(2)未來電網發展的四大趨勢 智能化是終極目標

第三，新材料技術將在電網中得到廣泛的應用。在電網的結構和模式確立以后，電網的運行性能在很大程度上就取決于電氣設備了，而電氣設備是由各種材料按照特定的結構制造而成的，材料的特性在很大程度上直接決定了電氣設備的性能。過去100多年來，對電網發展影響最大的創新來自新材料技術—電力電子器件的發明及其在電網中的應用，而像氧化鋅避雷器、六氟化硫斷路器、碳纖維復合芯導線等技術發明，其根本創新之處在于新材料的應用。展望未來，隨著新材料技術的不斷發展，新材料技術將在電網中得到廣泛的應用。(1)首先，高壓大功率電力電子器件(如寬禁帶半導體器件等)和裝備將會使得對高壓大功率電力的變換和控制，如同集成電路對信息的處理(實際上也就是對低壓小電流的電能的變換和控制)一樣靈活高效。由于未來電網中的大量可再生能源電力是變幻莫測的，而電力用戶對電力的需求也具有多樣性且也是隨時變化的，因而對電力的變換和控制的目的就是將變幻莫測的電源變成能滿足用戶需求的電力。從這個意義上講，電力電子器件和裝備的廣泛使用，將使得電網像計算網絡處理和分配信息資源一樣來處理和分配電力，因而可以把未來電網看成是一個“能源計算網絡”，各種電力資源通過“能源計算網絡”有機組織、聯系和控制起來，從而為用戶提供可靠的電力。因此，這個“能源計算網絡”也可以稱之為“云電力網絡”，而用戶從“云”中獲取可靠的電力。(2)新型高性能的電極材料、儲能材料、電介質材料、高強度材料、質子交換膜和儲氫材料等的發明和使用，將使得高效低成本電力儲能系統成為現實并進入千家萬戶，從而優化電網的運行、簡化電網的結構和控制，并對電源波動和電網故障作出響應。電力儲能系統就如同計算網絡中的信息儲存系統一樣，對于未來電網是必要的。

 (3)高性能的超導材料在電網中的應用，將大大降低電氣設備的損耗、重量和體積，并可提高電氣設備的極限容量和靈活性，超導限流器還可以有效地限制故障電流并保護其他電氣設備和整個電網的安全穩定性。正因為如此，美國能源部甚至將超導技術視為“21世紀電力工業唯一的高技術儲備”。(4)其他新材料，如納米復合材料、場(包括電場和磁場)控和溫控的非線性介質材料、低殘壓壓敏電阻材料、新型絕緣材料、絕緣體—金屬相變材料、新型鐵磁材料、用于高效低能耗的電力傳感器材料(如巨磁阻材料、壓電晶體、熱電材料等)都將可能在未來電網中得到廣泛的應用。

第四，物理電網將與信息系統高度融合。如果把電網比喻成為一個人的話，那么物理電網就是人的骨骼、肉體和器官，而電網信息系統則提供相當于人的感覺能力、分析能力和決策能力。當前的電網，不僅在物理層是不完善的，而且其信息系統的建設與未來需求還有很大的差距。有關該方面的內容，也就是國際上近些年談得很多的所謂“智能電網”的概念，本文不宜做過多的重復。但是，需要說明的是，在現有電氣設備的基礎上，僅僅依靠提升電網的信息化程度，遠遠解決不了未來電網所面臨的問題。改變電網的結構和運行模式、提升電氣設備的性能和采用新型功能的電氣設備，對于解決未來電網的問題同樣重要甚至是更為根本性的。另外，需要強調的是，能夠從創新材料入手發展具有自適應功能的電力設備和保護設備，就可以顯著降低電網對于傳感、通訊和數據處理的技術要求，這對于提高電網的安全可靠性和綜合效益是非常有益的。因此，切忌認為將信息技術用于電網就是未來電網發展的全部。