在解決人類能源綠色終極來源方面，全球能源互聯(lián)網(wǎng)比核聚變更具現(xiàn)實意義。未來，電力系統(tǒng)調(diào)度控制系統(tǒng)的高級形態(tài)將向多指標(biāo)自趨優(yōu)，即向“智能廣域機器人”邁進。
全球能源互聯(lián)網(wǎng)：比肩氫核聚變
記者：在油價、煤價下行通道，人們似乎忘記了能源的壓力。面向未來，人類應(yīng)如何認識 “能源危機和生態(tài)危機”的挑戰(zhàn)?
盧強：自工業(yè)革命以來，人類對化石能源無休止的大規(guī)模開采和使用，帶來資源枯竭、環(huán)境污染、氣候變化等諸多全球性問題。
對化石能源的過度依賴所導(dǎo)致的高排放、高污染問題必須盡快解決?，F(xiàn)實卻是，人類心底對能源危機的微弱呼聲，無法抵抗無節(jié)制消費化石能源的沖動。人類必須遏制這種慣性，如果一再拖延、猶豫不決，注定會在不久的將來追悔莫及。因此，人類需要一個綠色的能源終極解決方案。
記者：“全球能源互聯(lián)網(wǎng)”構(gòu)想，從全球視野，提出了人類能源綠色發(fā)展的終極解決方案，您如何評價其蘊含的深刻意義?
盧強：“全球能源互聯(lián)網(wǎng)”是不久前國家電網(wǎng)公司負責(zé)人，我國著名電力專家劉振亞高級工程師所提出的，正如你所言，具有解決全球能源綠色發(fā)展的終極意義，是一個帶有革命性的創(chuàng)意，是一個頂層設(shè)計藍圖。該設(shè)計的實現(xiàn)與氫核聚變的應(yīng)用在解決人類能源問題上具有同等量級的意義。氫核聚變俗稱“人造太陽”。話說回來，既然當(dāng)下人類對太陽能的利用尚不足其可用量的10-5 ，又何必搞“人造太陽”。
可控核聚變科學(xué)技術(shù)的突破尚屬較遙遠的未來，而全球能源互聯(lián)網(wǎng)實施科技成熟度高，具有現(xiàn)實可行性，若能建成，各國均將受益。它將深刻改變世界能源發(fā)展格局。
記者：您認為全球能源互聯(lián)網(wǎng)的挑戰(zhàn)和機遇何在?
盧強：首先，要獲得全球主要國家的認可。其次，要建立更具體可實施的清晰技術(shù)路線圖。發(fā)展到全球能源互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)平臺和云計算的話，大家都要遵守共同制定的有關(guān)規(guī)則。當(dāng)然提出全球能源互聯(lián)網(wǎng)的國家和企業(yè)集團及專家本人將在規(guī)則制定上起主導(dǎo)作用。誰主導(dǎo)了規(guī)則的制定，誰就占領(lǐng)了制高點。
記者：未來，隨著分布式清潔能源的大量接入，用戶、電源的界限開始模糊，與電網(wǎng)的互動性逐漸增強，是否會帶來安全隱患?
盧強：隨著我國能源綠色發(fā)展戰(zhàn)略的不斷實施，電網(wǎng)將接入大量的分布式新能源，若處理不謹慎，就可能出現(xiàn)影響電網(wǎng)安全的多個“蟻洞”。“蟻洞”會出現(xiàn)在哪里? 可能來自于大量分散的風(fēng)力發(fā)電站、光伏發(fā)電站，它們的信息要上傳到配網(wǎng)調(diào)度控制中心，然后逐級上傳到高層調(diào)度中心。如果沒有部署專用光纖網(wǎng)絡(luò)，而是采用通用因特網(wǎng)連接，病毒就有可能通過這些“蟻洞”自下而上地侵入電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)，這種危險是存在的。
記者：那如何才能保證萬無一失?
