新能源革命與電網使命的變化

以可再生能源逐步替代化石能源，實現可再生能源和核能等清潔能源在一次能源生產和消費中占更大的份額，建立可持續發展的能源系統，是新能源革命的主要目標。

在新能源革命的條件下，電網面臨著以下新使命：電網將成為大規模新能源電力傳輸和分配的網絡;與分布式電源、儲能裝置、能源綜合高效利用系統有機融合，成為靈活高效的能源網絡;具有極高的供電、供能可靠性，基本排除大面積停電風險;與信息通信系統廣泛融合，建成電力、能源、信息綜合服務體系。

三代電網的發展歷史和主要特征

第一代電網(二十世紀初到二十世紀50年代)的特點是小機組、低等級輸配電電壓(220千伏及以下)，小電網。

第二代電網(二十世紀50年代到二十世紀末)的特點是大機組、超/特高壓輸電，大型互聯電網。

第三代電網(二十一世紀初到二十一世紀50年代)是在新能源革命的條件下，在解決環境和能源問題驅動下實現的電網轉型，其特點是清潔能源發電占比有望超過60%~70%，骨干電源與分布式電源結合，大型主干電網與區域電網及微網結合。第三代電網支持大規模新能源電力，能大幅度降低電網的安全風險，廣泛融合信息和通信系統，是電網的智能化和可持續化的發展階段。目前我國正處于從第二代電網向第三代電網過渡的階段。

從第三代電網到新一代能源系統

我國國民經濟和能源電力發展面臨嚴峻形勢。2014年我國碳排放占全球總量的29%，位居第一，使用化石能源帶來嚴重霧霾，急需大規模、高比例開發利用可再生能源。截至2014年底，我國風能、太陽能發電并網裝機容量達到1.2億千瓦，但發電量僅占總量的3.2%，仍難擔大任。我國總體能源利用效率低下，綜合能源利用效率不足40%，2013年單位GDP能耗是世界平均水平的1.8倍，急需大幅提高能源綜合利用效率，減少能源消耗總量。電網承受波動性可再生能源電力接入的能力有限，對大規模、高比例風電等可再生能源的消納仍然未找到經濟有效的解決途徑，需要尋求綜合解決方案。

新一代能源系統是以電力為中心，以電網為主干，各種一次、二次能源的生產、傳輸、使用、存儲和轉換裝置，以及它們的信息、通信、控制和保護裝置直接或間接聯接的網絡化物理系統。構建新一代能源系統的目標是最大限度地開發和利用可再生能源，最大幅度地提高能源綜合利用效率。新一代能源系統是在新形勢下第三代電網向綜合能源系統的擴展。

重大科學和工程技術問題

構建新一代能源系統，需要重點研究解決源端、受端和傳輸的一系列重大科學和工程技術問題：源端(特別是我國西部)：大規模可再生能源的生產、存儲、轉化、消費整個鏈條中的系統科學、能源轉化儲存和綜合利用科學及相關工程科學技術;受端：各類分布式能源生產、儲存和需求消費中與電網緊密結合，實現高效、互補、綜合利用鏈條中的系統科學和相關工程科學技術;傳輸：以電網為主干的新型輸電(輸能)方式和網絡構建的系統科學和新型輸電(輸能)方式的工程科學技術。

具體為，一是構建西部直流輸電網。構建西部送端直流輸電網，將我國西部大型水電、風電、光伏電源基地及火電基地聯結起來，實現各類電源資源的跨空間、跨流域優化配置和補償調節，并通過大容量直流輸電線路與中東部交直流受端電網形成多點互聯，實現穩定高效的遠距離西電東送和北電南送。

二是在源端構建綜合能源電力系統。用棄風、棄光電量制氫或合成天然氣(P2G)，將電網與燃氣管網聯接，實現能量規模轉化和儲存。形成風電、煤電、高耗能(如電解鋁)組網的綜合利用系統，以及風光電、儲能、儲熱、供熱、供電綜合利用系統。作為重要的輔助措施，源端綜合能源電力系統將使受輸電限制產生的棄風、棄光能量得到充分轉化利用;并能就地消化部分可再生能源，減輕輸電壓力;對保證高質量、平穩的電力輸送，提高遠距離輸電的經濟性也具有重要作用。

三是在受端構建綜合能源系統。對受端不同供能系統進行整體上的協調、配合和優化，是實現社會用能效率最優、促進可再生能源規模化利用、實現能源可持續發展的必由之路。發展區域綜合能源供應系統，將受端的供電、供氣、供熱/冷系統進行統一規劃設計、協調優化運行，提高能源綜合利用效率，保證供能系統的安全性和自愈能力。

以“互聯網思維”審視傳統電力系統

　　“互聯網思維”體現在社會生產方式上的理解主要有兩點：即生產要素配置的去中心化和生產管理模式的扁平化。基于互聯網的開放、平等、協作、分享精神，各種系統生產要素配置的主要形式是去中心化，是分布式的;企業管理也會從傳統的多層次走向更加扁平、更加網絡化。

傳統電力系統中各類一次能源發電和分散布局的電源結構(骨干電源為主)通過大規模互聯的輸配電網絡，連起千家萬戶，具有天然的網絡化基本特征。傳統電力系統終端用戶用電早已實現“即插即用”，電力用戶不需要知道它所用的電是哪家電廠發出的，只需根據需要從網上取電，具有典型的開放和分享的互聯網特征。這是計算機信息系統經過多年奮斗才得以實現的理念(大規模科學計算用的網絡計算、互聯網、云計算)。

　　然而傳統電力系統不支持多種一次和二次能源相互轉化和互補，不支持高比例分布式清潔能源電力的接入，綜合能源利用效率和可再生能源利用率的提高受限;傳統電力系統的集中統一的管理、調度、控制系統也不適應大量分布式發電及發電、用電、用能高效一體化系統接入的發展趨勢。此外，傳統電力系統也無法支持分散的用戶充分參與到能源電力市場之中。

以“互聯網思維”建設改造傳統電力系統

以“互聯網思維”建設和改造傳統電力系統的3個層次：一是多能源互聯互通，提高一次和二次能源的綜合利用效率，這也是新一代能源系統的目標。二是借鑒互聯網及其擴展的網絡技術，實現即插即用、能源路由器、大數據、云計算等對能源系統特別是分布式可再生能源、微網、用戶在能源生產、消費、市場管理和服務的支持。三是催生能源生產、消費、服務的新業態和商業模式。