[科普中国]-超级电网

简介

随着化石能源的日益枯竭和环境压力的日益增加，各国政府纷纷提出低碳减排目标，倡导大力开发利用可再生清洁能源，将其作为缓解能源供应矛盾、减少温室气体排放和保护生态环境的重要措施。欧盟承诺在1990年的基础上减排20 %，占欧盟电力供应的25.5%。中国国家能源局也发布中国可再生能源发展“十二五”规划。在能源消费中的比例超过9.5% 然而，风能、太阳能和生物能等可再生能源的输出受地理、天气等外界因素影响，与大电网功率交换特性复杂，交换功率水波动范围大，具有间歇性和不可预知性。此外，由于多数可再生能源发电需要依赖自然资源，大容量的可再生能源发电厂往往建设在偏远地区，如大型风电场多建于多风的近海或草原等地，太阳能电厂则多建于光照充裕的沙漠或高原等地，然而日益增长的负荷中心却多位于人口密集的城区。为满足不断增长的电力需求，需要及时将可再生能源所发电能远距离传输至负荷中心。针对以上问题，欧洲提出了超级电网的概念，提议将可再生能源与传统能源广域互联，将偏远地区的大规模可持续电能传输到负荷中心，实现多种能源形式、多时间尺度、大空间跨度、多用户类型1。

中国地域辽阔，能源分布极不均衡，且随着国内可再生能源的迅速发展，可再生能源并网及远距离输送的要求越来越强烈。目前，国内关于超级电网的研究还处于起步阶段，欧洲正在建设的超级电网项目将对中国电网建设具有启示作用。 首先对超级电网的概念和特点进行了介绍，进而探讨了建设超级电网所需的关键技术，并指出了超级电网建设过程中所面临的挑战。在此基础上，结合中国可再生能源及负荷中心分布特点，研究讨论了超级电网在中国的应用前景。

超级电网的概念及发展现状目前，超级电网尚没有统一定义，其实质是依托长距离输电设施将多个不同种类的发电系统连接，以最小损失和最大效率将大量电能传输至几千千米外负荷中心的智能交直流混合广域电力传输网络。基于能源管理系统，超级电网可对电力消费者、输电网、微网和多种发电单元进行控制、管理、优化，从而实现电力系统的快速响应与安全稳定。

目前，欧洲己有超级电网的初步规划。2010年1月，欧洲十国正式公布北海超级电网计划，提议将苏格兰的海上风力涡轮机、德国的太阳能阵列、比利时和丹麦的波浪能发电站与挪威的水力发电站连接起来，从而形成贯穿从北海到欧洲大陆北部的联合电网。

北海电网通过广域范围内的资源互联，可实现风能、太阳能、水电、波浪能等多种资源的互补互济，形成环网状或放射状的多端直流电网。北海电网是欧洲超级电网的一期工程。根据欧洲“Super Grid2050”计划，北海超级电网将与德国2009年10月在撒哈拉沙漠启动建设的大型太阳能项目“沙漠科技”组成一个有机整体，从而形成跨越欧洲、中东、北非的跨洲超级电网，届时将覆盖50个国家、11亿用户、约4 000 TW " h的电力需求。据专家估算，欧洲超级电网预期将投入数千亿欧元，约有42%的电力需要经高压直流输电(HVDC)远距离传输到欧洲大陆负荷中心，输电距离约5 000 km，线路损失为8%一14%。然而经折算后，超级电网所产生的电力成本(计入远距离输电成本和网损)，相对于当前电力成本而言，依然十分具有竞争力，仅略高于目前电价的1一2欧分/(kW " h) (1欧分、0. 084元人民币)，而且随着未来电力设施成本的下降，这一数值很有可能继续下降。相对于总电费而言，输电成本仅占其中的7%，且5%来自输电线和电缆成本。欧洲电网一旦建成，预期每年所带来的社会效益约为30亿欧元，而每年所耗输电成本却只有巧亿欧元。由此可见，即使计入输电成本和网损，将风光发电远距离传输5 000 km以上到欧洲中心，依然是可行的。