盧強：有必要來一場電力信息安全檢查——最基層的風(fēng)電場、光伏電站以及其他新能源終端，在與配網(wǎng)調(diào)度通信時，都禁止使用通用互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，將物理隔離進行到“底”，不留任何洞隙。
這里要強調(diào)一點，核心信通網(wǎng)無論從何通道與互聯(lián)網(wǎng)(包括移動通訊網(wǎng))相連，再想用“加密”或設(shè)“防火墻”的措施來保障安全都是不可靠的。分布式的光伏、風(fēng)能發(fā)電的信息和終端用戶抄表信息可以利用互聯(lián)網(wǎng)及移動通訊網(wǎng)，但其信息需要經(jīng)過專用電力通信網(wǎng)關(guān)匯總后，再用專用光纖網(wǎng)上傳下達。簡言之，我國電力系統(tǒng)調(diào)通核心網(wǎng)絡(luò)必須形成三維信息無孔的“通信島”。島內(nèi)有發(fā)達的專用光纖網(wǎng)絡(luò)形成大數(shù)據(jù)的上下左右傳遞。任何企業(yè)和個體都不可為了圖省事、圖方便、圖省錢而破壞這一鐵規(guī)!
智能廣域機器人：顛覆傳統(tǒng)調(diào)度理念
記者：2015年12月23日，烏克蘭發(fā)生了全球首例因黑客攻擊導(dǎo)致的大停電。您認為，此次大停電對電力系統(tǒng)安全控制策略將產(chǎn)生哪些影響?
盧強：我國電力調(diào)度系統(tǒng)(EMS)對于這種“攻擊”應(yīng)該說早有預(yù)防，一直采取“物理隔離”策略，這要感謝我國有關(guān)專家們的卓識與遠見。但在互聯(lián)網(wǎng)時代，電力系統(tǒng)必須要時刻警醒：病毒和攻擊就在門口。調(diào)度系統(tǒng)的內(nèi)核網(wǎng)只要與互聯(lián)網(wǎng)哪怕只有零點幾秒的連接，保密資料和信息就會被盜空且破壞性極強的病毒就可能侵入調(diào)控系統(tǒng)，這絕非聳人聽聞。
烏克蘭這次大停電就是一個嚴重的教訓(xùn)。正如《不設(shè)防的城市》一樣，烏克蘭的調(diào)度系統(tǒng)堪稱“不設(shè)防的電力系統(tǒng)”，由于信息安全防御措施欠缺，給對方以可乘之機，讓破壞性病毒遞次攻入了電力調(diào)度核心信息系統(tǒng)。
這次大停電的根源其一是經(jīng)濟原因，其二是存在僥幸心理，沒有建設(shè)電力專用光纖信通網(wǎng)絡(luò)，最終導(dǎo)致幾十個城市一片漆黑、大量工廠停工的重大損失，若不解決以后還可能再次發(fā)生。
記者：您認為，未來，這種攻擊是否會成為電力系統(tǒng)運行中的常見問題?在全球能源互聯(lián)網(wǎng)時代，需要提防哪些攻擊，以保證電力系統(tǒng)安全運行?
盧強：網(wǎng)絡(luò)安全的威懾力對各個國家都是“平等”的。作為負責(zé)任國家，沒有必要也不應(yīng)該進行黑客活動，因為他攻擊別人就等于攻擊他自己。
但我們?nèi)詰?yīng)未雨綢繆。所以我前面提出，在新形勢下，有必要來一次信息安全檢查，不留蟻洞和縫隙。而且，相關(guān)部門有必要考慮起草和制定一本我國電力網(wǎng)絡(luò)信息安全導(dǎo)則和法規(guī)。
記者：在這樣的形勢下，未來的電力系統(tǒng)調(diào)度需要什么樣的革命性創(chuàng)新?
