“大智物云移+新能源”時(shí)代，面對(duì)新能源大規(guī)模接入，智能電網(wǎng)有哪些作為？基于特高壓輸電的技術(shù)創(chuàng)新，對(duì)用戶側(cè)的互動(dòng)新需求、新模式、新技術(shù)，當(dāng)如何綢繆？本刊日前采訪了英國(guó)首相科技理事會(huì)能源工作主席、英國(guó)皇家工程院院士麥克˙斯德林。他結(jié)合歐洲的情況分析認(rèn)為，大規(guī)模接入新能源需要以大范圍電網(wǎng)互聯(lián)為基礎(chǔ)，并統(tǒng)籌考慮儲(chǔ)能技術(shù)。在與用戶側(cè)進(jìn)行互動(dòng)時(shí)，第三方的智能化方案需要兼顧電網(wǎng)與用戶訴求，智能電網(wǎng)的本質(zhì)是優(yōu)化對(duì)系統(tǒng)和用戶的控制能力。

電網(wǎng)互聯(lián)帶來(lái)新機(jī)會(huì)

《能源評(píng)論》：在第三次工業(yè)革命時(shí)代，以風(fēng)電、光伏為代表的新能源蓬勃發(fā)展。從歐洲的經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，針對(duì)新能源的波動(dòng)性，如何能做到平衡電網(wǎng)安全與用戶需求？

麥克˙斯德林：歐盟制定的目標(biāo)是，到2020年可再生能源占比將達(dá)到20%。歐洲議會(huì)今年提出，將2030年的目標(biāo)由原來(lái)的27%提升至35%。要應(yīng)對(duì)新能源發(fā)電量不斷提升，以及越來(lái)越多的電網(wǎng)波動(dòng)性問題的辦法只有兩個(gè)：一是增加基礎(chǔ)的電力供應(yīng)容量，二是對(duì)用戶端進(jìn)行控制。如何將可再生能源的不斷并網(wǎng)和用戶需求控制來(lái)結(jié)合起來(lái)，尋求到平衡點(diǎn)，是未來(lái)技術(shù)挑戰(zhàn)所在。整個(gè)過(guò)程非常復(fù)雜，這也正是發(fā)展智能電網(wǎng)的意義所在。為此，歐洲各國(guó)都意識(shí)到智能電網(wǎng)是電力行業(yè)發(fā)展的重要趨勢(shì)，在加足馬力不斷往前推進(jìn)。

《能源評(píng)論》：在輸電側(cè)增加供給能力，或者大范圍電網(wǎng)互聯(lián)，無(wú)疑會(huì)加增強(qiáng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)的底氣。在這方面，中國(guó)的特高壓輸電工程技術(shù)已經(jīng)給出了證明，您認(rèn)為，歐洲和英國(guó)的未來(lái)會(huì)怎樣？

麥克˙斯德林：互聯(lián)性的問題——需要讓更多的電源、更廣泛的地區(qū)電網(wǎng)互聯(lián)，來(lái)提供穩(wěn)定的電力供應(yīng)。中國(guó)其實(shí)已經(jīng)做到這一點(diǎn)，歐洲可能有一些問題，因?yàn)槊恳粋€(gè)國(guó)家地域比較小，所以就必須和鄰國(guó)進(jìn)行互聯(lián)。以英國(guó)為例，因?yàn)槭且粋€(gè)島國(guó)，長(zhǎng)期以來(lái)實(shí)現(xiàn)了相當(dāng)程度的國(guó)際電網(wǎng)互聯(lián)，比如在1986年就實(shí)現(xiàn)了和法國(guó)電網(wǎng)互聯(lián)，目前已經(jīng)簽約的互聯(lián)項(xiàng)目包括比利時(shí)、丹麥等國(guó)家。從數(shù)量來(lái)看，英國(guó)的需求峰值是52.7吉瓦，進(jìn)口容量達(dá)到14.2吉瓦，潛在的電網(wǎng)互聯(lián)容量為22.4吉瓦。對(duì)整個(gè)歐洲而言，目標(biāo)是到2020年所有國(guó)家電網(wǎng)互聯(lián)度要達(dá)到10%以上，到2030年要達(dá)到15%以上。

