發展電力帶動能源革命”
——專訪中國科學院院士、瑞典皇家工程科學院院士盧強
盧強 清華大學電機系教授,中國科學院院士,瑞典皇家工程科學院院士,第八、九、十屆全國政協常委,民盟第八、九屆中央副主席。著作有《電力系統最優控制》、《電力系統非線性控制》及《非線性控制理論與電力系統動態(英)》,被公認為電力系統線性最優控制和非線性最優控制學科體系的開拓者和奠基人。曾任973計劃“電力大系統災變防治”首席科學家,先后主持完成過“電力系統非線性魯棒穩定控制”、“電力系統智能控制”、“三峽發電機組非線性勵磁”等十余項重大科研項目。近年來,創建了電力系統混成控制理論,為建設我國智能調度系統提供了理論與方法,應用于東北、上海電力系統和深圳電網智能調度自動化系統。
記者:您認為霧霾天氣產生的原因是什么?跟煤炭、石油等化石能源的燃燒有何關系?
盧強:關于霧霾天氣產生的原因是多種的:以燃煤為主的火力發電廠、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,應當多燒氣而不是只燒煤粉,所以煤的氣化和液化工程應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),我們應當改變煤炭的利用方式。現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。
“開發西南水電不容耽擱”
記者:您認為電網在能源革命中應當發揮怎樣的作用?
盧強:電網在能源革命中應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,說明這個國家的經濟、技術、社會發展越成熟。所以能源革命首先要關注電力,通過電力的推廣應用來帶動整個能源系統的革命。
記者:那電網與電源在整個革命中應當是怎樣一種關系?
盧強:我認為電網和電源之間的關系就好比人的神經系統與消化系統、大腦的關系,是一個完整的系統,因此電源和電網在運行中不能割裂開,要談革命,必須要談電源。
記者:您對中國電源發展方面有怎樣的看法或者建議?
盧強:未來的能源革命,我們應當彌補在過去的10年內,沒有著重發展大水電的失策,比如說怒江和雅魯藏布江的開發。我國總共還有約5億千瓦的水電沒有開發,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中,空談能源革命是沒有意義的。
我大學畢業的時候,也就是上世紀60年代,怒江的地質勘探、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,他們成立了所謂的環保基金打著環保的旗號來蒙蔽不明真相的群眾。因為怒江一旦開發,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,我們的黃金發展期是沒有多少個十年夠我們耽擱的。
記者:但國內國外都有人質疑水電開發會對生態造成影響。
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,現在周圍能砍的樹已經都砍得差不多了,就開始到深山里去砍樹,所以破壞怒江生態最嚴重的是貧窮和缺電。關于移民開發的問題,瀾滄江的開發帶了個好頭,就是破壞一畝森林或草地要補種一畝甚至兩畝。現在還有一個好的機制,跟經濟學有關,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。所以怒江必須要開發,這是我國的主權,有主權不用就等于喪失主權。即使現在開發,距離第一臺機組投產發電還需要等10年左右的時間。
記者:是不是與以前水電開發的失敗案例有關?
盧強:有些人現在質疑三峽出現了一些問題,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“倒灌”現象,我們學水利的都知道,若經過計算和動態模擬試驗給出一個“長江下流最低允許水位值”是可以解決這個問題的。
事實上,三峽并不以發電為主,它的主要功能是防洪、防旱和航運等。
關于三峽會不會出現三門峽的情況,我認為是不會的。三門峽是前蘇聯專家設計的,當時蘇聯專家把采集的資料拿到烏克蘭,是在辦公室里設計出來的。采集的資料對上游水土流失給出了一個最樂觀的估計,比現在的流失量低了10倍,所以蘇聯專家就仿照伏爾加河的設計方法來設計三門峽,這跟當時的歷史條件和體制有關,現在是不可能發生了。
關于雅魯藏布江的開發,應當與怒江同時進行,即使這樣,它的第一臺機組投產也會比怒江晚十年,因為工程量太大。關于地震的問題,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,雅江開發的移民數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”
記者:開發后就是送電的問題了。
盧強:對,這時候就和電網聯系起來了。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。現在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,華東電網能否承受?還有,處于直流輸電末端的上海交流電網需有足夠數量的動態無功功率補償容量的支撐。綜上所述可知,華東電網應有強大的交流電網,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。
記者: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。這項技術必須應用,已經有一些試驗線路了,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驗。
“智能電網的本質是優化”
記者:現在智能電網的概念比較熱,您是怎樣理解的?
