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科学基金布局未来智能电网

2018-09-14 08:00作者:网络整理来源:网络整理浏览次数:

科学基金布局未来智能电网

——第62期“双清论坛”侧记


科学基金布局未来智能电网

 

未来智能电网不同于产业界所理解的智能电网。未来智能电网具有独立思考判断能力,能在非人工干预下实现资源配置最优、最经济、高效,而且运行安全、可靠。虽然学术界对其尚未达成共识,但从为国家战略决策提供建议出发,科学基金开始在未来智能电网领域部署项目,引导科学家们进行相关研究。

 

□本报记者 成舸 李浩鸣

 

近日,由国家自然科学基金委工程与材料科学学部、信息学部、管理学部和政策局共同主办,湖南大学承办的第62期“双清论坛”在长沙举行。

 

此次论坛的宗旨是根据国内外智能电网的研究现状和发展趋势,结合我国现有的研究基础,针对我国未来智能电网的内涵、发展方略、关键的科学问题、重点发展方向等迫在眉睫的问题进行探讨,研讨智能电网领域的发展动态、前沿科学和关键技术问题,凝练出未来5至10年我国在该研究领域发展中急需关注和解决的基础科学问题以及重点支持的研究方向。

 

来自全国的70余位院士、专家围绕此次论坛主题“面向未来的智能电网基础理论和关键技术”作了39场学术报告。与会者从物理层、能量层、信息层等多个层面对未来智能电网模式及“发、输、配、用、储”诸环节进行了多学科充分研讨。本届论坛主席之一、中国科学院院士、华中科技大学教授程时杰认为,“智能电网研究只有方向,没有终点”。

 

“并网与用电”两端研究亟待加强

 

最近数月,甘肃酒泉等地接连出现风力发电“脱网”事故,对西北电网的运行造成严重影响,引起了论坛与会专家的高度关注。程时杰指出,风能和光伏等大规模可再生能源的并网,对传统电网的接纳能力提出了挑战,需作为科学问题认真研究。据华中科技大学教授袁小明介绍,目前国际上相关研究还处于初始阶段,其所在课题组对风电在时间上的波动性和空间上的互补性问题进行了深入分析,并建立了预测模型。

 

电网面临的另一大挑战来自电动汽车。与会专家普遍认为,未来将大量出现的汽车充放电设施必将对电网造成冲击,此外汽车用动力电池本身也可以作为一种新的储能装置,这都将给传统电网带来深刻影响。湖南大学教授王耀南介绍了对电动汽车与电网互动的理论和关键技术的研究成果,为未来研发互动设备和设施奠定了基础。

 

能量管理:电网调度新思维

 

作为电网的“神经中枢”,电网调度在本届论坛上备受关注。据中国科学院院士王锡凡介绍,过去通常认为发电是可控的,而负荷不可控,因此主要采用调度发电机组的开停和出力来满足预测的负荷需求。但当大量风电、光电等并入电力系统时,发电本身的出力变得不可控了。因此,在没有廉价大规模储能装置的情况下,“我们不仅要调度发电,同时还应调度负荷”。王锡凡院士提出的“负荷调度”思想引起了与会者热烈讨论。中国科学院院士周孝信指出,“负荷调度”与过去已有的“需求侧管理”最大的不同在于变被动控制为积极管理,是对电网能量管理系统的扩展。由于其不仅管理电源,还管理负荷,可称为新一代能量管理系统。

 

清华大学教授孙宏斌在报告中对新一代能量管理系统进行了深层剖析,他指出,“源”(包括电源和负荷)的协同性和“网”的自愈性,是智能电网亟待解决的两个重要科学问题,在此基础上构建的智能电网能量管理系统,将成为未来电网的“神经中枢”。

 

信息技术和电力技术的深度融合是关键

 

程时杰认为,就技术层面而言,最主要的是解决信息技术与电力技术的全方位融合。他介绍说,当前对电力信息的检测手段已经具备,难点在于各种非电信息,比如风电和光伏发电场周围的气象信息,输电环境中的温度、压力等非电量信息,以及配用电过程中的用户需求响应信息等,对这些信息的监测与数据挖掘对于构建智能电网非常重要。

 

武汉大学教授孙元章在实验室里建成了一个微电网系统。据介绍,该系统可对电量和非电量作出测量,并将数据直接连上互联网。他认为,这种物理模拟和数字模拟的结合,将是未来智能电网不可缺少的。与会专家还探讨了微电网和主干电网之间的相互作用。

 

输电线路的超导化和光纤化也是论坛热点之一。中科院电工研究所研究员肖立业介绍了超导直流输电技术的最新进展,他指出,未来交流主干网将向直流电网转变,超导直流输电将成为主要输电技术。清华大学教授夏清举电力特种光纤的应用为例,认为电网将来不但能输送能源,而且将成为信息传送的主要载体,以光纤同时传输电力和信息将从物理层面促进信息流和能量流的融合。

 

中国工程院院士孙优贤认为,信息和电力的融合不仅在技术层面,还需要理论上的创新。比如对智能电网的信息流与能量流自身动态规律和相互作用机理的研究,就需要广泛吸取信息科学、控制科学与电力系统等学科的最新成果。

 

构建适合中国的智能电网模式

 

中国未来智能电网究竟应是分布式还是集中式?这一涉及电网体系结构的深层次问题引起了与会专家的热烈讨论,并达成基本共识:未来智能电网形态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”:不能本地处理的问题将集中处理,能本地处理的问题则会变得更加分布。

 

湖南大学教授曹一家提出了电网自愈控制的理论和技术框架,他认为,“智能电网更强调电力、信息和控制三者的集成与融合,以信息流控制能量流,使电网具有自愈的能力”。西安交通大学教授荣命哲和华北电力大学等单位就输电通道的自愈控制技术进行了探讨,并提出,电力输送通道中的设备如果不能自愈,电网就不能自愈,因此必须从电力设备本身加强环境感知能力。