歐洲的智能電網(wǎng)，目前是以各國(guó)發(fā)展為主，很多國(guó)家已經(jīng)部署了智能電網(wǎng)的試點(diǎn)運(yùn)行，但是仍然沒有實(shí)現(xiàn)國(guó)際間的協(xié)調(diào)和互聯(lián)。一旦實(shí)現(xiàn)互聯(lián)的話，僅對(duì)英國(guó)而言，到2020年，消費(fèi)者每年就會(huì)因智能互聯(lián)節(jié)約10億英鎊，其商業(yè)前景非常廣闊。同時(shí)，增加電網(wǎng)互聯(lián)性對(duì)于新技術(shù)發(fā)展也會(huì)帶來(lái)很多機(jī)會(huì)，比如對(duì)跨地區(qū)遠(yuǎn)距離輸電的特高壓技術(shù)。因此我相信，全球能源互聯(lián)網(wǎng)也許是一個(gè)遙遠(yuǎn)的目標(biāo)，但仍然存在希望，而且發(fā)展合作組織正在發(fā)揮領(lǐng)頭的作用。

《能源評(píng)論》：如果只是在供給端簡(jiǎn)單疊加裝機(jī)，可能會(huì)使波動(dòng)加劇，或需要大量協(xié)調(diào)傳統(tǒng)能源。您認(rèn)為，還有哪些更有效更智能的解決方案和手段嗎？

麥克˙斯德林：正如您講到的，對(duì)于可再生能源的擴(kuò)張帶來(lái)的挑戰(zhàn)，如果發(fā)電端沒有有效的管理，就需要在用戶側(cè)進(jìn)行控制——尋求在用電高峰階段，減少用戶同時(shí)用電的強(qiáng)度。但用戶控制不意味著減少用戶數(shù)量，或者硬性減少其用電總量，而是給他們另外一種選擇，讓他們盡量減少在高峰期間同時(shí)用電。智能電表作為一個(gè)非常重要的科技，其更大的應(yīng)用價(jià)值就在于，它是一個(gè)教育的過(guò)程，會(huì)讓更多的家庭明白他們需要智能互動(dòng)，而且減少在高峰時(shí)間同時(shí)用電會(huì)帶來(lái)更多附加價(jià)值，比如經(jīng)濟(jì)性和節(jié)能環(huán)保等等。

儲(chǔ)能需有全局觀

《能源評(píng)論》：在智能電網(wǎng)系統(tǒng)中，儲(chǔ)能被寄予厚望。對(duì)于大規(guī)模儲(chǔ)能、分布式儲(chǔ)能（如特斯拉的Powerwall），您更看好哪個(gè)的發(fā)展前景？

麥克˙斯德林：二者沒有絕對(duì)的優(yōu)劣之分，對(duì)于智能電網(wǎng)的發(fā)展，需要把這兩個(gè)方面結(jié)合起來(lái)攜手發(fā)展。一方面，很多國(guó)家在進(jìn)行大規(guī)模集中式儲(chǔ)能的研究，比如說(shuō)液化空氣儲(chǔ)能等復(fù)雜的技術(shù)，可以提供電網(wǎng)級(jí)別的調(diào)頻調(diào)峰等服務(wù)；另一方面，微觀的或者分布式儲(chǔ)能，比如鋰電池、氫燃料電池的應(yīng)用，可以彌補(bǔ)分布式太陽(yáng)能、中等規(guī)模風(fēng)能發(fā)電的波動(dòng)性，還可以提供一些基本的家庭能源供應(yīng)。需要注意的是，無(wú)論是大規(guī)模儲(chǔ)能，還是分布式儲(chǔ)能，都是構(gòu)建智能電網(wǎng)有待解決的一個(gè)挑戰(zhàn)，核心問題是價(jià)格。一旦解決了儲(chǔ)能的成本問題，能夠?qū)崿F(xiàn)新能源的“平價(jià)上網(wǎng)”，對(duì)于電網(wǎng)的建設(shè)和運(yùn)行將起到非常大的支持作用。

《能源評(píng)論》：在有些人看來(lái)，電化學(xué)儲(chǔ)能尤其是鋰電池儲(chǔ)能會(huì)成為解決難題的“救世主”，您怎么評(píng)價(jià)？

麥克˙斯德林：當(dāng)然，研發(fā)出更大容量的電池，意味著在能量釋放方面效率會(huì)更高，但是我們需要從全局來(lái)考慮，更全面看待能源與經(jīng)濟(jì)社會(huì)的應(yīng)用發(fā)展，而不是僅僅關(guān)注分布式儲(chǔ)能技術(shù)。比如絕大多數(shù)的國(guó)家都認(rèn)為，電動(dòng)汽車是未來(lái)分布式儲(chǔ)能的發(fā)展方向，但不要忘記，電動(dòng)汽車未來(lái)供電還是應(yīng)該從大電網(wǎng)來(lái)供電。同樣的，氫能經(jīng)濟(jì)是一個(gè)非常好的概念，但是短期來(lái)講并不容易實(shí)現(xiàn)。當(dāng)下要做的仍然是建設(shè)運(yùn)營(yíng)好智能電網(wǎng)，與發(fā)電側(cè)、用電側(cè)保持良性互動(dòng)。

