李立浧

打造“透明電網(wǎng)”支持新型電力系統(tǒng)建設(shè)

在“碳達峰、碳中和”行動目標下，能源電力如何實現(xiàn)綠色轉(zhuǎn)型？如何構(gòu)建廣泛互聯(lián)、智能互動、靈活柔性、安全可控，以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)？國內(nèi)外近千名能源領(lǐng)域?qū)＜覍W(xué)者洞察前沿技術(shù)研究，分享最新實踐成果，啟迪科學(xué)發(fā)展思路。

李立浧，中國工程院院士，被譽為電力工程界“直流輸電第一人”，曾主持參與國內(nèi)外多個特大型交直流輸電項目。會議上，他的主旨報告題目是《建設(shè)“透明電網(wǎng)”支持能源電力綠色發(fā)展》。從事電網(wǎng)技術(shù)研究和工程建設(shè)工作50余年，他把研究方向從特高壓輸電轉(zhuǎn)向“透明電網(wǎng)”，構(gòu)筑更安全、更低碳、更靈活的未來能源系統(tǒng)。

李立浧在接受記者采訪時談到，中國特高壓直流輸電走在世界最前列，遠距離達到2000公里到3000公里，大容量達到800萬千瓦到1000萬千瓦，從標準到設(shè)備、再到工程的建設(shè)和運行，提供了完整方案，成為世界標準，得到世界上各個國家、各個國際組織廣泛的認可。

“進入信息化時代，沒有數(shù)字化和智能化的應(yīng)用，能源電力發(fā)展將會受到限制，我們站在新起點提出‘透明電網(wǎng)’概念，就是要讓能源電力在未來發(fā)展中，從能源的生產(chǎn)側(cè)，到輸送側(cè)，到用戶側(cè)，融合發(fā)展，信息透明，讓用戶能夠感覺到、看到、參與到能源電力發(fā)展過程。”李立浧打比方說，用戶不僅僅消費能源，也產(chǎn)生能源，包括家庭光伏儲能、風力發(fā)電、電動汽車都能為能源電力供應(yīng)出一份力，這需要在完全透明的狀態(tài)下參與。

在“雙碳”目標引領(lǐng)下，未來我國的能源體系建設(shè)勢必要形成以可再生能源為主體的綜合能源系統(tǒng)。氣、電、冷、熱、蓄、新能源等協(xié)調(diào)互濟、梯級應(yīng)用的綜合能源系統(tǒng)，其復(fù)雜性要遠高于常規(guī)能源系統(tǒng)。李立浧認為，助推建立以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，要以“透明電網(wǎng)”為核心，構(gòu)建安全高效的現(xiàn)代能源體系。“透明電網(wǎng)”是智能電網(wǎng)發(fā)展的極致體現(xiàn)，可讓電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性大大提升，并提高電力系統(tǒng)的運行效率。

未來新型電力系統(tǒng)，以新能源為主。以新能源為主體的風光單臺裝機容量將達到幾個兆瓦，全國將產(chǎn)生近100億千瓦的發(fā)電系統(tǒng)，光靠人工調(diào)度不可想象，所以一定要有數(shù)字化、信息化、智能化作支撐。要實現(xiàn)數(shù)字化、信息化、智能化管理，數(shù)字和數(shù)據(jù)是基礎(chǔ)，我們?nèi)绾潍@??？李立浧說，數(shù)字獲取就是“透明電網(wǎng)”的三要素。第一，獲取真實、即時數(shù)字數(shù)據(jù)，需要小微智能傳感器，它體積小，能耗小，自身提供能量，而且能夠載入國家北斗系統(tǒng)。這種小微智能傳感器為未來的數(shù)字數(shù)據(jù)獲取提供了好載體。第二，智能設(shè)備與設(shè)備智能化，不僅能維持原有功能，還能提供電壓、電流、溫度相應(yīng)實時信息。第三，大量的數(shù)字和數(shù)據(jù)信息如何形成系統(tǒng)、發(fā)揮作用，需要軟件載體，類似于交通導(dǎo)航系統(tǒng)，信息透明，按照導(dǎo)航運行，呈現(xiàn)出透明化，到那時，所有的管理就能真正體現(xiàn)出信息化、智能化。

相比當下的智能電網(wǎng)，“透明電網(wǎng)”和智能電網(wǎng)之間有怎樣的聯(lián)系？在李立浧眼里，“透明電網(wǎng)”是智能電網(wǎng)發(fā)展到極致的表現(xiàn)。以后，整個電力系統(tǒng)不僅僅是發(fā)電、輸電和用電的關(guān)系。設(shè)想中，整個透明化系統(tǒng)能夠把整個社會的能量系統(tǒng)發(fā)展到極致，讓各方作用充分發(fā)揮。

