全球能源互聯(lián)網(wǎng)比核聚變更值得期待

/全球能源互聯(lián)網(wǎng)比核聚變更值得期待在解決人類能源綠色終極來(lái)源方面,全球能源互聯(lián)網(wǎng)比核聚變更具現(xiàn)實(shí)意義。未來(lái),電力系統(tǒng)調(diào)度控制系統(tǒng)的高級(jí)形態(tài)將向多指標(biāo)自趨優(yōu),即向“智能廣域機(jī)器人〞邁進(jìn)。全球能源互聯(lián)網(wǎng)：比肩氫核聚變?能源評(píng)論?：在油價(jià)、煤價(jià)下行通道,人們似乎忘記了能源的壓力。面向未來(lái),人類應(yīng)如何認(rèn)識(shí)“能源危機(jī)和生態(tài)危機(jī)〞的挑戰(zhàn)？盧強(qiáng)：自工業(yè)革命以來(lái),人類對(duì)化石能源無(wú)休止的大規(guī)模開(kāi)采和使用,帶來(lái)資源枯竭、環(huán)境污染、氣候變化等諸多全球性問(wèn)題。對(duì)化石能源的過(guò)度依賴所導(dǎo)致的高排放、高污染問(wèn)題必須盡快解決。現(xiàn)實(shí)卻是,人類心底對(duì)能源危機(jī)的微弱呼聲,無(wú)法抵抗無(wú)節(jié)制消費(fèi)化石能源的沖動(dòng)。人類必須遏制這種慣性,如果一再拖延、猶豫不決,注定會(huì)在不久的將來(lái)追悔莫及。因此,人類需要一個(gè)綠色的能源終極解決方案。?能源評(píng)論?：“全球能源互聯(lián)網(wǎng)〞設(shè)想,從全球視野,提出了人類能源綠色開(kāi)展的終極解決方案,您如何評(píng)價(jià)其蘊(yùn)含的深刻意義？盧強(qiáng)：“全球能源互聯(lián)網(wǎng)〞是不久前國(guó)家電網(wǎng)公司負(fù)責(zé)人,我國(guó)著名電力專家劉振亞高級(jí)工程師所提出的,正如你所言,具有解決全球能源綠色開(kāi)展的終極意義,是一個(gè)帶有革命性的創(chuàng)意,是一個(gè)頂層設(shè)計(jì)藍(lán)圖。該設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)與氫核聚變的應(yīng)用在解決人類能源問(wèn)題上具有同等量級(jí)的意義。氫核聚變俗稱“人造太陽(yáng)〞。話說(shuō)回來(lái),既然當(dāng)下人類對(duì)太陽(yáng)能的利用尚缺乏其可用量的10-5,又何必搞“人造太陽(yáng)〞?？煽睾司圩兛茖W(xué)技術(shù)的突破尚屬較遙遠(yuǎn)的未來(lái),而全球能源互聯(lián)網(wǎng)實(shí)施科技成熟度高,具有現(xiàn)實(shí)可行性,假設(shè)能建成,各國(guó)均將受益。它將深刻改變世界能源開(kāi)展格局。?能源評(píng)論?：您認(rèn)為全球能源互聯(lián)網(wǎng)的挑戰(zhàn)和機(jī)遇何在？盧強(qiáng)：首先,要獲得全球主要國(guó)家的認(rèn)可。其次,要建立更具體可實(shí)施的清晰技術(shù)路線圖。開(kāi)展到全球能源互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)平臺(tái)和云計(jì)算的話,大家都要遵守共同制定的有關(guān)規(guī)那么。當(dāng)然提出全球能源互聯(lián)網(wǎng)的國(guó)家和企業(yè)集團(tuán)及專家本人將在規(guī)那么制定上起主導(dǎo)作用。誰(shuí)主導(dǎo)了規(guī)那么的制定,誰(shuí)就占領(lǐng)了制高點(diǎn)。?能源評(píng)論?：未來(lái),隨著分布式清潔能源的大量接入,用戶、電源的界限開(kāi)始模糊,與電網(wǎng)的互動(dòng)性逐漸增強(qiáng),是否會(huì)帶來(lái)平安隱患？