IEEEPES(Instituteof Electricaland Electronic Engineers Power&Energy Society，電氣與電子工程師學會電力與能源協(xié)會)大會每年舉辦一次，旨在交流電力與能源領(lǐng)域最新的發(fā)展現(xiàn)狀與研究進展，并就該領(lǐng)域發(fā)展方向和熱點問題進行廣泛的交流與探討。IEEEPES2016年會員大會(General Meeting)于7月17日～21日在美國波士頓召開。共有來自世界各地的3400多名電氣與電子領(lǐng)域的研究人員和工程師參會，會議規(guī)模為歷屆之最，是世界范圍內(nèi)電力工業(yè)界與學術(shù)界的一次盛會。
IEEEPES2016年會以“為電網(wǎng)現(xiàn)代化鋪路”為主題。將21世紀新技術(shù)與20世紀的傳統(tǒng)電網(wǎng)相結(jié)合，建設(shè)智能電網(wǎng)，實現(xiàn)電網(wǎng)現(xiàn)代化，是IEEEPES2016年會主題的背景。
電力供應(yīng)在100多年以前就出現(xiàn)了。居民區(qū)和鄰近企業(yè)最開始是通過短程直流線路供電。在19世紀末引入了交流輸電，可以利用更高的電壓從遙遠的發(fā)電廠向用戶傳輸電力。交流電網(wǎng)最高的電壓等級在歐洲是400千伏，在遠東各國多為550千伏，而在美洲是550千伏和765千伏。一些國家如美、意、日和前蘇聯(lián)等國曾經(jīng)期望采用特高壓1150千伏的電壓等級，而且一些試驗線路也已經(jīng)建成并投入運營，但由于技術(shù)和經(jīng)濟的原因，都放棄和淘汰了特高壓交流(UHVAC)這一電壓等級。
如今的電力基礎(chǔ)設(shè)施已難以滿足重組后電力市場的要求，也不能滿足信息化社會下不斷增長的電力需求和比例不斷提升的可再生能源發(fā)電并網(wǎng)需求。此外，電網(wǎng)擴建和維護以至于升級改造的巨大投資亦遭受嚴重挑戰(zhàn)，現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施面對各種各樣安全威脅時已變得更加脆弱。交流同步電網(wǎng)向更大規(guī)模發(fā)展所帶來的優(yōu)勢逐漸減少，而安全風險卻愈來愈大，尤其對于規(guī)模不斷增加的互聯(lián)電網(wǎng)而言，電能通過超遠距離的互聯(lián)交流系統(tǒng)進行跨區(qū)域傳輸導致的電網(wǎng)低頻振蕩、電壓質(zhì)量和潮流控制等安全穩(wěn)定問題逐漸突出，甚至發(fā)生連鎖性大停電事故的風險也劇烈增加。面對電網(wǎng)發(fā)展和安全的嚴峻形勢，以及當下充分利用可再生能源、改善大氣環(huán)境、緩解能源危機的社會政治經(jīng)濟要求，必須對20世紀逐步發(fā)展壯大的傳統(tǒng)現(xiàn)有交流(AC)電網(wǎng)進行升級改造。
如何對AC電網(wǎng)進行升級改造，面臨兩個完全不同的選擇：一是走20世紀電網(wǎng)電壓升級改造的傳統(tǒng)老路。將現(xiàn)有國家500千伏超高壓(EHVAC)電網(wǎng)主網(wǎng)架升級改造為1100千伏EHVAC電網(wǎng)主網(wǎng)架，“建設(shè)以UHVAC主網(wǎng)架為基礎(chǔ)的智能電網(wǎng)”。二是采用21世紀出現(xiàn)的柔性交流輸電系統(tǒng)(FACTS)和高壓直流輸電(HVDC)電力電子等新技術(shù)。無須對500千伏(400千伏)EHVAC電網(wǎng)進行電壓升級，而是在EHVAC電網(wǎng)基礎(chǔ)上覆蓋由VSC—HVDC與LCC—HVDC組成的柔性HVDC網(wǎng)絡(luò)，以適應(yīng)大量水力、太陽能和風力等可再生能源的安全和持續(xù)接入以及特大功率電力傳輸?shù)男枰＿@就是當今歐美各國正在建設(shè)的含有大功率電能高速公路的現(xiàn)代化電網(wǎng)——智能電網(wǎng)，又稱超級電網(wǎng)，成為年會上專家們關(guān)注的熱點。智能電網(wǎng)技術(shù)是實現(xiàn)經(jīng)濟持久增長、國家安全穩(wěn)定、未來階段能源可持續(xù)發(fā)展的最終推動力。
圍繞“為電網(wǎng)現(xiàn)代化鋪路”主題，IEEEPES2016年會共發(fā)布了1019篇論文。這些論文基本上覆蓋了建設(shè)現(xiàn)代化電網(wǎng)——智能電網(wǎng)的全部技術(shù)，其主要內(nèi)容包括兩大部分：一是智能電網(wǎng)技術(shù)的研究和應(yīng)用，二是傳統(tǒng)AC電網(wǎng)主網(wǎng)架升級改造途徑研究。經(jīng)粗略統(tǒng)計，在發(fā)布的1019篇論文中，中國學者發(fā)表的論文還比較多，約占年會論文總數(shù)的15%左右。在中國學者發(fā)表的百余篇論文中沒有一篇論述中國UHVAC輸電規(guī)劃、建設(shè)和運行經(jīng)驗的論文。
