中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：2015年7月10日，薛禹勝院士在第四屆中國電力發(fā)展和技術(shù)創(chuàng)新院士論壇上發(fā)表了主題演講，具體內(nèi)容如下：
一、如何看待電力工業(yè)在能源革命中的作用？
一次能源是指自然界中以原有形式存在的天然能源，包括化石類能源及可再生能源；用戶直接消費(fèi)的能源形式則被稱為終端能源。將一次能源直接作為終端能源既低效，又不環(huán)保。為了使終端用戶可以直接使用原本難儲(chǔ)存或難輸送的可再生能源，或者使化石類能源的利用更高效、安全、清潔，都需要先將一次能源轉(zhuǎn)換為二次能源的形式，如電能、氫能等。其中，電能在終端能源中的占比往往被用來從一個(gè)側(cè)面衡量社會(huì)文明的程度。
中國必須盡快由高碳經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)向低碳經(jīng)濟(jì)， 能源的綜合優(yōu)化問題更為凸出。其要點(diǎn)是一次能源中的清潔替代及終端能源中的電能替代。如果不能實(shí)現(xiàn)能源的這兩個(gè)替代， 就無法持久地保障國家安全、環(huán)境安全及社會(huì)發(fā)展。而電力則是一次能源與終端能源之間的樞紐橋梁， 在能源的兩個(gè)替代中均處于核心地位。
二、怎樣理解電力的可靠性？
各種一次能源在其對(duì)應(yīng)類型的發(fā)電站中轉(zhuǎn)換為電能， 通過電網(wǎng)輸送， 供廣域的電力用戶消費(fèi)。不論從哪個(gè)視角來看， 電網(wǎng)都被公認(rèn)為是最復(fù)雜的人造系統(tǒng)之一， 包括地域分布之廣袤、時(shí)間尺度的多樣、模型維數(shù)之高、非線性之強(qiáng)， 以及潛在風(fēng)險(xiǎn)之大。電能又是一種極其特殊的商品， 其生產(chǎn)與消費(fèi)之間的平衡必須在每個(gè)瞬間都保持住， 任何內(nèi)外故障引起的電力不平衡都必須立即消除。嚴(yán)重故障的處理往往涉及整個(gè)系統(tǒng)范圍， 并必須在1秒以內(nèi)處理好， 否則就可能觸發(fā)多米諾骨牌的傾覆， 大停電使人們想起來都不寒而栗。電力可靠性包括以下兩方面： 安全性要求電力系統(tǒng)承受可信的擾動(dòng)而不崩潰； 充裕性則要求電力系統(tǒng)在擾動(dòng)消除后保持供需平衡。
三、智能電網(wǎng)的概念是否能充分應(yīng)對(duì)能源革命的使命？
智能電網(wǎng)的框架在能源革命中， 需要深化其內(nèi)涵， 并拓展到與非電環(huán)節(jié)及其交互。包括在能源革命的整個(gè)進(jìn)程中， 如何主動(dòng)發(fā)揮一次能源與終端能源之間大范圍協(xié)調(diào)優(yōu)化的核心紐帶作用， 在支撐環(huán)境安全及經(jīng)濟(jì)安全的同時(shí)， 提高全局能效， 減少能源流全程中的風(fēng)險(xiǎn)。智能電網(wǎng)的框架是上述目標(biāo)中的核心環(huán)節(jié)， 但還不是全部， 概念上至少存在著以下拓展的必要性。
從整個(gè)能源流的視角看， 電力系統(tǒng)除了要根據(jù)智能電網(wǎng)概念來發(fā)展本身， 還需要在能源流大規(guī)模的兩個(gè)替代中， 主動(dòng)地承上(一次能源) 啟下(終端能源)， 兼顧左右(與其他二次能源協(xié)調(diào))， 提高整體能效及可持續(xù)發(fā)展能力。
從全局可靠性的視角看， 一次能源的開發(fā)、二次能源的轉(zhuǎn)換及終端能源的消費(fèi)模式都會(huì)影響到電力可靠性； 反之亦然。因此必須將電力可靠性問題放在能源流整體中考慮。此外， 還必須計(jì)及相關(guān)的非能源環(huán)節(jié)的影響， 包括與資金、減排、物流、人才、信息、政策與監(jiān)管等環(huán)節(jié)可靠性的交互作用。
從信息融合的視角看， 智能電網(wǎng)框架強(qiáng)調(diào)了信息系統(tǒng)與電力系統(tǒng)的深度融合， 但外部環(huán)節(jié)中的事件必然會(huì)影響電力系統(tǒng)的運(yùn)行工況及潛在故障的風(fēng)險(xiǎn)。因此， 信息物理融合的理念需要在更大范圍內(nèi)拓展。
四、如何看待拓展后的框架？
信息能源融合的兩個(gè)要素是物理對(duì)象與信息系統(tǒng)， 見圖a。前者包括電力系統(tǒng)、非電的能源系統(tǒng)， 以及相關(guān)的非能源系統(tǒng)； 后者包括機(jī)密性和實(shí)時(shí)性好的專用通信網(wǎng)及支持公開接入和廣泛參與者無障交互的互聯(lián)網(wǎng)(Internet)。核心基礎(chǔ)設(shè)施的決策與控制需要采用專用通信網(wǎng)； 開放的售電服務(wù)、廣泛的用戶參與、分布式發(fā)電與儲(chǔ)能的社會(huì)化參與、以融資租賃業(yè)務(wù)為基礎(chǔ)的金融業(yè)務(wù)、電力市場(chǎng)化等則需要互聯(lián)網(wǎng)的支撐。