超级电网是欧洲第一个专门用于传输可再生能源电力的网络，利用空间扩张平滑和减小可再生能源发电随时间变化而产生的波动，提高了可再生能源的信用度和经济性，不仅可以平衡整个欧洲大陆的电力需求，而且能够及时把所产生的能源以电力形式传输到邻近国家，进一步提高能源的利用率。而日本在福岛核事故后亦提出建设“亚洲超级电网”计划，提议采用超高压直流输电技术将蒙古境内的风能、太阳能等可再生能源电力输送至中国、日本、韩国等电力需求大国。

超级电网关键技术欧洲超级电网需要容纳大量可再生能源，输电网的容量和规模均需进一步扩大，如何经济高效地吸纳可再生能源电力并将其传输至负荷中心，是超级电网所面临的关键问题，因此，针对超级电网输电技术的探讨格外重要。与此同时，储能和智能控制中心也对超级电网的安全可靠运行起着举足轻重的作用。

HVDC技术目前，欧洲电网主网架建设以400 kV交流为主，而500 kV } 800 kV及以上电压等级的交流输电技术可以更有效地提高输送能力并扩大输电距离。但由于高压交流远距离输电需要建立大量的输电线路走廊，会带来土地资源紧张及沿途电磁污染等问题，这在欧洲是一个极大的挑战。此外，超级电网为实现远距离可再生能源接入，要跨越沙漠、海洋等极端输电环境，传输技术需要满足可靠性高、免维护等要求，而架空线路闪络概率大，难以满足要求。因而HVDC在欧洲超级电网建设中更具前景。

HVDC技术线路造价低、损耗少、输电效率高，节省输电走廊，调节快速可靠，且不存在系统稳定问题，可实现非同步联网，因此，比较适用于大容量远距离输电、非同步系统互联及海底电缆送电。但由于HVDC换流站设备繁多，造价比常规交流变电所高很多，运行维护也较为复杂，在一定程度上限制了HVDC的应用。

值得一提的是，对于中国、美国、印度、巴西等地域辽阔的国家，特高压交直流输电技术仍是解决远距离大容量电能输送问题的有效手段。采用架空线路传输不仅可以通过提高电压等级提升系统容量，还可以有效降低线路投资，节省造价。中国地域辽阔，长距离架空线输电在国内电力发展过程中具有不可替代的作用。

柔性直流输电技术柔性直流输电(VSC}IVDC)技术是在电压源换流器(VSC)技术和门极可关断晶闸管(GTO)及绝缘栅双极型晶体管(IGBT)等全控型功率器件基础上发展起来的新一代直流输电技术[l#“5」。VSC}IVDC技术适用于可再生能源发电并网、海洋孤岛联网、大型城市中心负荷供电和电力市场交易等应用领域，特别是在风力发电并网和大型城市中心负荷供电等方面综合技术优势更加明显。与此同时，VSC-HVDC技术在增加系统动态无功支撑，改善电能质量，解决非线性负荷、冲击性负荷和三相不平衡等产生的问题，保障敏感设备供电等方面也都具有较强的技术优势。因此，VSC}-IVDC技术是超级电网建设蓝图中至关重要的技术之一1。

目前，世界上大部分VSC-IVDC项目采用的是两电平或三电平拓扑结构，但此种结构存在电压等级低、损耗大(约2.5%)等缺点，在一定程度上限制了其发展应用。一种新型的模块化多电平换流器(MMC) }'}}因在减少开关损耗、容量升级、电磁兼容、故障管理等方面的明显优势得到了越来越多的关注。然而这项技术尚处于起步阶段，目前世界上只有少量几个项目投入运行的实际工程，许多理论基础和工程应用等相关问题还需进一步探讨研究。

多端直流输电技术多端直流输电(MTDC)系统是由3个或3个以上换流站通过串联、并联或混联方式连接起来的输电系统，能够实现多点直流联网、分区电力消纳，各换流站的出线大大减少，比采用多个两端直流输电系统更为经济。多端直流输电系统中的换流站既可作为整流站运行，也可作为逆变站运行，运行方式更加灵活，能够充分发挥直流输电的经济性和灵活性。

由于多端直流系统存在控制保护技术复杂、关键设备制造困难以及潮流翻转需要改变电压极性等因素，导致目前投运的常规直流输电工程中绝大多数为两端直流输电系统。而VSC}IVDC技术具有潮流翻转时不改变电压极性的技术优势，可实现向弱交流系统供电和连接海上风电场等功能，因此更适合构成多端直流系统[[I A]。

