盧強 清華大學(xué)電機系教授，中國科學(xué)院院士，瑞典皇家工程科學(xué)院院士，第八、九、十屆全國政協(xié)常委，民盟第八、九屆中央副主席。著作有《電力系統(tǒng)最優(yōu)控制》、《電力系統(tǒng)非線性控制》及《非線性控制理論與電力系統(tǒng)動態(tài)（英）》，被公認為電力系統(tǒng)線性最優(yōu)控制和非線性最優(yōu)控制學(xué)科體系的開拓者和奠基人。曾任973計劃“電力大系統(tǒng)災(zāi)變防治”首席科學(xué)家，先后主持完成過“電力系統(tǒng)非線性魯棒穩(wěn)定控制”、“電力系統(tǒng)智能控制”、“三峽發(fā)電機組非線性勵磁”等十余項重大科研項目。近年來，創(chuàng)建了電力系統(tǒng)混成控制理論，為建設(shè)我國智能調(diào)度系統(tǒng)提供了理論與方法，應(yīng)用于東北、上海電力系統(tǒng)和深圳電網(wǎng)智能調(diào)度自動化系統(tǒng)。
中國電力報：您認為霧霾天氣產(chǎn)生的原因是什么？跟煤炭、石油等化石能源的燃燒有何關(guān)系？
盧強：關(guān)于霧霾天氣產(chǎn)生的原因是多種的：以燃煤為主的火力發(fā)電廠、汽車尾氣排放（在道路堵塞時，其排放尾氣是正常行駛的4~5倍）、建筑的野蠻施工（水泥、沙料亂堆放，“完工”后不加清理）、冬季分散式取暖方式等依然存在，再加上中國特有的大火熱油的烹調(diào)方式以及遍布大街小巷的烤肉串等等。講到煤炭的利用，我認為起碼應(yīng)該有五分之一或者四分之一的煤炭要變成煤化氣加以利用，應(yīng)當多燒氣而不是只燒煤粉，所以煤的氣化和液化工程應(yīng)當成為煤炭革命的主流。煤炭革命不是說不用煤炭，而是要用好的煤炭 （含灰量和含硫量低的），我們應(yīng)當改變煤炭的利用方式。現(xiàn)在我們也跟很多國家進行了石油和天然氣方面的合作。美國的頁巖氣革命使它對石油的依賴度降低約30%，未來我們的第三次工業(yè)革命，也有可能變成煤化氣大國。有人說，煤的氣化要花成本，這里有個根本問題要解決，就是我們發(fā)展究竟是為了什么？人民對藍天白云的向往，就是我們的奮斗目標。
“開發(fā)西南水電不容耽擱”
中國電力報：您認為電網(wǎng)在能源革命中應(yīng)當發(fā)揮怎樣的作用？
盧強：電網(wǎng)在能源革命中應(yīng)該起到一個骨干的支撐作用，因為在一個國家終端能源的利用方式中，電能占的百分比越高，說明這個國家的經(jīng)濟、技術(shù)、社會發(fā)展越成熟。所以能源革命首先要關(guān)注電力，通過電力的推廣應(yīng)用來帶動整個能源系統(tǒng)的革命。
中國電力報：那電網(wǎng)與電源在整個革命中應(yīng)當是怎樣一種關(guān)系？
盧強：我認為電網(wǎng)和電源之間的關(guān)系就好比人的神經(jīng)系統(tǒng)與消化系統(tǒng)、大腦的關(guān)系，是一個完整的系統(tǒng)，因此電源和電網(wǎng)在運行中不能割裂開，要談革命，必須要談電源。
中國電力報：您對中國電源發(fā)展方面有怎樣的看法或者建議？
盧強：未來的能源革命，我們應(yīng)當彌補在過去的10年內(nèi)，沒有著重發(fā)展大水電的失策，比如說怒江和雅魯藏布江的開發(fā)。我國總共還有約5億千瓦的水電沒有開發(fā)，水電是最清潔的可再生能源，沒有任何碳排放，如果不把足夠的人力、精力、財力投入到中國水電的積極開發(fā)中，空談能源革命是沒有意義的。
