“全球能源領域正面臨新一輪深刻變革，其中電力的轉型升級是能源變革的核心與關鍵。”日前，以“能源轉型與電力可持續發展”為主題的第十一屆電力系統技術國際會議在廣州召開，中國電機工程學會理事長鄭寶森在發言中指出，推動能源發展清潔化、低碳化、智能化成為世界能源變革轉型的戰略方向。
推進電力轉型升級，電力行業任重道遠。近年來，我國電力行業積極落實國家戰略部署，不斷加大科技投入，並聯合相關科研院所開展產學研合作，提升自身科技創新能力和整體技術水平，孕育出一大批具有自主知識產權和世界先進水平的科技成果。
如今，以中國科學院電工研究所等為代表的科研機構和華南理工大學等高校正與以國家電網為首的電力企業尋求進一步深入合作，將更多實驗室裡的前沿技術引入市場。
電力轉型新路徑
能源工業是經濟發展的動力和血脈，無論發達國家還是發展中國家都把能源發展和安全擺在重要的戰略位置。特別是當前宏觀經濟正面臨著轉型升級的重大挑戰，建立清潔低碳、安全高效的現代能源體系意義重大。
目前，中國已經成為全球最大的清潔能源生產國和消費國。來自國家能源局發佈的全國電力工業統計數據顯示，截至2018年9月底，中國發電裝機容量18.65億千瓦，其中風電1.76億千瓦、太陽能發電1.65億千瓦，核電0.39億千瓦，清潔能源總計7.45億千瓦，佔比約40%。
隨著全球新一輪科技革命、產業革命的加速推進，用戶端分佈式能源和能源互聯網的興起，構建新一代電力系統成為新時期的要求。華南理工大學副校長朱敏指出，電力系統中高比例可再生能源、高比例電力電子裝備、多能互補綜合能源、物理信息深度融合的智能電網和能源互聯網是新一代電力系統的主要技術特徵。基於可再生能源和清潔能源、骨幹電網與分佈式電源相結合、主幹電網與局域網和微網結合，實現了可持續的綜合能源電力發展新模式。
當前，推動能源清潔低碳轉型是世界各國普遍選擇，為此，國家電網有限公司也將“再電氣化+新一代電力系統”作為電力轉型的重要路徑。鄭寶森表示，在能源轉型中，充分而深入的電氣化是關鍵要素。而再電氣化體現為風電、太陽能等新能源電力供應占一次能源供應比重加快提升，化石能源轉化為電力的比重進一步增加，高效配置清潔能源的智能電網快速發展，電能消費更泛在、更深入、更智慧替代化石能源消費等。
朱敏還表示，當前構建美好家園要求低碳產業發展，實現能源轉型是電力工程師面臨的現實任務，許多課題、難題和未知的領域都需要研究解決。
層出不窮新技術
美國國家工程院院士、伊利諾伊理工大學教授Mohammad Shahidehpour認為，現代電力系統本質上是典型的物理控制系統，其進程越來越依賴於先進的信息和通信技術，用來管理分散的資源和負載。其中，先進的信息通信技術將有助於電力系統更加智能化發展。
中國南方電網有限責任公司副總經理劉啟宏談及公司主要技術進展和創新成果表示：“電力系統創新已進入新的發展階段，加強電力系統技術前沿領域的國際交流與合作，推動能源轉型與電力可持續發展是我們共同的選擇。”
近年來，南方電網已建成全國首個風光柴儲中壓海島智能微電網、“互聯網＋”智慧用電能源綜合示範小區，成功研製和推廣應用變電站巡檢機器人、全自動巡檢大型無人機等“機器代替人”技術。“未來，我們還將繼續推動科技創新，構建綠色低碳與經濟社會發展協同的電力能源系統。”劉啟宏說。
頻發的各種自然災害和人為襲擊正威脅著電力系統的安全可靠運行，恢復力已經成為電力系統發展的必然要求。具有恢復力的電網被稱為“彈性電網”，其以應對小概率—高風險極端事件為目標，在事前可以預防，事中能及時抵禦，事後能夠迅速恢復。
為此，西安交通大學電氣工程學院副教授李更豐團隊開展了應對極端災害事件的彈性電力系統研究，並建立了故障模型。在主動配電網快速恢復方面，團隊制定了以快速恢復為目標的微網劃分策略、多微網運行策略以及考慮人為攻擊的元件強化策略；在主網層面，團隊提出了三階段恢復力評估體系，全面反映電力系統事前、事中、事後的不同響應能力。
“‘彈性電網’還面臨著許多技術上的挑戰。”李更豐指出，配電自動化、保護系統的更新、極端事件下穩定的控制與通信系統等都有待提升。
2018年，中國科學院電工研究所海洋能發電研究部研究員彭愛武團隊成功研製了世界上第一臺點吸收式液態金屬磁流體波浪能發電海試樣機，在南海完成了實海況測試。“該技術解決了傳統波浪能發電系統中波浪和發電系統阻抗特性不匹配的關鍵問題，具有高效、緊湊、經濟和快速移動的顯著特點。”研究部成員劉保林告訴《中國科學報》記者。
不難發現，電力企業在努力開拓新技術，相關高校和科研院所也在以自己的方式破解電力技術難題，而市場則是技術最好的“檢測場”。
應用市場新嘗試
“液態金屬磁流體波浪能發電機雖然已經過海上試驗，但投入市場應用還有不少工作需要做。”劉保林指出，一是可靠性問題，目前的試驗樣機沒有考慮複雜的海洋環境，團隊正努力提高產品的可靠性，尤其是解決颱風下的生存能力；二是技術經濟性，團隊將通過技術改進延長產品的使用壽命，降低成本，提高產品的技術經濟性以更好地面對市場。
每年的電力系統技術國際會議不僅為廣大電力科技工作者提供了與全球工程師交流學習的機會，也搭建了一個精誠合作的平臺，讓更多電力領域的科研成果可以早日投入應用市場。
11月24日，南方電網建設的世界首個千米深井接地極驗證試驗結束，經過全方位測試，對比分析各項性能參數，試驗正式宣佈成功。
“接地極是直流輸電系統的重要組成部分，在特定方式下系統需要將大地作為迴路來擴散電流，而接地極則是電流輸入大地的通道。傳統的接地極一般採用水平佈置，佔地接近一平方公里。”南方電網科學研究院董事長饒宏說，“我們把水平接地極變成垂直的，向地下深入千米，既可以大規模節約土地資源，又能提供更為安全可靠、環境友好的運行方式。”
饒宏表示，南方電網世界首個千米深井接地極驗證試驗，有效檢驗了工程設計與施工質量，更實現了技術工程應用的轉化，為後續直流工程設計提供了一種新的技術方案。此外，團隊還研發出一套光纖在線監測系統，實時監測井下電氣設備周邊的溫度變化，有效解決測溫光纜的密封問題並實時對溫度進行監控，保障設備運行安全。
傳統電網以交流電為主導，但未來需要接受直流、高頻等不同物理形態的電流，為此，電網從技術上需要進行升級，這給電力行業帶來了新的挑戰，南方電網率先作出了嘗試。
原標題:電力轉型升級： 科技創新“快馬加鞭”
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