新一代电力系统与能源互联网的内涵与发展趋势

SNEC第十三届（2019）国际太阳能光伏与智慧能源（上海）论坛在上海开幕。在6月4日进行的第三届能源互联网技术与应用高峰论坛上，中国科学院院士、中国电力科学院研究院名誉院长周孝信院长以“新一代电力系统与能源互联网”为题发表主旨演讲。

以下为发言实录：

周孝信：谢谢赵老师，尊敬的各位领导，各位专家，早上好！

今天我的题目改一下“新一代电力系统与能源互联网”，我着重讲电力系统。新一代电力系统的内涵发展与趋势，我们7、8年前提出了三代电网的概念，分析了国内外电网发展的历史和主要的特征，划分为三代。基本上来讲50年一代，上世纪两代，本世纪前50年一代，就是所谓第三代电网。主要的特征就是可再生能源要占主导，再就是发展模式上骨干电源和分布电源要结合，要并举。主干电网和微网、局部的电网要结合，这是适应新的要求，包括应对环境和气侯变化造成的发展模式。

新世纪以来我们有两大推动力，一个是高比例可再生能源大力发展，再一个信息技术、互联网技术的发展。推动了第三代电网，我现在叫新一代电力系统的发展。主要特征，刚才已经说了，可再生能源优先，多元能源结构，集中、分布并举，供应模式、还有多能互补，高效节约的用能方式，再就是给社会提供综合服务。

我们的研究是这样，要衡量这样一个系统，新一代的电力系统，它有哪几个关键的指标。我们把一些电力的指标和能源系统的指标结合在一起，就是五个指标，下面分别介绍一下。

第一，非化石能源在一次能源消费中占比。我们很快要实现15%非化石能源的比例，今年我们到了14.6%的，指标肯定可以完成。这个是比例的情况，其中绿颜色的曲线就是非化石能源比重的变化，我们希望到2050年是50%，黑的颜色是煤炭，煤炭目前是60%几，去年已经突破60%了，低于60%，希望逐步降低到2050年20%。蓝颜色的油气基本上保持不动，石油要降下来，天然气要上升。

第二，指标非化石能源发电量，在总发电量中的比重，这个数非常重要，如果这个不能实现，我们的能源变革目标很难完成。我们希望到50%，去年是30%，还有十年的时间，能不能到50%，现在看来要加倍努力。2050年更高，到78%。

第三，电能在终端能源消费中的比重。我们现在，包括全世界的范围都是比较低的，美国20%几，为什么发达国家比较清洁，他们油漆比例比较高，我们没进入油气为主的时代，直接进入到用气为主的时代，逐步提高到43%，有的研究更高一些。

第四，能源系统的总效率。电力系统和能源系统是相关的，电力效率的提高对能源的贡献是有效的。红颜色是这样，在这个基础上，我们把终端消费的效率大幅度提高，包括经济结构的变化，这样可以提高经济50%，这个比例是非常非常高的。

第五，二氧化碳的排放。讲的是能源系统，蓝颜色是能源系统，我们希望在2025、2030年达到峰值。红颜色线指的是电力系统，指的是燃煤发电、天然气发电，它们的排放加起来就是红颜色的，总的来讲是30几一吨，到2050年降到15已吨，比例降30%左右。黑颜色的曲线是煤炭的，这两个曲线之间的差就是燃气。

这个是非化石能源占比在一次能源中的比重，这个主要来自于电力。我们过去叫一次电力，这部分电力叫一次电力，就是水电、核电、太阳能电，发的电叫一次电力。把这个电力转换成标准煤，和总的化石能源消费占比，就是我们现在所说的非化石能源的一次能源消费中的占比。2015-2018年，三年算下来和整个社会的非化石能源占比差一点点，90%的非化石能源靠电力提供，一次电力提供的。其中主要是可再生能源的建立，包括核电。这是第一部分发展的趋势。

二、新一代电力系统。

第三代技术上有哪些突出的体征：第一，高比例再生能源电力系统、高比例电力电子装备电力系统、多能互补的综合能源电力系统、信息物理融合的智慧能源电力系统。我们要在整个能源系统的智慧发展中起一个关键的作用。

2030年非化石发电量占49%，可再生能源发电量占40%，2050年非化石能源电量占78%，可再生是67%。中间差10%左右是核电，核电在未来的能源系统中会占9-10%的电量，就是核电的贡献。

