當(dāng)今，能源短缺，環(huán)境污染，氣侯變化已成為人類社會(huì)面臨的共同難題。因此，一場(chǎng)以轉(zhuǎn)變能源生產(chǎn)、消費(fèi)方式，推動(dòng)科技革命、體制改革，實(shí)現(xiàn)國(guó)際合作為內(nèi)容的能源革命正在興起。這需要進(jìn)一步發(fā)展新能源，同時(shí)實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)能源的清潔、高效利用。

能源轉(zhuǎn)型需構(gòu)建

以新能源為主體的電力系統(tǒng)

目前，可用的新能源主要有風(fēng)能、太陽(yáng)能、地?zé)崮?、海洋能、核能等。與此同時(shí)，世界各國(guó)還在不斷地尋求更多的新能源。1968年，美國(guó)科學(xué)家彼得•格拉賽(Peter Glaser)提出建造空間太陽(yáng)能電站。他認(rèn)為，在地球靜止軌道上部署一條寬度為1000米的太陽(yáng)能電池陣環(huán)帶，假定其轉(zhuǎn)換效率為100%，那么它在一年中接受到的太陽(yáng)輻射通量接近于地球上已知可開(kāi)采石油儲(chǔ)量所包含的能量總和。近50年來(lái)，美國(guó)、日本、俄羅斯等國(guó)都在積極探索研究太陽(yáng)能太空電站，我國(guó)這些年也在跟蹤這方面的新技術(shù)。

在核能技術(shù)利用方面，歐盟一直支持核能的持續(xù)發(fā)展。2015年，美國(guó)和中國(guó)成功地進(jìn)行了第一代核聚變裝置的放電實(shí)驗(yàn)。這項(xiàng)技術(shù)的成功，在一定程度上為解決未來(lái)能源問(wèn)題提供了可能。

近年來(lái)，我國(guó)在能源轉(zhuǎn)型方面加快了行動(dòng)步伐。一方面，發(fā)展以煤電為代表的傳統(tǒng)能源的高效、超凈發(fā)電技術(shù)，另一方面，促進(jìn)以互聯(lián)網(wǎng)+為特征的新能源發(fā)展。目前，我國(guó)的能源轉(zhuǎn)型已經(jīng)落實(shí)為實(shí)在的行動(dòng)計(jì)劃。

綠色低碳戰(zhàn)略明確提出，到2020年，我國(guó)的非化石能源占一次能源消費(fèi)比重將達(dá)到15%，天然氣比重達(dá)到10%以上，煤炭消費(fèi)比重控制在62%以內(nèi)。而中美氣候變化聯(lián)合聲明也提出，中國(guó)計(jì)劃在2030年左右二氧化碳排放達(dá)到峰值。此外，還有火電“50355”改造，以及國(guó)家發(fā)改委、環(huán)境保護(hù)部、國(guó)家能源局聯(lián)合印發(fā)的《煤電節(jié)能減排升級(jí)與改在行動(dòng)計(jì)劃》。

2015年2月，我國(guó)風(fēng)電累計(jì)并網(wǎng)容量首次突破1億千瓦，成為世界上第一個(gè)風(fēng)電達(dá)到1億千瓦的國(guó)家，連續(xù)三年并網(wǎng)風(fēng)電領(lǐng)跑全球。截至2015年年底，我國(guó)并網(wǎng)風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)容量達(dá)到1.29億千瓦，同比增長(zhǎng)34.2%，占全部發(fā)電裝機(jī)容量的8.6%。

然而，能源的變革和轉(zhuǎn)型并非一帆風(fēng)順。我國(guó)的風(fēng)能、太陽(yáng)能發(fā)展也遇到了瓶頸，即消納難的問(wèn)題。2015年，全國(guó)平均棄風(fēng)率達(dá)15%，有些地區(qū)甚至高達(dá)30%。如果這一問(wèn)題得不到解決，新能源的發(fā)展就無(wú)法持續(xù)。

如何解決新能源消納難的問(wèn)題?電能最大的特征是電荷不易大規(guī)模存儲(chǔ)。儲(chǔ)能作為一項(xiàng)重要的技術(shù)，在一定程度上能夠解決電荷存儲(chǔ)的問(wèn)題，但目前的儲(chǔ)能技術(shù)還無(wú)法實(shí)現(xiàn)電荷大容量、大功率的存儲(chǔ)。因此，電力系統(tǒng)需要用動(dòng)態(tài)的思維來(lái)考慮和解決這一問(wèn)題。

傳統(tǒng)電力系統(tǒng)是通過(guò)發(fā)電側(cè)功率的變更，來(lái)滿足用電側(cè)隨機(jī)波動(dòng)的需求，從而維持能源的平衡和電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定。傳統(tǒng)發(fā)電具有“一次能源可儲(chǔ)、二次能源可控”的特性。然而，對(duì)于包括風(fēng)能、太陽(yáng)能在內(nèi)的新能源來(lái)說(shuō)，無(wú)論是集中式還是分布式，最大的特征是具有間歇性、波動(dòng)性及隨機(jī)性。新能源與傳統(tǒng)能源最大的區(qū)別是“一次能源不可儲(chǔ)、二次能源不可控”。隨著新能源比例越來(lái)越高，電力系統(tǒng)不僅需要應(yīng)對(duì)隨機(jī)波動(dòng)的負(fù)荷需求，還要接納不確定的電源接入，這就要求新能源作為一次能源必須實(shí)現(xiàn)可儲(chǔ)，其發(fā)出的二次能源必須實(shí)現(xiàn)約束可控。因此，隨著新能源逐漸成為電力系統(tǒng)的主體，電力系統(tǒng)需要在隨機(jī)波動(dòng)的負(fù)荷需求與隨機(jī)波動(dòng)的電源之間實(shí)現(xiàn)能量的供需平衡，而電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形態(tài)、運(yùn)行控制方式以及規(guī)劃建設(shè)與管理也將發(fā)生根本性變革，由此形成了以新能源電力生產(chǎn)、傳輸、消費(fèi)為主體的新一代電力系統(tǒng)，即新能源電力系統(tǒng)。