我大學(xué)畢業(yè)的時候，也就是上世紀60年代，怒江的地質(zhì)勘探、廠址選擇就開始了，但國外有一股居心叵測的勢力一直阻礙著我國的開發(fā)，他們成立了所謂的環(huán)保基金打著環(huán)保的旗號來蒙蔽不明真相的群眾。因為怒江一旦開發(fā)，它的總裝機將不低于三峽，而它的移民僅僅是三峽的五十分之一到一百分之一，將來怒江梯級電站的開發(fā)將對中國能源的振興起到巨大的作用。在過去的十多年間，怒江一直按著不動，我們的黃金發(fā)展期是沒有多少個十年夠我們耽擱的。
中國電力報：但國內(nèi)國外都有人質(zhì)疑水電開發(fā)會對生態(tài)造成影響。
盧強：我去怒江看過，老百姓吃飯是要用火的，所以就上山砍柴，現(xiàn)在周圍能砍的樹已經(jīng)都砍得差不多了，就開始到深山里去砍樹，所以破壞怒江生態(tài)最嚴重的是貧窮和缺電。關(guān)于移民開發(fā)的問題，瀾滄江的開發(fā)帶了個好頭，就是破壞一畝森林或草地要補種一畝甚至兩畝?，F(xiàn)在還有一個好的機制，跟經(jīng)濟學(xué)有關(guān)，給移民股份，這樣就能使他們富起來，子子孫孫得益于怒江的開發(fā)。所以怒江必須要開發(fā)，這是我國的主權(quán)，有主權(quán)不用就等于喪失主權(quán)。即使現(xiàn)在開發(fā)，距離第一臺機組投產(chǎn)發(fā)電還需要等10年左右的時間。
中國電力報：是不是與以前水電開發(fā)的失敗案例有關(guān)？
盧強：有些人現(xiàn)在質(zhì)疑三峽出現(xiàn)了一些問題，實際上這些問題并不是不能解決的，也不是失控的問題。比如說鄱陽湖、洞庭湖在長江下游水位低的時候會出現(xiàn)“倒灌”現(xiàn)象，我們學(xué)水利的都知道，若經(jīng)過計算和動態(tài)模擬試驗給出一個“長江下流最低允許水位值”是可以解決這個問題的。
事實上，三峽并不以發(fā)電為主，它的主要功能是防洪、防旱和航運等。
關(guān)于三峽會不會出現(xiàn)三門峽的情況，我認為是不會的。三門峽是前蘇聯(lián)專家設(shè)計的，當時蘇聯(lián)專家把采集的資料拿到烏克蘭，是在辦公室里設(shè)計出來的。采集的資料對上游水土流失給出了一個最樂觀的估計，比現(xiàn)在的流失量低了10倍，所以蘇聯(lián)專家就仿照伏爾加河的設(shè)計方法來設(shè)計三門峽，這跟當時的歷史條件和體制有關(guān)，現(xiàn)在是不可能發(fā)生了。
關(guān)于雅魯藏布江的開發(fā)，應(yīng)當與怒江同時進行，即使這樣，它的第一臺機組投產(chǎn)也會比怒江晚十年，因為工程量太大。關(guān)于地震的問題，其實也是有辦法的，我們可以不用混凝土重力壩，而采用堆石壩，這種壩不怕地震，沒有坍塌的風險，而且石材可以就地取材。順便說一句，雅江開發(fā)的移民數(shù)還不到三峽的五百分之一。
此外請不要忘掉核能利用。各國核電站出大事故的根源都是冷卻水系統(tǒng)的破壞，可是“高溫氣冷堆”具有與生俱來的安全性，它不用冷卻水，靠氣體對流冷卻，最壞的情況下是空氣對流冷卻。這種核電站的單體容量不宜太大，這種具備固有安全性的分布式核電站站址可更接近負荷，且無需選址于海邊，隨處可建。
“上海不宜有過多特高壓直流落點”
中國電力報：開發(fā)后就是送電的問題了。