这个是高比例电力电子装备。从输电到配电到用电，都是体现了这样一个特征。这张图在书店里面我们这些年建设的特高压直流输电、西电东送的工程图。

多能互补，提出两个概念，一个是源端基地综合能源系统，第二终端消费综合能源电力系统。为什么提源端基地？因为源端西北、西南是国家最丰富的可再生能源基地，如果他们全部大量发电，除了本地用以外，主要是东送。这个资源没有得到充分利用，因为东送的能力没有那么大。怎么办？在西南部发展本地的利用，包括综合利用，第二要电解制氢、制甲烷，变成气体、液体能够传输、储存的，应对高比例可再生能源的系统，跨际的长时间的波动，这个波动很难解决，常规的储能设备是不行的，也就一天两天的时间，包括抽水系统也是一样。解决长时间的波动，自然界的变化就很难预测了，这个波动靠什么？靠液体，靠氢，靠甲烷，靠甲醇这样一些东西，这些东西都可以从可再生能源技术。终端消费综合能源，这个大家都很熟悉了。

三、能源互联网。

里夫金的书我早旧看过了，最近我重新翻了翻，我归纳了三点，从思维方式上他的一些观点，不一定对。第一，生产要素配置的分散化和协同化，第二管理交易模式的扁平化和去中心化，第三消费供给的一体化和网络化。这个理念是不是这样？我一边读一边想，写了这个东西，不一定对。他来指导我们智慧能源+互联网。

我们智能电网搞了很多年，现在又提能源互联网是什么关系？我概括为一个公式，能源互联网等于智能电网+多能互补，实现能源产业形态的互联网化。我认为它是核心。又提到物联网，前几年工业物联网等等，物联网是个什么？是在能源互联网的基础上+能源的万物互联，这个万物包括人。从控制分析模式上，数据驱动的智能化，我们过去是模型驱动主要，现在引入数据驱动，这个不一样。物联网大量的数据分析，数据传输，最后全面感知，可靠传输，智能处理，最后得出一些模型，这个模型是数据驱动的，不是我们过去意义的模型，这是我的理解。

我们做这个目的是什么？是要支持能源系统更高水平的价值创造，没有这一条所有的钱就白花，所有的努力白费，一定要给整个链条里面各个环节都带来好处，带来很明确的实实在在的价值的创造，要用户有体验感、获得感，没有体验感、获得感也是白做。

能源互联网核心目标的认识，我们搞电力人的认识。第一，要最大幅度提高能源综合利用效率，这是我们的贡献，我们做电力对整个社会的贡献就是这个。第二，最大限度开发利用可再生能源，这是必须的，如果没有这一条，系统做得再好，做先进，控制、信息做得再好，也不行，也满足不了现在时代的要求，所以这一条也是必须的。第三，为终端用户体就便捷可靠优质的综合能源服务，这是新要求。第四推动装备产业技术发展。

无互联网思维审视和改造传统电力系统，传统电力系统具有天然的网络化基本特征。首先是分散化布局的电源结构和大规模互联的输配网络，本身就是个互联网。关于用电早已实现“即插即用”，这确实搞计算机系统他们奋斗了很多年，才实现现在的互联网。我们几十年前就实现了，这个优势对电力系统和其他的系统不同点就在这里。

传统电力系统有局限，首先是多能互补，多能协同我们没有做。第二点以用户为中心，信息对称、双向互动不够。第三供需分配，系统扁平，这个发展趋势，我们现存的管理、调度、控制是不适应的。第四，市场化运作的模式也不能是新的发展，要新的技术。这个是局限性。

刚才讲用户用电即插即用，我试想将来的分布式电源也应该做到即插即用，这个也可以实现的，靠信息技术可以实现。能源互联网改造传统，以互联网思维改造传统电力系统，我们要建设这样一个能源互联网，构建第三代电力系统关键的步骤。

这是国家电网的目标，这个目标从今年年初提出以来，得到社会广泛的赞誉和响应，我觉得这个实际上是体现了互联网的思维一些具体的落实，特别是讲的泛在电力物联网这点，我觉得这个大家都在努力来做，包括国家电网的各个省，都在批方案，都在具体落实，这个我想是一个很大的推动。