智能電網(wǎng)討論的范疇見圖b。如果討論信息與能源的融合問題， 不但必須涵蓋電力系統(tǒng)及非電的能源系統(tǒng)， 而且必須涵蓋Internet 與專用網(wǎng)兩者。不論是用電力系統(tǒng)替換能源系統(tǒng)(圖c)， 還是用Internet替換信息系統(tǒng)(圖d)， 都難免以偏概全之嫌。
電力流與信息流服從的物理規(guī)律不同。如果將他們之間的融合引導(dǎo)到表面上名詞的統(tǒng)一， 例如用互聯(lián)網(wǎng)的術(shù)語及規(guī)律來描述能源流， 不但違背了物理規(guī)律， 并且也誤導(dǎo)了真正需要的深度融合。在這個(gè)新領(lǐng)域的開啟階段， 應(yīng)該盡量避免用詞不當(dāng)而誤導(dǎo)， 例如不要直接譯自國外IT專家提出的“Energy Internet”。Internet是IT行業(yè)的專用名詞， “Energy Internet”是指關(guān)于能源系統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)， 還是指能源互聯(lián)的網(wǎng)呢？ 我認(rèn)為名詞“綜合能源網(wǎng)”或“信息能源網(wǎng)”可以較好地反映問題涉及的各個(gè)組分， 見圖e。
即使由于某些原因， 沿用“能源互聯(lián)網(wǎng)”的中文描述， 也應(yīng)默認(rèn)為“綜合能源網(wǎng)”。而對(duì)應(yīng)的英文名詞則不應(yīng)該是Energy Internet， 而是Comprehensive Energy Network或Integrated Energy Networks。
五、中國電力系統(tǒng)可靠性的預(yù)警防御技術(shù)有哪些主要的不足？
雖然中國在電力安全性的預(yù)警防御技術(shù)上引領(lǐng)世界， 但至少還不能滿足下述需求。這包括充裕性問題被粗獷處理為固定比率的備用容量； 即使對(duì)于穩(wěn)定性的研究也還不能真實(shí)反映上下游環(huán)節(jié)及信息可靠性對(duì)電網(wǎng)的影響； 缺乏對(duì)電力系統(tǒng)外部環(huán)節(jié)的自適應(yīng)能力。應(yīng)認(rèn)真考慮極端災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)， 將停電防御范圍相應(yīng)擴(kuò)大， 研究其外部災(zāi)害的演化過程及其機(jī)理。在科研體制中， 繼續(xù)發(fā)揮集中力量占領(lǐng)前沿的同時(shí)， 也應(yīng)該鼓勵(lì)瞬間即逝的發(fā)散思維。
六、綜合能源系統(tǒng)的可靠性面臨哪些新的挑戰(zhàn)？
需要在大能源的層次上研究綜合能源系統(tǒng)的充裕性和穩(wěn)定性風(fēng)險(xiǎn)。自然環(huán)境、能源環(huán)境、經(jīng)濟(jì)環(huán)境、社會(huì)環(huán)境、人才環(huán)節(jié)、創(chuàng)新環(huán)境、基礎(chǔ)設(shè)施、政策與監(jiān)管的擾動(dòng)都會(huì)影響電力可靠性。
值得關(guān)注的方向包括： 電力系統(tǒng)監(jiān)控與分析計(jì)及電廠與電網(wǎng)， 設(shè)備與系統(tǒng)， 博弈與機(jī)理的交互影響； 技術(shù)措施、經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域與管理決策的交互； 能源、經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的綜合分析與控制的交互； 兩個(gè)替代下的發(fā)、輸、用電充裕性框架模型及備用調(diào)度； 加強(qiáng)安全穩(wěn)定性的基礎(chǔ)研究和大小擾動(dòng)的統(tǒng)一穩(wěn)定性理論， 自適應(yīng)的穩(wěn)定控制系統(tǒng)； 引入博弈行為的混合仿真平臺(tái)及能源發(fā)展的仿真研究。這個(gè)任務(wù)是多領(lǐng)域、跨學(xué)科的系統(tǒng)工程。
七、觀點(diǎn)總結(jié)
智能電網(wǎng)的框架尚未完整地反映能源革命賦予電力系統(tǒng)的使命。在大規(guī)模的兩個(gè)替代中， 需要深化其內(nèi)涵， 外延其范疇； 在能源革命的推進(jìn)中， 更好地支撐環(huán)境安全和經(jīng)濟(jì)安全。需要的新名詞是綜合能源網(wǎng)或綜合能源系統(tǒng)， 其概念不同于智能電網(wǎng)， 也有別于Internet。針對(duì)現(xiàn)有電力可靠性研究之不足， 大能源觀下電力系統(tǒng)監(jiān)控與分析的概念要延伸， 信息物理融合的理念也要拓展到整個(gè)能源流。綜合能源系統(tǒng)的可靠性研究的重要方向是考慮能源流的上下游對(duì)電力可靠性的影響， 提高多道防線的自適應(yīng)能力， 全面提升應(yīng)對(duì)高風(fēng)險(xiǎn)極端事件的能力。
