能源開發(fā)利用正進入以“互聯(lián)網(wǎng)+”新能源為特征的新時代，積極發(fā)展能源互聯(lián)網(wǎng)，是我國應對能源革命的主要策略。隨著全球能源互聯(lián)網(wǎng)不斷推進，電網(wǎng)的形態(tài)將更加智能靈活，必須開展技術創(chuàng)新與突破，才能匹配各類需求。全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院在新型交流輸電技術研發(fā)方面邁出了堅實步伐，為推動全球能源互聯(lián)網(wǎng)更好發(fā)展提供技術支撐。
電網(wǎng)互聯(lián)互通已成世界課題
在剛剛結束的G20峰會上，建立全球基礎設施互聯(lián)互通聯(lián)盟的倡議引起各界關注。這個體現(xiàn)中國擔當與智慧的倡議，也為全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展指明了清晰可行的實施路徑。
電網(wǎng)互聯(lián)互通涉及政策、科技、市場、環(huán)境等諸多方面，要解決好能源問題，必須以全球化視野、可持續(xù)理念、前瞻性思維、戰(zhàn)略性舉措和創(chuàng)造性技術著力轉變能源發(fā)展方式，構建安全、高效、清潔的現(xiàn)代能源體系。
中國倡議構建全球能源互聯(lián)網(wǎng)以來，各項工作穩(wěn)步推進。而電網(wǎng)互聯(lián)互通的例子，不僅僅是中國的特例。
為應對全球氣候變化及可持續(xù)發(fā)展問題，西歐和北美發(fā)達國家相繼提出了建設歐洲超級電網(wǎng)（Supergrid）和2030年北美大電網(wǎng)（Grid 2030）的愿景計劃。根據(jù)這些計劃，歐洲北海沿岸國家將以豐富的北海海上風力資源為基礎，利用直流電網(wǎng)技術整合各國的風力發(fā)電、太陽能發(fā)電和水力發(fā)電資源，建設連接北海沿岸清潔能源項目的超級電網(wǎng)，并進一步擴展到非洲，把沙哈拉沙漠的太陽能（沙漠計劃）輸送到歐洲。
2011年，美國提出了2030年電網(wǎng)預想（Grid 2030），即美國未來電網(wǎng)將建立由東岸到西岸，北至加拿大、南至墨西哥，主要采用超導技術、電力儲能技術和更先進輸電技術的骨干網(wǎng)架。
在中國，根據(jù)規(guī)劃，到2020年國家電網(wǎng)公司將形成以特高壓為骨干的堅強智能電網(wǎng)。而構建全球能源互聯(lián)網(wǎng)規(guī)模將更大，技術要求也會更高。未來，電網(wǎng)的靈活性、智能性、友好性都需要相應技術支撐。
創(chuàng)新是推動能源轉型的“金鑰匙”
重大技術突破對于推動全球能源互聯(lián)網(wǎng)建設意義重大，將大幅提高能源供應的安全性、經(jīng)濟性。輸電技術進一步開發(fā)和創(chuàng)新，為全球能源互聯(lián)網(wǎng)的規(guī)劃與建設奠定了堅實基礎。
建設全球能源互聯(lián)網(wǎng)，需全面掌握主要可再生能源資源分布及可開發(fā)潛力；提高全球能源互聯(lián)網(wǎng)消納可再生能源的效率，需要掌握洲際和區(qū)域負荷特性及其與可再生能源出力的互補性。
隨著新一輪能源革命的逐步深化，能源大國在能源技術領域投入越來越大，能源和電力技術的需求和創(chuàng)新呈爆發(fā)式增長。歐洲、美國、日本等地區(qū)和國家在清潔能源、分布式電源、電動汽車、儲能裝置等方面不斷取得突破，巴西、印度正在積極發(fā)展特高壓輸電。
在全球能源互聯(lián)環(huán)境下，能源與電力技術創(chuàng)新，尤其是新材料、新型輸電技術、新型發(fā)電技術等技術變革將有力推動全球能源互聯(lián)的建設進程。