盧強(qiáng)：隨著我國(guó)能源綠色開(kāi)展戰(zhàn)略的不斷實(shí)施,電網(wǎng)將接入大量的分布式新能源,假設(shè)處理不謹(jǐn)慎,就可能出現(xiàn)影響電網(wǎng)平安的多個(gè)“蟻洞〞?！跋伓川晻?huì)出現(xiàn)在哪里？可能來(lái)自于大量分散的風(fēng)力發(fā)電站、光伏發(fā)電站,它們的信息要上傳到配網(wǎng)調(diào)度控制中心,然后逐級(jí)上傳到高層調(diào)度中心。如果沒(méi)有部署專用光纖網(wǎng)絡(luò),而是采用通用因特網(wǎng)連接,病毒就有可能通過(guò)這些“蟻洞〞自下而上地侵入電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng),這種危險(xiǎn)是存在的。?能源評(píng)論?：那如何才能保證萬(wàn)無(wú)一失？盧強(qiáng)：有必要來(lái)一場(chǎng)電力信息平安檢查——最基層的風(fēng)電場(chǎng)、光伏電站以及其他新能源終端,在與配網(wǎng)調(diào)度通信時(shí),都禁止使用通用互聯(lián)網(wǎng)絡(luò),將物理隔離進(jìn)行到“底〞,不留任何洞隙。這里要強(qiáng)調(diào)一點(diǎn),核心信通網(wǎng)無(wú)論從何通道與互聯(lián)網(wǎng)〔包括移動(dòng)通訊網(wǎng)〕相連,再想用“加密〞或設(shè)“防火墻〞的措施來(lái)保障平安都是不可靠的。分布式的光伏、風(fēng)能發(fā)電的信息和終端用戶抄表信息可以利用互聯(lián)網(wǎng)及移動(dòng)通訊網(wǎng),但其信息需要經(jīng)過(guò)專用電力通信網(wǎng)關(guān)匯總后,再用專用光纖網(wǎng)上傳下達(dá)。簡(jiǎn)言之,我國(guó)電力系統(tǒng)調(diào)通核心網(wǎng)絡(luò)必須形成三維信息無(wú)孔的“通信島〞。島內(nèi)有興旺的專用光纖網(wǎng)絡(luò)形成大數(shù)據(jù)的上下左右傳遞。任何企業(yè)和個(gè)體都不可為了圖省事、圖方便、圖省錢(qián)而破壞這一鐵規(guī)！智能廣域機(jī)器人：顛覆傳統(tǒng)調(diào)度理念?能源評(píng)論?：2019年12月23日,烏克蘭發(fā)生了全球首例因黑客攻擊導(dǎo)致的大停電。您認(rèn)為,此次大停電對(duì)電力系統(tǒng)平安控制策略將產(chǎn)生哪些影響?盧強(qiáng)：我國(guó)電力調(diào)度系統(tǒng)〔EMS〕對(duì)于這種“攻擊〞應(yīng)該說(shuō)早有預(yù)防,一直采取“物理隔離〞策略,這要感謝我國(guó)有關(guān)專家們的卓識(shí)與遠(yuǎn)見(jiàn)。但在互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代,電力系統(tǒng)必須要時(shí)刻警醒：病毒和攻擊就在門(mén)口。調(diào)度系統(tǒng)的內(nèi)核網(wǎng)只要與互聯(lián)網(wǎng)哪怕只有零點(diǎn)幾秒的連接,保密資料和信息就會(huì)被盜空且破壞性極強(qiáng)的病毒就可能侵入調(diào)控系統(tǒng),這絕非聳人聽(tīng)聞。烏克蘭這次大停電就是一個(gè)嚴(yán)重的教訓(xùn)。正如?不設(shè)防的城市?一樣,烏克蘭的調(diào)度系統(tǒng)堪稱“不設(shè)防的電力系統(tǒng)〞,由于信息平安防御措施欠缺,給對(duì)方以可乘之機(jī),讓破壞性病毒遞次攻入了電力調(diào)度核心信息系統(tǒng)。