盧強：對，這時候就和電網(wǎng)聯(lián)系起來了。怎么送？主要目的地一個是長三角，一個是珠三角，這就必須要用特高壓?，F(xiàn)在1000千伏交流特高壓送電最大安全距離大約是600公里，最大功率600萬千瓦，如果采用緊湊型線路可以送到700公里~800公里，即使這樣，距離仍然不夠，所以必須采用特高壓直流。±800千伏直流線路可以送到2000公里以上，因為它沒有同步穩(wěn)定性問題。
當前的特高壓直流輸電只能是 “點對點”的方式，在它路經(jīng)的途中，不能就地配送電力，這是個大問題。此外，若在某種特殊情況下，送上海的特高壓直流輸電線中有兩回同時發(fā)生 “雙極閉鎖”，那么上海瞬間就會失去幾百萬千瓦功率，華東電網(wǎng)能否承受？還有，處于直流輸電末端的上海交流電網(wǎng)需有足夠數(shù)量的動態(tài)無功功率補償容量的支撐。綜上所述可知，華東電網(wǎng)應(yīng)有強大的交流電網(wǎng)，以擔其責。這樣看來，將來西南再有更多的±800千伏直流線路東送，分散落點為佳。還有一種思路，就是可以先用部分直流特高壓送到華中，然后再用交流特高壓送到華東，這亦不失為是一種較好的方案。
中國電力報：從華中送華東的過程為什么必須是交流特高壓？
盧強：因為這個距離是特高壓交流最適宜的距離。我們需要考慮安全經(jīng)濟等綜合因素，包括輸電走廊的問題，因為特高壓比較集約。未來我們還需要鼓勵采用緊湊型特高壓線路，現(xiàn)在我們的特高壓輸電走廊約是20米，而緊湊型的是9米~10米。這項技術(shù)必須應(yīng)用，已經(jīng)有一些試驗線路了，從總的造價來看并不高，只是很多施工單位還沒有這方面的經(jīng)驗。
“智能電網(wǎng)的本質(zhì)是優(yōu)化”
中國電力報：現(xiàn)在智能電網(wǎng)的概念比較熱，您是怎樣理解的？
盧強：到現(xiàn)在美國還沒有對智能電網(wǎng)給出一個明確的定義，我認為智能電網(wǎng)的本質(zhì)應(yīng)當是優(yōu)化。時至今日無論是高壓電網(wǎng)還是低壓電網(wǎng)都是通過調(diào)度人員進行控制的。以美國的“8·14”大停電為例，在美國，調(diào)度員如果下了錯誤的指令是要負法律責任的。一旦發(fā)生緊急事故，調(diào)度員應(yīng)在10秒鐘內(nèi)作出正確決策，再往后就晚了。在這種情況下，調(diào)度員不敢決策，結(jié)果是29個小時內(nèi)沒有任何一個調(diào)度員發(fā)出任何一條有權(quán)威的指令。
因此未來的電網(wǎng)，我們不能主要依靠人來調(diào)度，必須要通過信息技術(shù)和計算機科學(xué)進行自動調(diào)控，實現(xiàn)全電力大系統(tǒng)的完全閉環(huán)。我國現(xiàn)在的調(diào)度是五級調(diào)度體系，上下聯(lián)系是靠打電話等傳統(tǒng)方式，一旦有大事故，可能來不及調(diào)控。
下面講一個多指標優(yōu)化的問題，一件事情從“好”到“更好”到“最好”，這在數(shù)學(xué)上屬于優(yōu)化的范疇，智能電網(wǎng)的建立也屬于優(yōu)化的范疇。優(yōu)化分為兩種，一種是單指標優(yōu)化，一種是多指標優(yōu)化。電力系統(tǒng)的要求是安全、經(jīng)濟、高電能質(zhì)量等，所以電力系統(tǒng)的優(yōu)化是多指標優(yōu)化。電力大系統(tǒng)的多指標優(yōu)化在數(shù)學(xué)上是一個巨形的變分問題，因為每臺發(fā)電機要用五至七階微分方程來描述，一萬臺發(fā)電機就是五萬至七萬階微分方程，再加上數(shù)萬個節(jié)點的上下限非線性代數(shù)方程組的約束條件，然后求一個極值的解析解，這在數(shù)學(xué)上是解決不了的問題。