從本次年會開幕式的主旨演講和發(fā)布的1019篇論文可以看出，專家們一致認為，長期以來，人們?yōu)殡娏δ茉葱袠I(yè)建立起來的電力系統(tǒng)都以遠離終端消費者、集中、封閉的方式運行，即使是新能源(太陽能、地熱能、風能、海洋能、生物質(zhì)能等)，也主要采用傳統(tǒng)的集中、大規(guī)模發(fā)展方式，造成了大量的棄風、棄光，并給電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行帶來新的風險，同時，也限制了新能源發(fā)展空間，成為實現(xiàn)電網(wǎng)現(xiàn)代化的主要障礙。當前電力系統(tǒng)正經(jīng)歷巨大的變化，導致這種變化的因素很多，例如可再生能源的大規(guī)模接入，日益老化的資產(chǎn)，對能源效率的要求提高，能源市場自由化后市場主體倍增從而對系統(tǒng)脆弱性的日漸擔憂等。由于運營復雜性的增加，需要為了電網(wǎng)的安全、經(jīng)濟及運行效率而引入更多智能，從而出現(xiàn)了“智能電網(wǎng)”的概念。
以“為電網(wǎng)現(xiàn)代化鋪路”為主題召開的IEEEPES2016年會，是打破傳統(tǒng)障礙，開創(chuàng)電網(wǎng)現(xiàn)代化新局面的一次重要學術(shù)會議?？v覽年會公布的1019篇論文可知，世界各國業(yè)界同仁和專家學者對實現(xiàn)電網(wǎng)現(xiàn)代化的目標、方向及實施戰(zhàn)略有如下共識：
其一，建設(shè)好智能電網(wǎng)的核心——配電系統(tǒng)，為電網(wǎng)現(xiàn)代化鋪路。配電網(wǎng)是新興智能電力系統(tǒng)的核心，配電系統(tǒng)運營商所扮演的角色正面臨一場真正的革新。將可再生能源、分布式電源和智能電網(wǎng)技術(shù)整合入電網(wǎng)以提高電網(wǎng)可靠性并滿足能源和環(huán)境的要求，是為電網(wǎng)現(xiàn)代化鋪路的重要基石。
事實上，歷史上還沒有為大量發(fā)電機組(分散或分布式電源)而設(shè)計配電系統(tǒng)。IEEEPES2016年會上的一些論文提出，將數(shù)以百萬計的各種類型分布式資源接入電網(wǎng)并能實時優(yōu)化運行，使50%以上間歇式可再生能源滲透的同時，最大限度地降低成本和解決安全性、經(jīng)濟性的挑戰(zhàn)，是實現(xiàn)電網(wǎng)現(xiàn)代化重大的新興技術(shù)，也是電網(wǎng)現(xiàn)代化的重要基石。
其二，以柔性HVDC技術(shù)對電網(wǎng)主網(wǎng)架升級改造，是實現(xiàn)電網(wǎng)現(xiàn)代化的重大關(guān)鍵戰(zhàn)略。輸電系統(tǒng)以及由其組成的電網(wǎng)主網(wǎng)架，因其在確保電力供需平衡和整個系統(tǒng)安全中的作用而被視為電力系統(tǒng)支柱，已經(jīng)裝備有非常復雜的控制和監(jiān)測系統(tǒng)，但現(xiàn)有電網(wǎng)中的大多數(shù)設(shè)備均擁有大約40年的設(shè)計壽命，大量重大投資都要求對基礎(chǔ)設(shè)施進行起碼的更新和升級改造，IEEEPES2016年會上的一些論文提出，最有效的方式是在計劃和執(zhí)行此更新時，將創(chuàng)新技術(shù)和方案應(yīng)用融合進去。
為改造傳統(tǒng)電網(wǎng)長期累積的缺陷，適應(yīng)可再生能源滲透，提高大電網(wǎng)的可靠性，迎接傳統(tǒng)電網(wǎng)安全性和經(jīng)濟性的挑戰(zhàn)，完全沒有必要在現(xiàn)有AC電網(wǎng)上再覆蓋一個更高電壓等級的AC電網(wǎng)，而以先鋪的柔性HVDC(VSC—HVDC和LCC—HVDC)技術(shù)建設(shè)超級電網(wǎng)(Supergrid)，是實現(xiàn)電網(wǎng)現(xiàn)代化的頂層戰(zhàn)略，當然應(yīng)該是國家或國內(nèi)區(qū)域主電網(wǎng)升級改造的主流舉措。
超級電網(wǎng)是將現(xiàn)有的區(qū)域同步電網(wǎng)和規(guī)劃的可再生能源發(fā)電連接起來，將電能傳輸?shù)饺魏涡枰牡胤降奈磥黼娋W(wǎng)。這個電網(wǎng)的愿景還要消除擁塞的問題和在間歇性能源條件下跨區(qū)域平衡負載。它也被稱為超級電網(wǎng)或國家電網(wǎng)，是電網(wǎng)現(xiàn)代化的根本標志。當前世界各國制定的超級電網(wǎng)和輸電規(guī)劃都鋪用高效、先鋪的柔性HVDC(VSC—HVDC和LCC—HVDC)和FACTS技術(shù)。(作者系原國電通信中心主任)
