梅生伟：电力系统的伟大成就及发展趋势 ​

以“强电”为载体的电力系统是现代社会能量传输的大动脉，以电能为驱动的电气化设备是现代社会高速前进的车轮，以“弱电”为载体的通信网络是现代社会的神经系统。本文拟回顾100多年来电力系统的光辉发展历程，揭示电力系统对现代文明的巨大推动作用，并从传承和创新发展的视角，对未来电力系统的形态和发展趋势进行探讨，以期更完整地认识电力系统的伟大成就及发展趋势。

人类对电磁规律的认识与利用，经历了从静电到电磁感应再到电能生产的漫长过程。19世纪后期，发电机、电动机、变压器等电力设备及输配电技术迅速发展，各种小型的区域电网逐渐被联结起来, 人类社会进入了大电网时代。历经一个多世纪，电力系统已经发展成为世界上最大的人造系统，其规模庞大，结构复杂，技术、资金和人员密集，堪称人类科学史上最伟大的工程成就。

图1  我国特高压电网工程

2.1 电力系统对现代科学技术的影响

电力系统是电磁、电工理论与技术不断发展的产物, 其发展过程本身推动了材料科学与技术、物理科学与技术、化学科学与技术、自动化科学与技术、信息科学与技术、医学科学与技术的发展。

2.2 电力系统对工业革命的影响

以“强电”的广泛应用为标志的第二次工业革命将人类社会由“蒸汽时代”推进到“电气时代”，电力逐渐取代蒸汽动力成为最重要的能源形式，社会、经济、政治、生活、文化无不受到深远影响。电力系统的快速发展以及电能从“强电”往“弱电”方向延伸，引发第三次工业革命的萌芽，为早期信息技术的发展提供了成功范例，电力系统对广域测量等计算机与信息技术的巨大需求，促进了第三次工业革命的深化发展。能源革命将会在第四次工业革命中起到最基本(也是最重要)的作用，电力系统作为能源革命的主要支撑, 是多元化能源生产、消纳、利用的枢纽和基础平台, 关系到能源革命的成败。

图2  第一次工业革命带来了“蒸汽时代”

图3  第三次工业革命中信息技术快速发展

2.3 电力系统对国际政治经济格局的影响

能源与环境问题是当今世界的两大主题。电力系统的发展有利于从根本上解决能源与环境问题, 重塑国际政治与经济格局。近年来，世界上的主要国家都在大力推动电力能源清洁化的发展进程，围绕着能源、环境问题的国际政治与经济竞争也在一定程度上转移到了以能源转型及能源革命为中心的角逐。

3.1 未来电力系统的能源结构

一方面，可再生能源的占比将不断提高；另一方面，能源的互联互通将更为广泛。电力系统将与燃气系统、热力系统紧密耦合，形成以电为中心的能源互联网。

3.2 未来电力系统的网络结构

大电网与微电网并存，不同层级、区域的电网的分散协调将成为未来电网的主要发展模式。电力系统的电力电子化不断增强，系统惯性、短路容量、负荷特性、潮流特性等均会出现显著变化。未来电力系统的网络结构将出现由表及里的巨大变化。

图5  电力系统结构图

3.3 未来电力系统的体制

电力市场将在未来电力系统的资源配置中起到核心作用。从纵向看，市场竞争将渗透到电力系统及其产业链中垄断属性弱的环节；从横向看，各种市场主体可以以更公平的方式分享市场收益, 消费者也会因此而拥有更多的选择权并享受更高品质的电能服务。

3.4 未来电力系统的主要技术特征

一方面，数字化与智能化也将成为未来电力系统最为重要的技术特征。另一方面，电力系统将发展成为一个全面具备感知、认识、决策、行动能力的巨型机器人，实现电力系统智能化水平的巨大飞跃。

电力系统在过去一个多世纪创造了无比灿烂辉煌的成就。展望未来，电力系统还将在能源转型与能源革命中承担重要使命。我们应当清醒地认识电力系统的发展规律，实现能源与电力的可持续发展，使电力系统这一人类社会的能量传输大动脉奔流不息，永葆活力。