當電力系統(tǒng)已經(jīng)復(fù)雜到純數(shù)學(xué)無法解決的時候，我們要尋找一條新的思路。
我們提出了混成控制論，就是把人對電力系統(tǒng)的需求（安全、經(jīng)濟、質(zhì)量等）全部都集中起來，寫成多指標趨優(yōu)化軟件放到控制系統(tǒng)中。
第三次工業(yè)革命提出的是信息科學(xué)與傳統(tǒng)科學(xué)相擁抱，因此我們要將電力系統(tǒng)的每一個發(fā)電廠、每一個重要節(jié)點的傳感器等獲悉的數(shù)據(jù)都集中到一個大數(shù)據(jù)庫里，各級調(diào)度機的SCADA單元從數(shù)據(jù)庫里取數(shù)據(jù)，取完后有一個去偽存真的過程，叫做狀態(tài)估計。然后用這些可靠數(shù)據(jù)與事先約定好的最優(yōu)狀態(tài)一一比對，如果差值大于預(yù)定值，就形成一件“事故”，這時候必須啟動控制。控制之前還需要測試一下，這個控制方案是否有效，如果效果好就可以控制發(fā)電廠、變電站、控制負荷、控制電動車的充放電、控制家用電器，控制后新的運行狀態(tài)產(chǎn)生了，新的數(shù)據(jù)如果符合最優(yōu)控制指標，就消除了事件。
所以變成一個最簡單的理論：事件啟動控制，控制消除事件。整個這一切，人并沒有參加。
現(xiàn)在的通訊技術(shù)是能做到的，比如現(xiàn)在上海的調(diào)度，已經(jīng)初步做到了。上海的調(diào)度員原來進行監(jiān)控，現(xiàn)在變成了主要是監(jiān)視。所以通訊和數(shù)學(xué)進入古典的電力系統(tǒng)，就產(chǎn)生了電力系統(tǒng)的第三次工業(yè)革命，產(chǎn)生了智能電力系統(tǒng)。
這個電力系統(tǒng)從本質(zhì)上來講就是一部“機器人”。因為機器人的本質(zhì)是人所創(chuàng)造的自動化機電系統(tǒng)，而且這個機電系統(tǒng)要服從人的原始意志。能做到多指標自趨優(yōu)的就稱其為智能機器人。電力系統(tǒng)不是一般形態(tài)上的機器人，而是一個廣域機器人，所以我們要完成的任務(wù)是要把中國的電力系統(tǒng)建成一個智能廣域機器人，也就是我們的五級調(diào)度都要建立起智能調(diào)度系統(tǒng)。
中國電力報：我們要建立的智能電網(wǎng)與國外有區(qū)別嗎？
盧強：奧巴馬先生提出的智能電網(wǎng)，主要是指相當于中國110千伏以下的電網(wǎng)，是配電網(wǎng)部分。而我們的大機組都是接到500千伏電網(wǎng)的，所以我們中國要建立的是智能電力系統(tǒng)和智能電網(wǎng)，并不僅僅是智能電網(wǎng)?，F(xiàn)在上海大致實現(xiàn)了，原來上海的調(diào)度中心只有自動功率控制（AGC），沒有AVC，現(xiàn)在實現(xiàn)了智能，兩者協(xié)同控制，這就把上海電力系統(tǒng)發(fā)生事故的可能性，特別是電壓崩潰災(zāi)難性事故發(fā)生的幾率顯著降低。最受調(diào)度員歡迎的一個人機界面是動態(tài)地、實時地標注出運行點和穩(wěn)定域邊界，如果有事故，調(diào)度機會自動給出和執(zhí)行控制策略。調(diào)度員還有權(quán)進行手動調(diào)整。
“未來將是大電網(wǎng)與微電網(wǎng)的結(jié)合體”