智能終端應(yīng)對(duì)電網(wǎng)友好

《能源評(píng)論》：您提到電動(dòng)汽車與智能電網(wǎng)的互動(dòng)，智能電網(wǎng)與新一代交通系統(tǒng)、信息網(wǎng)絡(luò)融合需要哪些條件？它對(duì)能源供應(yīng)體系會(huì)帶來(lái)哪些沖擊？

麥克˙斯德林：其實(shí)，這種融合已經(jīng)在深度進(jìn)行?，F(xiàn)在電動(dòng)汽車充電這種新型的用電方式，其容量和壓力都是前所未有之大，和此前的電冰箱、電視機(jī)的用電量給電網(wǎng)帶來(lái)的壓力完全不一樣，這對(duì)電網(wǎng)的控制系統(tǒng)是一個(gè)非常大的挑戰(zhàn)，也是分布式能源不能夠解決的問題，必須要通過(guò)智能電網(wǎng)解決。

對(duì)構(gòu)建智能電網(wǎng)控制系統(tǒng)而言，毫無(wú)疑問其基礎(chǔ)是智能電表。當(dāng)每個(gè)家庭都擁有這樣的控制節(jié)點(diǎn)的時(shí)候，如何保證一個(gè)國(guó)家成千上萬(wàn)個(gè)，甚至如中國(guó)般的幾億個(gè)控制點(diǎn)合理運(yùn)行，將成為極大的挑戰(zhàn)?；诂F(xiàn)有的控制技術(shù)，還沒有非常好的解決方案。為此，智能電表必須足夠智能化。這意味著，未來(lái)的智能電表必須要具有一定的需求側(cè)管理能力，因?yàn)殡S著行業(yè)的發(fā)展，會(huì)有大量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)需要收集和應(yīng)用。

需要強(qiáng)調(diào)的是，電網(wǎng)產(chǎn)生波動(dòng)和不穩(wěn)定是正常的現(xiàn)象，電網(wǎng)的特性就是，有可能前一兩秒我們需要往高調(diào)，后一兩秒就要進(jìn)行反向操作，所以如果控制系統(tǒng)沒有設(shè)計(jì)好，運(yùn)行不妥當(dāng)?shù)脑?，很可能就?huì)產(chǎn)生大規(guī)模的停電事故，這是我們需要著力避免的問題。在智能電網(wǎng)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面，未來(lái)方向還是應(yīng)該堅(jiān)持分級(jí)設(shè)計(jì)的模式，從每個(gè)用戶、不同地區(qū)再到國(guó)家層面逐級(jí)進(jìn)行控制。

《能源評(píng)論》：在用戶側(cè)，有些家庭已經(jīng)開始使用谷歌Home、亞馬遜Echo或其他智能終端進(jìn)行能源控制甚至管理。您認(rèn)為，面對(duì)新挑戰(zhàn)，電網(wǎng)與第三方的智能化控制系統(tǒng)應(yīng)該如何更好銜接？有哪些創(chuàng)新和改變值得期待？

麥克˙斯德林：這種終端用戶模式，對(duì)于電力公司其實(shí)是非常難預(yù)計(jì)的。目前在電力公司和用戶之間的獨(dú)立系統(tǒng)，比如像谷歌或者是亞馬遜這樣的第三方，開發(fā)出對(duì)用戶用電量分析的軟件，他們其實(shí)是基于價(jià)格的，其出發(fā)點(diǎn)就是如何減少用戶用電成本，但是對(duì)于電力公司而言，這可能并不友好。因?yàn)閷?duì)于用戶的需求，電網(wǎng)還是缺乏穩(wěn)定的預(yù)期，所以就需要這些獨(dú)立的第三方與電力公司進(jìn)行協(xié)作，能夠通過(guò)電力公司放出的價(jià)格和負(fù)荷信號(hào)，不斷進(jìn)行反饋調(diào)整。

我希望，未來(lái)的第三方能夠研發(fā)出這樣的技術(shù)：一方面，減少終端用戶成本；另一方面，對(duì)于電網(wǎng)負(fù)荷全面了解和響應(yīng)，進(jìn)而增強(qiáng)電網(wǎng)可預(yù)期性，減少電網(wǎng)負(fù)擔(dān)。

原標(biāo)題:智能電網(wǎng)本質(zhì)是優(yōu)化控制