直流输电网络技术直流输电网络(HVDC grid)是大量直流端以直流形式互联组成的网格化能量传输网络，相当于多端直流系统的扩展。其与多端直流系统最根本的区别在于:多端直流系统是从交流系统引出多个换流站，通过多组点对点直流连接不同的交流系统，多端直流没有网格，没有冗余，可靠性低;而直流输电网是一个具有“网孔”的输电系统，交流系统通过一个换流站直接与电网连接，换流站之间有多条直流线路通过直流断路器连接，整个系统拥有冗余，可靠性高， 由于直流电网中换流站数量的大幅减少，从而降低了建设投资成本和电能传输损耗;与此同时，直流电网中换流站可以自由改变传输状态，而不影响其他换流站;直流电网运行方式更加可靠，即使某条线路停运或检修，也不会影响到整个直流电网。直流电网含有多个直流电压等级，集成多种直流输电方式，运行方式多样，控制手段灵活，可提高整个交直流混合电力系统的运行稳定性。

利用直流电网“多点对一点”的网架结构可以实现风电、光伏发电等新能源发电基地的可靠接入，最大限度地大范围消纳新能源电力，并减小波动功率注入对电网的影响，同时，可充分利用现有交直流输电设备，实现交直流电网之间的连接和故障隔离[Czol。而且直流电网网架结构简单，易于扩建，为新能源并网规模的提升与扩建提供了良好的网架支持。

海底电缆技术跨海输电和海上风电送出均需依托直流海底电缆技术，预计到2020年，欧洲电网将新增直流线路9 600 km(主要是海底电缆)，用于北海海上风电的送出、波罗的海三国与北欧国家的连接、意大利与地中海国家的连接[}z o。由于交流电缆存在较大容性电流，当海底电缆长度超过40 km时，直流电缆在技术和经济上更具优势。依托直流输电技术的海底电缆输送容量大、损耗小，海水散热快，海缆绝缘热老化损坏程度低，因此己成为世界各国海底电缆输电工程建设的主流。

目前，直流海底电缆输送容量及输送电压等级却存在一定限制，其中交联聚乙烯(XLPE)电缆最高参数为320 kV /500 MW豁性浸渍纸绝缘(MI)电缆最高参数为500 kV /1 000 MW，而电压等级可达到800 kV的自容式充油(SCOF)电缆则由于有漏油污染环境的隐患，不适宜用于海底电缆的制造。MI电缆虽有较高的电压等级，但造价较高，难以大范围推广，因此研究重点集中在XLPE电缆上。目前，士500 kV的XPLE电缆己处于试验阶段，有望在近两年内得到工程应用。

储能技术储能技术是实现风能、太阳能等可再生能源发电规模化利用的关键技术[}zo。电力系统的储能技术包括抽水蓄能、飞轮储能、压缩空气储能、超导储能、超级电容器储能及电池储能等。不同储能形式具有明显的差异，包括储能容量、储放时间、全过程效率及储能经济性等。储能技术在超级电网中的应用如下。

1)小规模储能。可用于电力电子换流器对旋转电机的惯性仿真，由于其所需能量少，甚至可以直接整合进换流器中。此外，换流器和旋转电机藕合进入交流系统(例如风力发电机)，电网侧惯性仿真所需能量可以通过旋转电机的暂时加速或减速得到，为了达到这一目的，所需储能装置的响应速度必须是毫秒级或秒级的。

2)中规模储能。可用于初级、次级控制备用能量以维持系统频率稳定，即旋转备用。当可再生能源取代常规发电时，需要结合储能设备缓解其输出波动，例如飞轮储能和电池储能等。

3)大规模储能。分布式能源通常受天气变化而出现出力波动，然而机组发电与负荷需求情况却常存在反调峰特性，例如夜间用电低谷时，风能资源恰好较为丰富。因此，需要储能在负荷低谷时充电、负荷高峰时放电，抽水蓄能、压缩空气储能常用于此。此外，抽水蓄能多用于为大型电网提供初级备用控制。

超级电网需较多地利用大规模储能技术以保证系统的稳定、平衡。而从整体上看，有些新型的、可储存几天到一周能量的大规模储能技术(例如德国己开发应用的制氢和制甲烷技术)，仍处于产业化初级阶段，目前效率较低、成本较高，需要更长时间的运行验证。超过100 MW级别的大规模储能技术中，抽水储能和压缩空气储能技术相对成熟，但其对应的大型电站都对选址有一些特殊要求，还需要架设输电线路和一定的输电走廊。