中國電力報：隨著微網(wǎng)的發(fā)展，以后自給自足的模式是否會取代現(xiàn)在的大電網(wǎng)？
盧強：微電網(wǎng)在局部區(qū)域是可行的，比如學(xué)校、家庭、大型游樂場、賓館等。現(xiàn)在我國的功率要大于整個歐洲電功率的總和，所以未來中國電網(wǎng)的發(fā)展模式必定是超大型骨干電網(wǎng)和分布式微電網(wǎng)的結(jié)合體。
中國電力報：那未來微電網(wǎng)會不會起到主導(dǎo)作用？
盧強：微電網(wǎng)將來會在調(diào)峰的時候占主導(dǎo)地位。我們現(xiàn)在后夜功率小，高峰時段又顯得功率不足，需要用大型火電廠以及抽水蓄能電站來調(diào)整負荷曲線。
將來要過渡到以負荷為調(diào)峰的主體，讓需求側(cè)來主動響應(yīng)大電力系統(tǒng)的經(jīng)濟運行和緊急控制的需求，從需求的角度來進行解決。
中國電力報：這就對儲能的發(fā)展提出了更高的要求。
盧強：現(xiàn)在建設(shè)抽水蓄能電站對地理條件要求比較嚴格，并不適合未來分布式儲能發(fā)展的要求。而用蓄電池進行儲能，缺點是價格高、壽命短。我們要儲存三峽十個小時發(fā)的電能，就需要用為數(shù)眾多的專用大樓來裝蓄電池，三、四年又需要更換一次，顯然不現(xiàn)實。
現(xiàn)在有一個比較好的思路就是用壓縮空氣機儲能，用棄風、棄水、棄光的電來壓縮空氣，將空氣壓縮在一個能裝200個大氣壓的容器內(nèi)，等到要用的時候，再將壓縮空氣噴放出來，沖動渦輪機，帶動機組進行發(fā)電。今年9月初，我們將在安徽蕪湖國家級高新開發(fā)區(qū)進行一個壓縮空氣儲能的試驗。
現(xiàn)在有一個更好的工程方案是在地下建造一個大型壓空儲氣室，經(jīng)充分調(diào)查研究，這種地下工程對我國來說并不是一件困難的事。以上這項科學(xué)實驗工程是國家電網(wǎng)公司支持的。
中國電力報：您怎樣看待未來電動汽車的發(fā)展？
盧強：電動汽車有一個不可替代的作用，就是鋰電池是成熟的，雖然鋰電池集中大規(guī)模儲能不可行，但可以用到電動汽車這種分散式儲能中。一輛電動車差不多是5000千瓦的蓄電功率，發(fā)展起來，全國就是一個很大的量。如果電動汽車在電網(wǎng)低谷的時候進行儲能，效益就是巨大的。
但電動汽車必須要使用智能電表，可以顯示以半小時為一個階梯的電價曲線。
而且充電樁和充電站必須是雙向的：車主可以高電價的時候賣電，低價的時候充電，這就變成了“鈔票回來”車（cashbackcar），這樣極有利于實現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)峰的目的。
中國電力報：但現(xiàn)在鋰電池的回收是個難題。
盧強：是。所以需要我們國家抓緊立項，研究鋰電池的回收，防止污染。
中國電力報：這種情況，電價制度也需要相應(yīng)調(diào)整。
盧強：從經(jīng)濟學(xué)角度出發(fā)，電價將來應(yīng)當類似于股票市場，每日有個日電價曲線，它的變動可以是以小時為單位，發(fā)到每個車主的智能電表上。
中國電力報：全球范圍內(nèi)，您觀察能源行業(yè)在生產(chǎn)消費觀念和技術(shù)上正發(fā)生哪些讓您印象深刻的變革或創(chuàng)新？
盧強：我覺得是美國的頁巖氣。美國的地質(zhì)條件很好，將來發(fā)展的潛力非常大。
我國尚有5億千瓦的水電亟待開發(fā)，再就是煤的氣化和具有固有安全性的分布式中小型核電站的建立。