運用靈活交流輸電解決電網(wǎng)互聯(lián)關鍵技術問題
全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院作為國家電網(wǎng)公司重要研發(fā)平臺，緊密圍繞全球能源互聯(lián)網(wǎng)構建與發(fā)展，推動戰(zhàn)略創(chuàng)新和技術創(chuàng)新，實現(xiàn)系列重大關鍵技術突破。這些技術，將深刻改變未來電網(wǎng)形態(tài)。
新型靈活交流輸電技術——支撐跨國、跨洲遠距離輸電
在全球能源互聯(lián)的大背景下，新型靈活交流輸電技術將有效支撐跨國、跨洲遠距離輸電，解決傳統(tǒng)交流輸電受制于輸送功率極限、無功電壓控制、系統(tǒng)安全穩(wěn)定等因素帶來的安全問題。
在新型靈活交流輸電裝置關鍵技術方面，國外重點研究可控串補、靜止同步補償器、統(tǒng)一潮流控制器、可轉換靜止補償器、分布式串聯(lián)補償器等FACTS技術并產(chǎn)業(yè)化，實現(xiàn)了在超高壓電網(wǎng)的應用。
全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院在基于晶閘管器件的FACTS技術研究、裝置研制和工程應用等多項技術均處于國際領先水平。2015年4月，國網(wǎng)聯(lián)研院成功研制了代表靈活交流輸電技術制高點的UPFC換流閥和控制保護系統(tǒng)，通過了中國電機工程學會的技術鑒定，填補了我國統(tǒng)一潮流控制器技術空白，實現(xiàn)了從“中國制造”到“中國創(chuàng)造”的重大跨越。
半波長輸電——大大減少輸電設備，跨區(qū)輸電競爭力強
半波輸電（HWACT，halfwavelength AC transmission）是指輸電的電氣距離接近1個工頻半波，即3000千米（50赫茲）或2600千米（60赫茲）的超遠距離的三相交流輸電。作為一種新的點對點、超遠距離、大容量輸電形式，半波輸電線路無需安裝無功補償裝置，全線無需設置中間開關站，輸電設備數(shù)量可大大減少，因而造價很低、經(jīng)濟性好，對于跨洲、跨國輸電以及偏遠地區(qū)供電具有很強競爭力。
國外方面，巴西為把亞馬孫河流域的大水電送到負荷中心，把半波輸電技術作為一種備選方案開展詳細理論研究和仿真計算，并制定了500千伏半波輸電“北電南送”的工程方案。韓國也曾經(jīng)研究過用半波輸電將西伯利亞的水電送到韓國。
中國自2006年以來已開始研究半波輸電，并以1000千伏特高壓半波輸電、±800千伏直流輸電、±1000千伏直流輸電作為西電東送的備選方案開展經(jīng)濟性分析。但對于輸電線路調諧、潛供電流抑制、絕緣配合、沿線取電、保護安控等，均沒有成熟的研究成果。
目前，國網(wǎng)聯(lián)研院半波輸電方案基于無源PI型或T型網(wǎng)絡開展輸電線路調諧，項目提出采用電力電子換流技術對輸電線路開展柔性化調諧，未來有望在解決偏遠地區(qū)超遠距離供電問題上實現(xiàn)突破。
柔性變電站——實現(xiàn)不同國家、地區(qū)不同電制電網(wǎng)的互聯(lián)互通
能源互聯(lián)網(wǎng)的智能控制，關鍵在于對樞紐變電站的控制。
柔性變電站是以電力電子廣泛應用為特征的新一代變電站。在技術上，柔性變電站以電力電子技術、控制保護技術及信息通信技術等融合為特征；在設備形態(tài)上，設備功能高度集中，設備界限逐漸模糊；在角色定位上，不僅是能量傳輸節(jié)點，而且是電網(wǎng)調控節(jié)點，還是一個負荷調控節(jié)點；在運行方式上，變電站既可以接入大電網(wǎng)并網(wǎng)運行，亦可以脫離大電網(wǎng)孤立運行。在信息交互上，變電站不但可以作為接收和執(zhí)行信息的節(jié)點，而且可以實現(xiàn)電氣設備與信息的深度融合。
