大規模可再生能源的發展需以大能源觀為指導
電力系統要討論的是：當可再生能源在電力系統中占到80%甚至更多，當可再生能源在遠距離輸電中占到80%甚至更多，而電動汽車的充電負荷在電力負荷中占到20%甚至更多時，現在的智能電網概念中需要哪些新的外延、能源轉換及儲能技術的突破可能帶來的影響，以及電網如何更好地去適應大能源的變革。&nbs
電力系統要討論的是：當可再生能源在電力系統中占到80%甚至更多，當可再生能源在遠距離輸電中占到80%甚至更多，而電動汽車的充電負荷在電力負荷中占到20%甚至更多時，現在的智能電網概念中需要哪些新的外延、能源轉換及儲能技術的突破可能帶來的影響，以及電網如何更好地去適應大能源的變革。能源是社會發展的重要物質基礎，而可靠的電力供應則是現代文明的重要支持。一次能源在各類發電廠中轉化成電能形式的二次能源后，經過輸、配電網輸送給各種用戶，完成終端能源的功能。其中，電能是二次能源的核心，而電網則是支撐在廣域內共享電能的傳輸平臺和電力市場互動的物理平臺，是一次能源及終端能源之間的樞紐和橋梁。
按照發達國家的經驗，如果電能在終端能源中的占比增加1個百分點，則能源強度將降低3.7個百分點。預計中國電能占終端能源的比重，將從2009年的18.5%增長到2020年的28.0%及2030年的32.0%。電力對能源安全的重要性顯而易見。
為了確保電力系統的安全，必須研究完整的能源流，包括一次能源特別是可再生能源的開發、二次能源的轉換及終端能源消費的規律，并保證能源流的整體可靠性。另外還需要研究資金流、物流、人才流和信息流等的可靠性，以支撐電力流及能源流的安全及其協調優化。
人類活動產生的污染增加了大自然的生態負載。作為人類最主要的活動，能源開發與消費鏈中的各個環節的排放都嚴重影響到生態平衡的裕度。一旦生態負載超過了自然界的自修復能力，生態平衡被顛覆，就必然有更多的自然災害來懲罰人類，包括大停電乃至人類文明的毀滅。
為此，需要在一次能源中用可再生能源大規模地替代化石類能源，在終端能源中用電能大規模地替代化石類能源，并充分發揮電能在二次能源中的主導作用。
由于水能、風能、太陽能等可再生能源難以直接以原來的能源形式輸送，必須轉換成電能后才能適用于大多數終端負荷使用，也才能在區域內共享能源。因此，沒有強大可靠的遠方輸電網以及智能靈活的主動配電網，就無法在終端能源中實現電能對化石能源的大規模代替，也就不可能在各種一次能源、二次能源及終端能源的各自內部及相互之間實現協調優化。
此外，風電和光伏發電具有很強的間歇性和隨機性，不但無法直接控制，并且其預測誤差大大超過負荷的預測誤差，特別是風電的突變時刻與程度都難以準確預報。設想當可再生能源發電大規模入網，例如占到發電用能50%甚至更多時，突然風與陽光在幾分鐘內從很大降到很小，電能的充裕性將成為巨大的挑戰。電力系統的瞬時備用及旋轉備用的調度問題將隨著可再生能源比例的增加而越發突出，如何保證二次能源和終端能源的安全是極為嚴峻的挑戰。
為此，需要在眾多相關領域中取得重大突破。這包括但不止于：各種可再生能源發電技術、遠方輸電網及主動配電網技術、風電和光伏發電在不同時間尺度上的預測技術、儲能技術、電能替代技術、備用容量與備用電量的配置及調度技術，以及與能源系統融合的信息技術。
作者：薛禹勝 來源：亮報 責任編輯：gaoting
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