智能输电控制中心可再生能源由于输出不确定性，接入电网后将对系统电压、频率、阻尼特性等产生影响。超级电网连接了大规模可再生能源，电网安全性面临严峻挑战。智能输电控制中心利用广域测量系统(WAMS)对电力系统动态过程进行监测，分析电网动态特性，及时发现故障并予以解决，优化输电网运行，从而实现超级电网的安全稳定优化运行Czz3a73超级电网函待解决的问题。

关键设备的研制直流断路器由于直流网络的阻抗较小，一旦发生故障，其影响面广且波及速度快。为保证系统可靠性，直流断路器应能根据不同拓扑结构在发生故障2 } 5 ms内切除故障电流，这给直流断路器的性能提出了很大的挑战。此外，直流短路电流无自然过零点，需强迫电流过零，同时还要综合考虑燃弧时间和系统过电压问题，因此开断直流电流比开断交流电流要困难很多。

结合常规开关和电力电子器件的混合式直流断路器被认为是最有可能实现工业应用的技术方案。它兼具机械断路器良好的静态特性以及固态断路器无弧快速分断的动态特性，具有运行损耗低、分断时间短·使用寿命长、可靠性高和稳定性好等优点。2012年年底，ABB公司研制成功的320 kV直流断路器样机即为此类型。然而由于其固态开关由全IGBT组件串联构成，且未采用限流开断技术，高压应用场合下需解决大量IGBT串联均压等问题1。

直流变压器直流变压器主要用于不同电压等级的直流电网互联及直流输电线路的潮流调节。由于目前直流电网尚无统一的电压标准，超级电网广域系统内存在多种电压等级的直流输电线路，利用直流变压器实现直流线路的互联具有极大应用前景Czi .z}7 如今的直流变压器多集中于低功率场合，难以适应高压直流输电系统。因此，需要从原理研究、拓扑设计、性能比较、仿真计算等多方面考虑，研制出适用于超级电网的新型直流变压器。

新型半导体器件换流器、断路器、变压器等装置的研制及工艺提高，很大程度上受限于电力电子器件的容量，而碳化硅因在耐压水平、通流能力、工作温度等方面的优势，成为近年来研究的热点网。基于碳化硅的电力电子器件所构成的输电系统，工程容量可提高10倍以上，这将给电力系统的发展带来革命性的改变。由于碳化硅材料的质量和工艺控制等方面尚存在较多难题，现在还只停留在小容量研制阶段，短期内还无法真正投入到大容量的工程应用中1。但可以预见，随着材料工艺的不断改进，碳化硅将是未来大功率电力器件发展的主要方向之一。

超级电网的拓扑结构同交流电网一样，超级电网拓扑设计过程中也应遵循安全、经济、可靠三要素。由于直流断路器、直流变压器、换流站等成本很高，电网结构规划过程中需尽可能减少其数量。有些专家提出的超级电网结构是在现有电网基础上叠加一层直流电网，通过换流站将直流电网与交流电网融合在一起，各条直流线路可以自由连接、互为冗余

此种拓扑结构中，并不是每条直流线路的两端都有换流站，换流站的数量等于直流节点数即可。由于换流站是直流电网中最昂贵、最灵敏且损耗最多的部件，如此一来，可极大地降低超级电网的建设与运营成本，便于电网可靠控制运行，提高电网传输效率。

目前的直流输电大多采用点对点的形式，多端直流尚较少应用，网状直流电网由于构成和控制十分复杂，运行较为困难，则更是无相关商业案例，因此，理想的网状直流电网拓扑架构的实现仍存在不少挑战。

超级电网的建模仿真由于超级电网在拓扑结构、运行特性上与交流电网存在本质区别，需重新建立用于超级电网仿真的数学模型。超级电网的稳态仿真，即潮流计算，受直流电网控制模式的直接影响。需根据不同的控制模式(例如主从控制、下垂控制等)，在潮流方程中增加相应的参数，并设置不同的直流节点类型。而超级电网的电磁暂态仿真，由于受到系统中多换流器、多开关的影响，仿真步长小、资源要求高，目前的离线仿真系统难以满足超级电网仿真的需求。此外，由于超级电网潮流分布与协调控制的复杂性，其直流系统仿真技术的节点要求高，特别是直流换相特性和控制保护系统的准确模拟，目前的数字仿真精度亦无法满足超级电网系统仿真的要求。物理仿真能部分弥补数字仿真技术在模型和仿真方法上的不足，建设超级电网数字和物理混合仿真平台，可在低电压小电流的模拟情境下，从一定程度上实现对超级电网的仿真1。