盧強:到現在美國還沒有對智能電網給出一個明確的定義,我認為智能電網的本質應當是優化。時至今日無論是高壓電網還是低壓電網都是通過調度人員進行控制的。以美國的“8˙14”大停電為例,在美國,調度員如果下了錯誤的指令是要負法律責任的。一旦發生緊急事故,調度員應在10秒鐘內作出正確決策,再往后就晚了。在這種情況下,調度員不敢決策,結果是29個小時內沒有任何一個調度員發出任何一條有權威的指令。
因此未來的電網,我們不能主要依靠人來調度,必須要通過信息技術和計算機科學進行自動調控,實現全電力大系統的完全閉環。我國現在的調度是五級調度體系,上下聯系是靠打電話等傳統方式,一旦有大事故,可能來不及調控。
下面講一個多指標優化的問題,一件事情從“好”到“更好”到“最好”,這在數學上屬于優化的范疇,智能電網的建立也屬于優化的范疇。優化分為兩種,一種是單指標優化,一種是多指標優化。電力系統的要求是安全、經濟、高電能質量等,所以電力系統的優化是多指標優化。電力大系統的多指標優化在數學上是一個巨形的變分問題,因為每臺發電機要用五至七階微分方程來描述,一萬臺發電機就是五萬至七萬階微分方程,再加上數萬個節點的上下限非線性代數方程組的約束條件,然后求一個極值的解析解,這在數學上是解決不了的問題。
當電力系統已經復雜到純數學無法解決的時候,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的需求(安全、經濟、質量等)全部都集中起來,寫成多指標趨優化軟件放到控制系統中。
第三次工業革命提出的是信息科學與傳統科學相擁抱,因此我們要將電力系統的每一個發電廠、每一個重要節點的傳感器等獲悉的數據都集中到一個大數據庫里,各級調度機的SCADA單元從數據庫里取數據,取完后有一個去偽存真的過程,叫做狀態估計。然后用這些可靠數據與事先約定好的最優狀態一一比對,如果差值大于預定值,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產生了,新的數據如果符合最優控制指標,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。
現在的通訊技術是能做到的,比如現在上海的調度,已經初步做到了。上海的調度員原來進行監控,現在變成了主要是監視。所以通訊和數學進入古典的電力系統,就產生了電力系統的第三次工業革命,產生了智能電力系統。
這個電力系統從本質上來講就是一部“機器人”。因為機器人的本質是人所創造的自動化機電系統,而且這個機電系統要服從人的原始意志。能做到多指標自趨優的就稱其為智能機器人。電力系統不是一般形態上的機器人,而是一個廣域機器人,所以我們要完成的任務是要把中國的電力系統建成一個智能廣域機器人,也就是我們的五級調度都要建立起智能調度系統。
記者:我們要建立的智能電網與國外有區別嗎?
盧強:奧巴馬先生提出的智能電網,主要是指相當于中國110千伏以下的電網,是配電網部分。而我們的大機組都是接到500千伏電網的,所以我們中國要建立的是智能電力系統和智能電網,并不僅僅是智能電網。現在上海大致實現了,原來上海的調度中心只有自動功率控制(AGC),沒有AVC,現在實現了智能,兩者協同控制,這就把上海電力系統發生事故的可能性,特別是電壓崩潰災難性事故發生的幾率顯著降低。最受調度員歡迎的一個人機界面是動態地、實時地標注出運行點和穩定域邊界,如果有事故,調度機會自動給出和執行控制策略。調度員還有權進行手動調整。
“未來將是大電網與微電網的結合體”
記者:隨著微網的發展,以后自給自足的模式是否會取代現在的大電網?