吳宜燦

“核5G”開啟核能未來之路

從能源安全角度出發(fā)，任何國家都不可能局限于發(fā)展單一能源。人類對未來能源的需求，必將體現(xiàn)出多元共生的特點。作為一種低碳高密度能源，核能在“雙碳”目標下應(yīng)用前景廣闊。然而，傳統(tǒng)核能自身發(fā)展面臨核安全、核廢料處置和公眾接受度不高等多重挑戰(zhàn)，如何破解？未來的核能系統(tǒng)應(yīng)該是怎樣的？

吳宜燦，中國科學(xué)院院士。他在主旨報告中提出，要建設(shè)第五代核能系統(tǒng)“核5G”。“核電寶”作為第五代核能系統(tǒng)的核心技術(shù)之一，具備親近性、靈活性、智能性等技術(shù)特征，有望為構(gòu)建未來多元共生能源提供重要支撐。“核電寶”從某種意義上來講，跟充電寶確實有類似地方，它是新型、小型化核電站的通俗名詞，相比傳統(tǒng)核電站具備超級安全、超小型化、超長效特點。吳宜燦告訴記者，這個“核電寶”最小尺寸可以做到電飯煲大小，但重量可是幾百公斤，待機時間至少10年以上，現(xiàn)在雖成本高，但在將來批量化生產(chǎn)后就有廣泛的應(yīng)用。

安全是核電最關(guān)注的話題，“核電寶”作為第五代核能系統(tǒng)的實踐之一，如何從源頭上來保障安全？吳宜燦談到，“核電寶”作為新型、先進、第五代核能創(chuàng)新的實踐系統(tǒng)，最大的特點之一就是非常安全。如何保證安全？“我們有個基本的理念，就是從‘源頭確保核安全’，從設(shè)計之初，就要從‘規(guī)避發(fā)生嚴重事故的可能’的思路出發(fā)，而不是發(fā)生事故后再做善后處理。高壓可能造成爆炸，高溫可能熔化，我們在設(shè)計時就要考慮避免危險存在，這跟傳統(tǒng)的思路比較，理念有了很大的變化。”

傳統(tǒng)核能供給因其“單一孤立”的弊端而難以滿足未來能源多元共生的需求。目前，全世界僅有不到1%的核能用于供熱等非電應(yīng)用，使得核能這種重要新能源，變成了與消費市場隔離、與用戶“孤立”的能源供給方式。同時，新建反應(yīng)堆單堆功率水平多在GW量級，無法適用于中小型能源網(wǎng)絡(luò)以及廣闊的非電應(yīng)用市場。因此，在下一代核能系統(tǒng)中，“核5G”要著力打破“單一孤立”的束縛，釋放更大的“核能量”。

第五代核能系統(tǒng)被稱為“核5G”，在當下“雙碳”背景下建設(shè)能源互聯(lián)網(wǎng)的目標之一就是形成能源多元共生的供給結(jié)構(gòu)。核能作為低碳能源，在“核5G”時代來臨時，如何實現(xiàn)和其他可再生能源的多元共生？吳宜燦認為，核能清潔、低碳、高功率密度，可以提供高功率能源，特別適合工業(yè)領(lǐng)域。傳統(tǒng)核能體積龐大，投資巨大，建設(shè)周期長，調(diào)節(jié)功率非常困難。如今，我們提出來的“核電寶”可大大提高靈活性。同時，很多理念將發(fā)生很大變化，體現(xiàn)在親近性。小型化、微型化、安全性的核電站可能出現(xiàn)在大家的身邊，在小區(qū)里，甚至在家門口，智能化操作，可能是一鍵啟停，甚至無人值守，如果說核電真正做到這樣的體驗，這些特征使得它跟其他的能源就可以實現(xiàn)多元共生。

“十四五”是我國推進能源轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵期和窗口期，能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的步伐，影響甚至決定著我們能否從根本上扭轉(zhuǎn)化石能源繼續(xù)增長的勢頭。作為一種社會、信息、物理相互依存的超大規(guī)模復(fù)合網(wǎng)絡(luò)，能源互聯(lián)網(wǎng)具有更廣闊的開放性和更突出的系統(tǒng)復(fù)雜性，需要新技術(shù)、新路徑的不斷突破，需要新理念、新思路持續(xù)更迭。