超级电网的潮流调节与控制与相同电压等级的交流电网相比，超级电网中的直流输电在远距离输电方面具有经济高效的优势，然而其负荷的灵活分配却面临一定局限性，需要与交流电网或下一级电网配合进行负荷的分配和消纳，以避免潮流的迂回送电。

在辐射状直流系统中，输电线上的潮流可以通过换流站的电压进行控制。然而在网状直流系统中，由于两个换流站之间连接了多条线路，线路中的潮流不仅受到换流站电压的影响，还要受到线路阻抗的影响，因此需要额外的直流线路潮流控制器( DC line power flow controller)来实现潮流的调节2。

控制直流电压的调节方法能够根据设置的换流器负荷平衡点，实现潮流自动控制，控制速度J决，且不依赖于通信。而线路阻抗的调节方法则是利用直流线路潮流控制器，通过在线路中插入直流电压源来改变线路电流，从而实现潮流的调节。值得一提的是，由于交直流的功率交换可以通过换流器控制实现，使得交直流系统的潮流控制增加了一个自由度，有利于系统的优化运行。

此外，换流站之间的协调控制是系统面临故障时能否及时提供辅助服务和保持稳定性的关键因素，系统控制的复杂性也将随着直流电网中终端数量的增多而增加。超级电网在制定控制策略时，需考虑诸多问题，包括网络拓扑中需操作协调的换流站数量;加入一个新机组后，控制系统能否平稳过渡;恶劣天气危害电网中大量可再生能源机组时，系统又将发生什么样的变化等。

超级电网的保护基于HVDC的超级电网是一个“低惯性”系统，响应时间常数比常规交流电网一般要小两个数量级，直流电网中一旦某处发生故障，将很快(毫秒级)波及整个系统，需要快速定位并隔离故障区。

虽然直流断路器样机的研发成功，为快速切断直流电网中故障提供了可能，但这并不能保证系统的高度可靠性。直流短路类型可根据故障电流L的幅值和di/dt的范围进行划分。这些特征量随着超级电网中故障发生的位置和交直流电网连接点的特征而变化，每一种故障均需特定的电力切断功能的直流短路器。相关研究指出[X330，在未来的超级电网结构中，单独依靠直流断路器可能并不十分适合清除短路故障，整个保护系统需要包括传感器、制动器、处理器等。换流器和其他设备(如电感器)可以帮助限制故障峰值电流，为选择故障清除过程预留更多的时间，使其更加容易和可靠。

此外，故障的快速切除还依赖于电网的故障检测技术。超级电网的故障检测技术不仅要尽可能缩短检测时间，提高响应速度，还需准确区分故障与负载突变，以免发生保护误动。目前存在的直流检测措施多针对两端直流输电系统，设想一旦建成复杂的网状超级电网，其故障检测判别难度可想而知。有学者提出利用小波变换、傅里叶变换等理论，分析处理多端直流输电系统中的量测信息，实现故障的快速检测。

因此，制定超级电网保护策略时需综合考虑网架结构、换流器拓扑、断路器配置、故障来源及类型、通信技术等影响因素，传统的交流控制保护策略不宜直接应用于超级电网，需从多方面提高改进。

超级电网的通信一般而言，VSC站控制器并不依赖外部通信，可通过预先设定参考值实现VSC站、交流系统、直流系统之间的协调控制。在其他方面，例如换流器启动顺序、换流器启停控制以及电能的反向传输等则依赖于通信技术。在传输参考功率设置点的过程中，可通过较慢的低宽带通信;在终端输出的动态控制中，则需要利用远程信号。