盧強:微電網在局部區域是可行的,比如學校、家庭、大型游樂場、賓館等。現在我國的功率要大于整個歐洲電功率的總和,所以未來中國電網的發展模式必定是超大型骨干電網和分布式微電網的結合體。
記者:那未來微電網會不會起到主導作用?
盧強:微電網將來會在調峰的時候占主導地位。我們現在后夜功率小,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整負荷曲線。
將來要過渡到以負荷為調峰的主體,讓需求側來主動響應大電力系統的經濟運行和緊急控制的需求,從需求的角度來進行解決。
記者:這就對儲能的發展提出了更高的要求。
盧強:現在建設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的電能,就需要用為數眾多的專用大樓來裝蓄電池,三、四年又需要更換一次,顯然不現實。
現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,等到要用的時候,再將壓縮空氣噴放出來,沖動渦輪機,帶動機組進行發電。今年9月初,我們將在安徽蕪湖國家級高新開發區進行一個壓縮空氣儲能的試驗。
現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,經充分調查研究,這種地下工程對我國來說并不是一件困難的事。以上這項科學實驗工程是國家電網公司支持的。
記者:您怎樣看待未來電動汽車的發展?
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,發展起來,全國就是一個很大的量。如果電動汽車在電網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),這樣極有利于實現電網調峰的目的。
記者:但現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。
記者:這種情況,電價制度也需要相應調整。
盧強:從經濟學角度出發,電價將來應當類似于股票市場,每日有個日電價曲線,它的變動可以是以小時為單位,發到每個車主的智能電表上。
記者:全球范圍內,您觀察能源行業在生產消費觀念和技術上正發生哪些讓您印象深刻的變革或創新?
盧強:我覺得是美國的頁巖氣。美國的地質條件很好,將來發展的潛力非常大。
我國尚有5億千瓦的水電亟待開發,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。
——專訪中國科學院院士、瑞典皇家工程科學院院士盧強
盧強 清華大學電機系教授,中國科學院院士,瑞典皇家工程科學院院士,第八、九、十屆全國政協常委,民盟第八、九屆中央副主席。著作有《電力系統最優控制》、《電力系統非線性控制》及《非線性控制理論與電力系統動態(英)》,被公認為電力系統線性最優控制和非線性最優控制學科體系的開拓者和奠基人。曾任973計劃“電力大系統災變防治”首席科學家,先后主持完成過“電力系統非線性魯棒穩定控制”、“電力系統智能控制”、“三峽發電機組非線性勵磁”等十余項重大科研項目。近年來,創建了電力系統混成控制理論,為建設我國智能調度系統提供了理論與方法,應用于東北、上海電力系統和深圳電網智能調度自動化系統。
記者:您認為霧霾天氣產生的原因是什么?跟煤炭、石油等化石能源的燃燒有何關系?
盧強:關于霧霾天氣產生的原因是多種的:以燃煤為主的火力發電廠、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,應當多燒氣而不是只燒煤粉,所以煤的氣化和液化工程應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),我們應當改變煤炭的利用方式。現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。
“開發西南水電不容耽擱”
記者:您認為電網在能源革命中應當發揮怎樣的作用?
盧強:電網在能源革命中應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,說明這個國家的經濟、技術、社會發展越成熟。所以能源革命首先要關注電力,通過電力的推廣應用來帶動整個能源系統的革命。
記者:那電網與電源在整個革命中應當是怎樣一種關系?
盧強:我認為電網和電源之間的關系就好比人的神經系統與消化系統、大腦的關系,是一個完整的系統,因此電源和電網在運行中不能割裂開,要談革命,必須要談電源。
記者:您對中國電源發展方面有怎樣的看法或者建議?
