了探討，并提出，電力輸送通道中的設(shè)備如果不能自愈，電網(wǎng)就不能自愈，因此必須從電力設(shè)備本身加強(qiáng)環(huán)境感知能力。

　　家庭用戶作為電力市場(chǎng)的終端要素同樣不容忽視。中科院自動(dòng)化所和中科院沈陽(yáng)自動(dòng)化所分別運(yùn)用基于復(fù)雜系統(tǒng)理論的人工系統(tǒng)方法和基于先進(jìn)計(jì)量的AMI方法，對(duì)用戶用電需求響應(yīng)進(jìn)行了建模和仿真，并據(jù)此構(gòu)建預(yù)測(cè)模型。天津大學(xué)王成山教授則對(duì)用戶側(cè)的微網(wǎng)系統(tǒng)展開了前期研究，并獲得初步成果。

　　國(guó)家基金委政策局負(fù)責(zé)人表示，會(huì)后將在研討基礎(chǔ)上進(jìn)一步形成學(xué)術(shù)綜述和戰(zhàn)略研究報(bào)告，為下階段基金委在智能電網(wǎng)領(lǐng)域的項(xiàng)目資助部署提供指導(dǎo)，并為國(guó)家戰(zhàn)略決策提供建議。