盧強： 避免和阻斷連鎖性故障，是保障系統(tǒng)安全運行的最重要關(guān)隘。最有效提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的方略是實行智能緊急調(diào)度與控制。通過先進控制理論、現(xiàn)代信通技術(shù)以及計算機科學(xué)的融合，會產(chǎn)生大電力系統(tǒng)真正意義上的智能調(diào)度，即實現(xiàn)智能廣域機器人的創(chuàng)想。它將由廣域狀態(tài)實時感知子系統(tǒng)，大數(shù)據(jù)存儲平臺，先進狀態(tài)估計單元，多目標(biāo)趨優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)的量化單元，比較與鑒別單元(給出是否出現(xiàn)了“事件”以及何種“事件”的明斷)，基于實時或超實時分析的由事件向控制指令變換的軟件橋，基于超實時仿真的控制指令有效性鑒別單元以及控制任務(wù)包(實現(xiàn)控制指令的快速落實)八個軟件體所組成的，然后又返回至狀態(tài)感知子系統(tǒng)，如此實現(xiàn)廣域?qū)崟r多指標(biāo)趨優(yōu)化的閉環(huán)控制。
科技發(fā)展無止境，智能的提高也無止境。應(yīng)該指出，在實施緊急控制過程中不必考慮常態(tài)下的經(jīng)濟性，必要時實行快速關(guān)閉導(dǎo)水葉或汽門(通過AGC)以至精準(zhǔn)切機切負荷等手段。
記者：這是否意味著，將會發(fā)生停電事故?
盧強：不，實現(xiàn)智能廣域機器人調(diào)度的第一目的就是將故障限制在盡可能小的范圍，避免災(zāi)變的發(fā)生。這里我要再強調(diào)一下精細切負荷的問題。傳統(tǒng)的做法是將負荷分為三類，第一類負荷作為一個整體在任何情況下不允許切除，必要時首先切第三類。這是幾十年前定下的規(guī)則?，F(xiàn)在我們有了智能插銷，即智能繼電器這樣的器件，就可以告別過去那種粗獷式的分類法，做到精細精確地在必要時切除那些可切負荷，并使切除時間Δt小于其最大允許切除時間Δtmax。這種創(chuàng)新型切負荷法，既提高了全系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性，又不會給民生和企業(yè)造成損失。要知道，我們說的負荷切除時間Δt不過是數(shù)秒至幾分鐘而已，而這幾秒至幾分鐘對電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的保持往往具有決定性的意義。那么合理的切除量是如何預(yù)知的呢?這仍然是依據(jù)實時和超實時分析的結(jié)果。
記者：這聽起來，好像與傳統(tǒng)的按三類劃分負荷的標(biāo)準(zhǔn)有很大差別?
盧強：是的，這種新策略對于傳統(tǒng)的緊急控制策略是帶有一定顛覆性的。此外，AGC的大深度介入暫態(tài)穩(wěn)定控制，對于傳統(tǒng)的AGC概念來說，也具有一種革命性的意義。這種“深度介入”并不需太大投入，只需利用已有的AGC通道由控制任務(wù)軟件包對電站的調(diào)速器發(fā)出相應(yīng)的控制指令即可。這正是多指標(biāo)自趨優(yōu)的智能調(diào)度控制系統(tǒng)的職能所在。
壓縮空氣儲能：中國創(chuàng)造又一典范
記者：現(xiàn)在，有些觀點認為，未來電力系統(tǒng)將呈現(xiàn)分布式、多元化特征。您認為，為保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，電網(wǎng)調(diào)峰手段和技術(shù)將有哪些方向?
盧強：在我看來，未來電力系統(tǒng)將呈現(xiàn)大集中與廣分布并存的多元化特征。相對而言，分布式能源的發(fā)展會得到政府和公眾的更多關(guān)注。我十分同意諾貝爾物理學(xué)獎獲得者、前美國能源部部長朱棣文教授的看法，而且我國專家們一直也這樣認為：未來的能源革命有兩大技術(shù)支撐，即儲能與太陽能。
在能源互聯(lián)網(wǎng)背景下，發(fā)展太陽能、風(fēng)能等新能源，一定要配套以儲能設(shè)施。在微電網(wǎng)的定義里，關(guān)鍵的問題就是儲能，沒有儲能只能叫硬性電網(wǎng)，有了儲能才能變成柔性電網(wǎng)，才能很好地和用戶互動，進而達到趨優(yōu)化運行的目標(biāo)。
記者：在大規(guī)模儲能領(lǐng)域，您認為，除成熟的抽水蓄能，未來具有商業(yè)價值的儲能技術(shù)有哪些?