盧強:未來的能源革命,我們應當彌補在過去的10年內,沒有著重發展大水電的失策,比如說怒江和雅魯藏布江的開發。我國總共還有約5億千瓦的水電沒有開發,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中,空談能源革命是沒有意義的。
我大學畢業的時候,也就是上世紀60年代,怒江的地質勘探、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,他們成立了所謂的環保基金打著環保的旗號來蒙蔽不明真相的群眾。因為怒江一旦開發,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,我們的黃金發展期是沒有多少個十年夠我們耽擱的。
記者:但國內國外都有人質疑水電開發會對生態造成影響。
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,現在周圍能砍的樹已經都砍得差不多了,就開始到深山里去砍樹,所以破壞怒江生態最嚴重的是貧窮和缺電。關于移民開發的問題,瀾滄江的開發帶了個好頭,就是破壞一畝森林或草地要補種一畝甚至兩畝。現在還有一個好的機制,跟經濟學有關,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。所以怒江必須要開發,這是我國的主權,有主權不用就等于喪失主權。即使現在開發,距離第一臺機組投產發電還需要等10年左右的時間。
記者:是不是與以前水電開發的失敗案例有關?
盧強:有些人現在質疑三峽出現了一些問題,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“倒灌”現象,我們學水利的都知道,若經過計算和動態模擬試驗給出一個“長江下流最低允許水位值”是可以解決這個問題的。
事實上,三峽并不以發電為主,它的主要功能是防洪、防旱和航運等。
關于三峽會不會出現三門峽的情況,我認為是不會的。三門峽是前蘇聯專家設計的,當時蘇聯專家把采集的資料拿到烏克蘭,是在辦公室里設計出來的。采集的資料對上游水土流失給出了一個最樂觀的估計,比現在的流失量低了10倍,所以蘇聯專家就仿照伏爾加河的設計方法來設計三門峽,這跟當時的歷史條件和體制有關,現在是不可能發生了。
關于雅魯藏布江的開發,應當與怒江同時進行,即使這樣,它的第一臺機組投產也會比怒江晚十年,因為工程量太大。關于地震的問題,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,雅江開發的移民數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”
記者:開發后就是送電的問題了。
盧強:對,這時候就和電網聯系起來了。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。現在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,華東電網能否承受?還有,處于直流輸電末端的上海交流電網需有足夠數量的動態無功功率補償容量的支撐。綜上所述可知,華東電網應有強大的交流電網,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。
記者: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。這項技術必須應用,已經有一些試驗線路了,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驗。
“智能電網的本質是優化”
記者:現在智能電網的概念比較熱,您是怎樣理解的?
盧強:到現在美國還沒有對智能電網給出一個明確的定義,我認為智能電網的本質應當是優化。時至今日無論是高壓電網還是低壓電網都是通過調度人員進行控制的。以美國的“8˙14”大停電為例,在美國,調度員如果下了錯誤的指令是要負法律責任的。一旦發生緊急事故,調度員應在10秒鐘內作出正確決策,再往后就晚了。在這種情況下,調度員不敢決策,結果是29個小時內沒有任何一個調度員發出任何一條有權威的指令。
因此未來的電網,我們不能主要依靠人來調度,必須要通過信息技術和計算機科學進行自動調控,實現全電力大系統的完全閉環。我國現在的調度是五級調度體系,上下聯系是靠打電話等傳統方式,一旦有大事故,可能來不及調控。
下面講一個多指標優化的問題,一件事情從“好”到“更好”到“最好”,這在數學上屬于優化的范疇,智能電網的建立也屬于優化的范疇。優化分為兩種,一種是單指標優化,一種是多指標優化。電力系統的要求是安全、經濟、高電能質量等,所以電力系統的優化是多指標優化。電力大系統的多指標優化在數學上是一個巨形的變分問題,因為每臺發電機要用五至七階微分方程來描述,一萬臺發電機就是五萬至七萬階微分方程,再加上數萬個節點的上下限非線性代數方程組的約束條件,然后求一個極值的解析解,這在數學上是解決不了的問題。