由于超级电网中覆盖大量直流线路，而直流电网中的电压和电流不存在上升沿的过零点和下降沿的过零点，造成交流电网的同步相量测量装置(PMU)及其算法等无法直接应用在直流电网中。此外，PMU在与卫星通信过程中传输的是微波信号，遇到灰尘、云层容易衰减，可能发生数据丢失，且由于行波反射传输距离变长，平均通信延迟13 ms远不能满足直流电网的时间要求。因此，需要采用适用于直流系统的广域测量技术，使超级电网能够实现大范围的统一协调控制和保护、状态估计、电压稳定分析、故障检测处理等功能。光纤通信传输速度快、衰减小、抗干扰性强，可以帮助系统快速更新数据，减少系统反应时间。

超级电网在中国电网发展前景从欧洲超级电网计划可以看到，虽然单独的可再生能源发电系统输出受地形、气候等外界因素影响，与大电网的交换功率水平波动范围大，具有间歇J险和易变性，但在大空间尺度下能够彼此互补，即广域范围内的调度能够平衡可再生能源的输出波动。

国内外己有专家学者针对可再生能源的广域互补性进行了研究。 [[38]以美国东海岸上分布的海上风电系统实测数据为基础，研究了风力发电在大空间范围的互补性，得出风电能源的互补性随着调度范围增大而变强的结论。 针对光伏发电系统进行了研究，认为利用光伏电站在广域范围的互补性能够有效平滑功率输出。 [[40 ]基于中国气象局的风速和光照强度测量值，研究分析了中国北部和东部沿海区域风能和太阳能的互补J险，并提出通过调整两种发电设备在组合中的比例能够提高广域互补性。

以上研究证明，广域调度能够有效减少可再生能源发电系统对电网的负面影响，提高可再生能源的利用率，充分发挥可再生能源发电对电网的支撑作用，对中国可再生能源发展具有启示作用。

中国能源负荷分布严重不均衡:中东部地区城市化水平高、人口密集、大型企业集中，负荷水平占全国总负荷的近70 %;而传统能源电力，如大型火电厂主要分布在包括东北、华北、西北的“三北”地区，水力发电厂则主要集中在水力资源丰富的四 、云南、西藏等西南部地区，均远离负荷中心。

在中国政府的大力发展推动下，大规模利用可再生能源发电的新型电厂蓬勃发展。截至2014年年底，中国风力发电累积并网装机容量达到96. 37 GW，占全部发电装机容量的7%，占全球风电装机容量的26%，位居世界首位。其中，陆上风电主要集中在“三北”地区，合计占全国风电总量的87 %，而且随着大型风电基地建设的推进，并网风机装机占比将持续提高。近海地区也在发展海上风电，全国共建成海上风电示范项目5个，总装机容量达到390 MW，开展前期工作项目17个，总装机容量3. 95 GW。光伏发电经过多年探索，近年来快速发展，截至2014年年底，全国并网光伏发电装机容量达到26. 52 GW，同比增长67 %。西北地区，如山西、甘肃、青海、宁夏和新疆等地，海拔高、日照时间长，太阳能资源充足，光伏电站并网容量占全国总量的75.5 %。

为充分利用可再生能源，实现中国大规模可再生能源接入，同时缓解中国能源负荷不均衡的局势，中国可以借鉴欧洲超级电网经验，在中国建设一个广域连接可再生能源的交直流混合超级电网Cam37如图4所示。

以中国现有的高压交流输电网为骨干，将华中、华东和华北电网作为特高压交流电网系统的交汇中心，通过高压直流输电线路，与全国各地的大型交流电网联合形成坚强的电力系统网架结构。利用VSCIVDC技术将四 、云南、西藏等西南地区的水能、‘生北”地区丰富的太阳能和风能、东部沿海地区丰富的风能汇集并连接成多个区域直流电网，减小新能源发电的间歇性及不稳定性;再进一步利用换相高压直流输电(LCCIVDC)技术及直流电压变换(DC /DC)技术将区域直流电网输出的大规模电力送往负荷集中的中东部地区，形成大型多端直流电网或网络状高压直流输电网。同时，开发中国两广(广东、广西)地区的风能、石油和天然气等天然能源，建设成直流输电工程，为沿海高负荷地区供电，实现了能源贮藏和能源消耗自给自足。甚至通过背靠背直流工程或远距离高压直流输电工程，同具有廉价丰富电能的邻邦地区的能源基地电网互联，如与中国接壤的蒙古及俄罗斯远东地区、西伯利亚地区和其他中亚国家通过合作，优化资源配置，合理共享资源1。