這次大停電的根源其一是經(jīng)濟(jì)原因,其二是存在僥幸心理,沒(méi)有建設(shè)電力專用光纖信通網(wǎng)絡(luò),最終導(dǎo)致幾十個(gè)城市一片漆黑、大量工廠停工的重大損失,假設(shè)不解決以后還可能再次發(fā)生。?能源評(píng)論?：您認(rèn)為,未來(lái),這種攻擊是否會(huì)成為電力系統(tǒng)運(yùn)行中的常見(jiàn)問(wèn)題？在全球能源互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代,需要提防哪些攻擊,以保證電力系統(tǒng)平安運(yùn)行？盧強(qiáng)：網(wǎng)絡(luò)平安的威懾力對(duì)各個(gè)國(guó)家都是“平等〞的。作為負(fù)責(zé)任國(guó)家,沒(méi)有必要也不應(yīng)該進(jìn)行黑客活動(dòng),因?yàn)樗魟e人就等于攻擊他自己。但我們?nèi)詰?yīng)未雨綢繆。所以我前面提出,在新形勢(shì)下,有必要來(lái)一次信息平安檢查,不留蟻洞和縫隙。而且,相關(guān)部門(mén)有必要考慮起草和制定一本我國(guó)電力網(wǎng)絡(luò)信息平安導(dǎo)那么和法規(guī)。?能源評(píng)論?：在這樣的形勢(shì)下,未來(lái)的電力系統(tǒng)調(diào)度需要什么樣的革命性創(chuàng)新？盧強(qiáng)：防止和阻斷連鎖性故障,是保障系統(tǒng)平安運(yùn)行的最重要關(guān)隘。最有效提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的方略是實(shí)行智能緊急調(diào)度與控制。通過(guò)先進(jìn)控制理論、現(xiàn)代信通技術(shù)以及計(jì)算機(jī)科學(xué)的融合,會(huì)產(chǎn)生大電力系統(tǒng)真正意義上的智能調(diào)度,即實(shí)現(xiàn)智能廣域機(jī)器人的創(chuàng)想。它將由廣域狀態(tài)實(shí)時(shí)感知子系統(tǒng),大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)平臺(tái),先進(jìn)狀態(tài)估計(jì)單元,多目標(biāo)趨優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)的量化單元,比擬與鑒別單元〔給出是否出現(xiàn)了“事件〞以及何種“事件〞的明斷〕,基于實(shí)時(shí)或超實(shí)時(shí)分析的由事件向控制指令變換的軟件橋,基于超實(shí)時(shí)仿真的控制指令有效性鑒別單元以及控制任務(wù)包〔實(shí)現(xiàn)控制指令的快速落實(shí)〕八個(gè)軟件體所組成的,然后又返回至狀態(tài)感知子系統(tǒng),如此實(shí)現(xiàn)廣域?qū)崟r(shí)多指標(biāo)趨優(yōu)化的閉環(huán)控制?？萍奸_(kāi)展無(wú)止境,智能的提高也無(wú)止境。應(yīng)該指出,在實(shí)施緊急控制過(guò)程中不必考慮常態(tài)下的經(jīng)濟(jì)性,必要時(shí)實(shí)行快速關(guān)閉導(dǎo)水葉或汽門(mén)〔通過(guò)AGC〕以至精準(zhǔn)切機(jī)切負(fù)荷等手段。?能源評(píng)論?：這是否意味著,將會(huì)發(fā)生停電事故？盧強(qiáng)：不,實(shí)現(xiàn)智能廣域機(jī)器人調(diào)度的第一目的就是將故障限制在盡可能小的范圍,防止災(zāi)變的發(fā)生。這里我要再?gòu)?qiáng)調(diào)一下精細(xì)切負(fù)荷的問(wèn)題。