當電力系統已經復雜到純數學無法解決的時候,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的需求(安全、經濟、質量等)全部都集中起來,寫成多指標趨優化軟件放到控制系統中。
第三次工業革命提出的是信息科學與傳統科學相擁抱,因此我們要將電力系統的每一個發電廠、每一個重要節點的傳感器等獲悉的數據都集中到一個大數據庫里,各級調度機的SCADA單元從數據庫里取數據,取完后有一個去偽存真的過程,叫做狀態估計。然后用這些可靠數據與事先約定好的最優狀態一一比對,如果差值大于預定值,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產生了,新的數據如果符合最優控制指標,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。
現在的通訊技術是能做到的,比如現在上海的調度,已經初步做到了。上海的調度員原來進行監控,現在變成了主要是監視。所以通訊和數學進入古典的電力系統,就產生了電力系統的第三次工業革命,產生了智能電力系統。
這個電力系統從本質上來講就是一部“機器人”。因為機器人的本質是人所創造的自動化機電系統,而且這個機電系統要服從人的原始意志。能做到多指標自趨優的就稱其為智能機器人。電力系統不是一般形態上的機器人,而是一個廣域機器人,所以我們要完成的任務是要把中國的電力系統建成一個智能廣域機器人,也就是我們的五級調度都要建立起智能調度系統。
記者:我們要建立的智能電網與國外有區別嗎?
盧強:奧巴馬先生提出的智能電網,主要是指相當于中國110千伏以下的電網,是配電網部分。而我們的大機組都是接到500千伏電網的,所以我們中國要建立的是智能電力系統和智能電網,并不僅僅是智能電網。現在上海大致實現了,原來上海的調度中心只有自動功率控制(AGC),沒有AVC,現在實現了智能,兩者協同控制,這就把上海電力系統發生事故的可能性,特別是電壓崩潰災難性事故發生的幾率顯著降低。最受調度員歡迎的一個人機界面是動態地、實時地標注出運行點和穩定域邊界,如果有事故,調度機會自動給出和執行控制策略。調度員還有權進行手動調整。
“未來將是大電網與微電網的結合體”
記者:隨著微網的發展,以后自給自足的模式是否會取代現在的大電網?
盧強:微電網在局部區域是可行的,比如學校、家庭、大型游樂場、賓館等。現在我國的功率要大于整個歐洲電功率的總和,所以未來中國電網的發展模式必定是超大型骨干電網和分布式微電網的結合體。
記者:那未來微電網會不會起到主導作用?
盧強:微電網將來會在調峰的時候占主導地位。我們現在后夜功率小,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整負荷曲線。
將來要過渡到以負荷為調峰的主體,讓需求側來主動響應大電力系統的經濟運行和緊急控制的需求,從需求的角度來進行解決。
記者:這就對儲能的發展提出了更高的要求。
盧強:現在建設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的電能,就需要用為數眾多的專用大樓來裝蓄電池,三、四年又需要更換一次,顯然不現實。
現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,等到要用的時候,再將壓縮空氣噴放出來,沖動渦輪機,帶動機組進行發電。今年9月初,我們將在安徽蕪湖國家級高新開發區進行一個壓縮空氣儲能的試驗。
現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,經充分調查研究,這種地下工程對我國來說并不是一件困難的事。以上這項科學實驗工程是國家電網公司支持的。
記者:您怎樣看待未來電動汽車的發展?
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,發展起來,全國就是一個很大的量。如果電動汽車在電網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),這樣極有利于實現電網調峰的目的。
記者:但現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。
記者:這種情況,電價制度也需要相應調整。
盧強:從經濟學角度出發,電價將來應當類似于股票市場,每日有個日電價曲線,它的變動可以是以小時為單位,發到每個車主的智能電表上。
記者:全球范圍內,您觀察能源行業在生產消費觀念和技術上正發生哪些讓您印象深刻的變革或創新?
盧強:我覺得是美國的頁巖氣。美國的地質條件很好,將來發展的潛力非常大。
我國尚有5億千瓦的水電亟待開發,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。