盧強：在大規(guī)模儲能領(lǐng)域，壓縮空氣儲能是一種很好的儲能方式，它將棄光、棄風(fēng)、棄水或低谷電通過空氣壓縮機把電能轉(zhuǎn)換為分子勢能存入壓力儲氣裝置，待發(fā)電時通過高壓空氣的釋放，驅(qū)動透平機帶動發(fā)電機發(fā)電。
在國家電網(wǎng)公司支持下，一項500千瓦壓縮空氣儲能試驗電站，由清華大學(xué)能源互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新研究院所研發(fā)，已在蕪湖市成功運行一年半。該技術(shù)能夠做到每立方米儲存12至15千瓦時電量，而且可以實現(xiàn)電、熱、冷三聯(lián)供的綜合利用。從實驗數(shù)據(jù)(容量500千瓦的儲能系統(tǒng))來看，目前電對電的效率已達37%(優(yōu)化后不低于48%)，加上熱和冷的利用，其綜合效率可達70%以上;其運行壽命可達45年。而且儲氣容器也由試驗電站所用的鋼筒式改為淺埋入地的管線鋼的并聯(lián)組合，運輸輕便、組合靈活。
壓縮空氣儲能技術(shù)對于消納新能源、削峰填谷、節(jié)能減排、增加有功功率和無功功率的旋轉(zhuǎn)備用以至于在黑啟動等方面皆具重大意義。同時，壓縮空氣儲能技術(shù)的大力度推廣和應(yīng)用需大量采用管線鋼儲氣，是對“去庫存”決策的積極響應(yīng)，與此同時還可以帶動我國以鋼鐵為主要原料的設(shè)備制造業(yè)的繼續(xù)發(fā)展，且對“一帶一路”沿線沿路國家微電網(wǎng)發(fā)展具有不可低估的價值。由于這一技術(shù)直接應(yīng)用壓縮空氣無需補燃，無任何污染排放和碳排放，有助于霧霾治理和低碳發(fā)展。未來更可以通過碳交易，銷售碳減排指標(biāo)，實現(xiàn)低碳發(fā)展。
這項在國家電網(wǎng)公司支持下所取得的創(chuàng)新成果，已獲中美兩國發(fā)明專利受理。它已形成從100千瓦到50兆瓦的系列產(chǎn)品，待在我國工程化的示范工程落地后，除在國內(nèi)推廣應(yīng)用外，以其性價比的優(yōu)勢，應(yīng)該能接到國外訂單，那便是一項由中國制造向中國創(chuàng)造轉(zhuǎn)化的又一范例，建議列入國家十三五規(guī)劃的重大試驗示范項目。
記者：您如何評價化學(xué)電池儲能的未來前景?
盧強：在電化學(xué)儲能領(lǐng)域，目前有很多技術(shù)路線。據(jù)報道，美國最新發(fā)展的一種液流電池其使用壽命可達20年，且后處理的污染較小，這項創(chuàng)新技術(shù)很值得關(guān)注。
對于電化學(xué)儲能需加強研究，以磷酸鐵鋰電池為例，應(yīng)力爭在以下幾個領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)突破：一是在對溫度的敏感性方面;二是在充電次數(shù)及壽命提高方面;三是要突破不能深放深充的瓶頸;四是要解決好電池的后處理問題。
實際上，磷酸鐵鋰電池更適合應(yīng)用在交通系統(tǒng)，特別是在為風(fēng)景區(qū)的交通工具提供動力以替代柴油發(fā)動機方面。而在大規(guī)模儲能領(lǐng)域，則應(yīng)大力推廣以壓縮空氣儲能為代表的儲能技術(shù)的應(yīng)用。這項技術(shù)尤其對解決新能源消納問題，以及為有人駐守島礁提供穩(wěn)定的能源供給方面，有著極為重大的意義，堪稱一舉多得之舉，故應(yīng)加速推廣這一自主創(chuàng)新技術(shù)的應(yīng)用。