傳統(tǒng)的做法是將負(fù)荷分為三類,第一類負(fù)荷作為一個(gè)整體在任何情況下不允許切除,必要時(shí)首先切第三類。這是幾十年前定下的規(guī)那么。現(xiàn)在我們有了智能插銷,即智能繼電器這樣的器件,就可以辭別過(guò)去那種粗暴式的分類法,做到精細(xì)精確地在必要時(shí)切除那些可切負(fù)荷,并使切除時(shí)間Δt小于其最大允許切除時(shí)間Δtmax。這種創(chuàng)新型切負(fù)荷法,既提高了全系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性,又不會(huì)給民生和企業(yè)造成損失。要知道,我們說(shuō)的負(fù)荷切除時(shí)間Δt不過(guò)是數(shù)秒至幾分鐘而已,而這幾秒至幾分鐘對(duì)電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的保持往往具有決定性的意義。那么合理的切除量是如何預(yù)知的呢？這仍然是依據(jù)實(shí)時(shí)和超實(shí)時(shí)分析的結(jié)果。?能源評(píng)論?：這聽(tīng)起來(lái),好似與傳統(tǒng)的按三類劃分負(fù)荷的標(biāo)準(zhǔn)有很大差異？盧強(qiáng)：是的,這種新策略對(duì)于傳統(tǒng)的緊急控制策略是帶有一定顛覆性的。此外,AGC的大深度介入暫態(tài)穩(wěn)定控制,對(duì)于傳統(tǒng)的AGC概念來(lái)說(shuō),也具有一種革命性的意義。這種“深度介入〞并不需太大投入,只需利用已有的AGC通道由控制任務(wù)軟件包對(duì)電站的調(diào)速器發(fā)出相應(yīng)的控制指令即可。這正是多指標(biāo)自趨優(yōu)的智能調(diào)度控制系統(tǒng)的職能所在。壓縮空氣儲(chǔ)能：中國(guó)創(chuàng)造又一典范?能源評(píng)論?：現(xiàn)在,有些觀點(diǎn)認(rèn)為,未來(lái)電力系統(tǒng)將呈現(xiàn)分布式、多元化特征。您認(rèn)為,為保證系統(tǒng)平安穩(wěn)定運(yùn)行,電網(wǎng)調(diào)峰手段和技術(shù)將有哪些方向？盧強(qiáng)：在我看來(lái),未來(lái)電力系統(tǒng)將呈現(xiàn)大集中與廣分布并存的多元化特征。相對(duì)而言,分布式能源的開(kāi)展會(huì)得到政府和公眾的更多關(guān)注。我十分同意諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者、前美國(guó)能源部部長(zhǎng)朱棣文教授的看法,而且我國(guó)專家們一直也這樣認(rèn)為：未來(lái)的能源革命有兩大技術(shù)支撐,即儲(chǔ)能與太陽(yáng)能。在能源互聯(lián)網(wǎng)背景下,開(kāi)展太陽(yáng)能、風(fēng)能等新能源,一定要配套以儲(chǔ)能設(shè)施。在微電網(wǎng)的定義里,關(guān)鍵的問(wèn)題就是儲(chǔ)能,沒(méi)有儲(chǔ)能只能叫硬性電網(wǎng),有了儲(chǔ)能才能變成柔性電網(wǎng),才能很好地和用戶互動(dòng),進(jìn)而到達(dá)趨優(yōu)化運(yùn)行的目標(biāo)。?能源評(píng)論?：在大規(guī)模儲(chǔ)能領(lǐng)域,您認(rèn)為,除成熟的抽水蓄能,未來(lái)具有商業(yè)價(jià)值的儲(chǔ)能技術(shù)有哪些？