柔性變電站作為電網(wǎng)能量交換控制節(jié)點，旨在提高電網(wǎng)狀態(tài)參數(shù)及潮流的精確靈活控制；具有靈活的連接與協(xié)同控制能力，能實現(xiàn)交直流電網(wǎng)柔性互聯(lián)、變電站“即插即用”、分散協(xié)同調控等站點綜合控制功能；具有繼電保護快速響應、快速靈活拓撲重構能力，實現(xiàn)故障限流、故障快速切除與自愈。
隨著電力電子技術的發(fā)展和器件的成熟，將推動柔性變電站向更高電壓、更大容量、全面半導體化方向發(fā)展。
未來的柔性變電站可實現(xiàn)不同國家、地域的不同電制電網(wǎng)的互聯(lián)互通，實現(xiàn)潮流高效靈活控制，更大范圍優(yōu)化配置能源，全面支撐全球能源互聯(lián)網(wǎng)建設。
新型儲能技術——多能互動能源網(wǎng)絡的重要支撐
構建全球能源互聯(lián)網(wǎng)，多種類、大規(guī)模波動性強的清潔能源接入電網(wǎng)，安全性與能源轉化率格外重要?？傮w上，通過各類新型儲能技術的應用和推廣，將有效提高能源綜合利用效率與經(jīng)濟性，為能源互聯(lián)網(wǎng)的構建提供有效技術支撐，支撐“兩個替代”，實現(xiàn)電網(wǎng)、能源網(wǎng)和熱（冷）網(wǎng)互聯(lián)互通，為構建配置能力強、安全可靠性高、綠色低碳的全球能源互聯(lián)網(wǎng)提供有效的技術支撐。
在新型儲能技術領域，國網(wǎng)聯(lián)研院在氫能儲存、儲熱和大規(guī)模壓縮空氣儲能等領域均已開展大量研究工作。在氫能儲存方面，突破了波動性新能源電解制氫技術、氫能系統(tǒng)熱電綜合利用技術，并開發(fā)了氫能利用技術示范平臺，目前正在開展電能、熱（冷）能綜合應用方案研究；在儲熱技術方面，開發(fā)了高儲能密度的復合相變儲熱材料，可滿足700攝氏度以上的高溫儲存，為可再生能源消納清潔供暖和電網(wǎng)友好型可控太陽能光熱電站提供技術支持；在大規(guī)模壓縮空氣儲能方面，開展大容量新型壓縮空氣儲能技術研究，開發(fā)低成本、高能量密度、無地理條件限制的深冷液化空氣儲能技術裝置，為清潔能源大規(guī)模發(fā)展和電網(wǎng)安全經(jīng)濟運行提供保障。
未來的能源互聯(lián)網(wǎng)，儲能技術將在電力系統(tǒng)的應用中具有前景廣闊。在新能源發(fā)電領域，大容量深冷液化空氣儲能裝置，配置于可再生能源基地，為全球能源互聯(lián)網(wǎng)提供低成本、不受地理條件限制的儲能技術，促進全球能源互聯(lián)網(wǎng)清潔調峰與大規(guī)模新能源消納；高溫高密度的儲熱技術應用于太陽能光熱系統(tǒng)，實現(xiàn)太陽能光熱的穩(wěn)定可調，提升清潔能源比例；規(guī)?；瘹淅眉夹g，有效消納過剩電力，提高電網(wǎng)調峰能力和可再生能源利用率，實現(xiàn)電網(wǎng)和氣網(wǎng)互聯(lián)互通；在能源終端用戶領域，深冷液化空氣儲能技術可用于城市商業(yè)綜合體與大數(shù)據(jù)中心，提供冷、熱、電等多種能源供應和調峰服務，促進能源結構優(yōu)化。
可以暢想，未來各種電網(wǎng)、新能源、儲能技術井噴式發(fā)展之時，必將推動全球能源互聯(lián)網(wǎng)更好更快發(fā)展，推動人類社會不斷向著更加綠色、智能、可持續(xù)的方向前進。