中国超级电网的远期设想大规模集中式可再生能源的远距离传输从一定程度上缓解了负荷中心用电紧张的现状，并推动了能源利用低碳化的进程。然而，小规模分布式电源的蓬勃发展及用户主动参与电网运营的需求趋势，迫使电网必须进一步发展，以容纳小型的、分散的、广域的电力系统成员。在此基础上，以交直流混合超级电网作为主框架，接入大量分布式发电与分布式储能系统，并支持需求侧对电网的积极响应，实现集中式与分布式相协调、多种能源相互融合、供需互动和高效市场化配置，是未来电网发展的必然趋势Caasl。

能源互联网(energy InternetEI)以超级电网为主干网，以分布式能源及微网等单元为局域网，以能源路由器为智能控制单元Carl，通过局域自治消纳和广域对等互联，可以最大程度地适应分布式可再生能源接入的动态特性，而分散协同的管理调度可实现系统供需动态平衡，提高能源利用效率，

微网是能源互联网中的基本组成元素，通过新能源发电，微能源的采集、汇聚与分享以及微网内的储能或用电消纳形成“局域网”。而连接可再生能源的交直流混合超级电网在传输效率、传输容量等方面具有无可比拟的优势，仍然是能源互联网中的“主干网”。中国特高压的成功实践，为构建能源互联网奠定了基础。特

然而能源互联网的发展还依赖于能源路由器、大数据分析等重要技术支撑:能源路由器具有能源控制和信息保障功能，更易保证能源互联网的运行;能源互联网通过整合运行数据、气象数据、电网数据、电力市场数据等，进行大数据分析，可优化能源生产端和能源消费端的运作效率和实时动态调整。

总之，与目前开展的分布式发电、微网、智能电网、超级电网研究相比，能源互联网在概念、技术、方法上有一定的独特之处，却又与这些研究相互交叉:方面，分布式发电的并网、智能电网的通信、超级电网的远距离传输等相关技术研究可以为能源互联网的发展奠定一部分基础;另一方面，能源互联网的发展又可以反过来促进这些技术的更好融合。因此，在现有研究的基础上，结合能源互联网的特征及内涵，探讨实现能源互联网的各种关键技术，具有重要理论意义和实用价值:一方面鼓励开展关键技术的先导性研究，并在传统能源供应相对不足的地区开展小范围示范工程建设;另一方面，基于现有能源基础设施，开展能源调控、能源供需互动、分布式能源并网、能源远距离传输等方面的研究，积累能源互联网的建设经验，从而推动能源互联网发展，逐步使传统电网向能源互联网演化。

展望随着化石能源的枯竭，发展大规模可再生能源己经成为国际趋势。然而可再生能源发电具有间歇性与易变性等特点，大规模集中并网有时可能会给电网稳定性问题带来危害。超级电网将广域范围内分散分布的可再生能源发电联网，利用时间和空间上的资源互补性平衡可再生能源的功率波动性和易变性，提高了可再生能源利用率，是未来电网发展的必然趋势，对中国电网发展具有借鉴意义。 首先阐述了超级电网的概念与特点，以此为基础分析发展超级电网所需关键技术及面临的挑战，并根据中国能源分布情况，对中国未来发展超级电网进行了初步探讨，得出如下结论2。

1）超级电网通过广域互联西北、西南、沿海地区大规模可再生能源，利用时间和空间上的资源互补性平衡可再生能源的功率波动性和易变性，提高可再生能源并网安全性，高效利用可再生能源。

2)超级电网可以解决由国外能源基地、中国西南部水电基地、中国西北部火电基地和可再生能源基地向中国中东部负荷中心大规模远距离输电的问题。

3)中国可以发展建设以超特高压骨干网为基础，利用高压直流互联可再生能源基地的覆盖全国范围的交直流混合超级电网，提高中国供电的灵活性、互补性、安全性与可靠性。

4)为了实现海量分布式电源的无缝接入，更好地消纳清洁能源，可以在交直流混合超级电网的基础上，引入能源路由器等技术，发展能源互联网。

综上所述，超级电网在中国具有广阔的应用前景， 所探讨的超级电网可行性分析、超级电网技术与挑战、超级电网结构构想图及未来与能源互联网的交叉融合等都可为中国未来电网研究与建设提供参考。