盧強(qiáng)：在大規(guī)模儲(chǔ)能領(lǐng)域,壓縮空氣儲(chǔ)能是一種很好的儲(chǔ)能方式,它將棄光、棄風(fēng)、棄水或低谷電通過(guò)空氣壓縮機(jī)把電能轉(zhuǎn)換為分子勢(shì)能存入壓力儲(chǔ)氣裝置,待發(fā)電時(shí)通過(guò)高壓空氣的釋放,驅(qū)動(dòng)透平機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。在國(guó)家電網(wǎng)公司支持下,一項(xiàng)500千瓦壓縮空氣儲(chǔ)能試驗(yàn)電站,由清華大學(xué)能源互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新研究院所研發(fā),已在蕪湖市成功運(yùn)行一年半。該技術(shù)能夠做到每立方米儲(chǔ)存12至15千瓦時(shí)電量,而且可以實(shí)現(xiàn)電、熱、冷三聯(lián)供的綜合利用。從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)〔容量500千瓦的儲(chǔ)能系統(tǒng)〕來(lái)看,目前電對(duì)電的效率已達(dá)37%〔優(yōu)化后不低于48%〕,加上熱和冷的利用,其綜合效率可達(dá)70%以上；其運(yùn)行壽命可達(dá)45年。而且儲(chǔ)氣容器也由試驗(yàn)電站所用的鋼筒式改為淺埋入地的管線鋼的并聯(lián)組合,運(yùn)輸輕便、組合靈活。壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)對(duì)于消納新能源、削峰填谷、節(jié)能減排、增加有功功率和無(wú)功功率的旋轉(zhuǎn)備用以至于在黑啟動(dòng)等方面皆具重大意義。同時(shí),壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)的大力度推廣和應(yīng)用需大量采用管線鋼儲(chǔ)氣,是對(duì)“去庫(kù)存〞決策的積極響應(yīng),與此同時(shí)還可以帶動(dòng)我國(guó)以鋼鐵為主要原料的設(shè)備制造業(yè)的繼續(xù)開(kāi)展,且對(duì)“一帶一路〞沿線沿路國(guó)家微電網(wǎng)開(kāi)展具有不可低估的價(jià)值。由于這一技術(shù)直接應(yīng)用壓縮空氣無(wú)需補(bǔ)燃,無(wú)任何污染排放和碳排放,有助于霧霾治理和低碳開(kāi)展。未來(lái)更可以通過(guò)碳交易,銷售碳減排指標(biāo),實(shí)現(xiàn)低碳開(kāi)展。這項(xiàng)在國(guó)家電網(wǎng)公司支持下所取得的創(chuàng)新成果,已獲中美兩國(guó)創(chuàng)造專利受理。它已形成從100千瓦到50兆瓦的系列產(chǎn)品,待在我國(guó)工程化的示范工程落地后,除在國(guó)內(nèi)推廣應(yīng)用外,以其性價(jià)比的優(yōu)勢(shì),應(yīng)該能接到國(guó)外訂單,那便是一項(xiàng)由中國(guó)制造向中國(guó)創(chuàng)造轉(zhuǎn)化的又一范例,建議列入國(guó)家十三五規(guī)劃的重大試驗(yàn)示范工程。?能源評(píng)論?：您如何評(píng)價(jià)化學(xué)電池儲(chǔ)能的未來(lái)前景？盧強(qiáng)：在電化學(xué)儲(chǔ)能領(lǐng)域,目前有很多技術(shù)路線。據(jù)報(bào)道,美國(guó)最新開(kāi)展的一種液流電池其使用壽命可達(dá)20年,且后處理的污染較小,這項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)很值得關(guān)注。對(duì)于電化學(xué)儲(chǔ)能需加強(qiáng)研究,以磷酸鐵鋰電池為例,應(yīng)力爭(zhēng)在以下幾個(gè)領(lǐng)域?qū)?/p>