經曆了100多duo年nian的de發fa展zhan，電dian網wang的de規gui模mo和he結jie構gou形xing態tai發fa生sheng了le很hen大da的de變bian化hua

，即ji從cong最zui初chu的de局ju域yu小xiao規gui模mo電dian網wang發fa展zhan到dao區qu域yu中zhong等deng規gui模mo電dian網wang，進jin而er發fa展zhan到dao今jin天tian的de跨kua區qu互hu聯lian大da電dian網wang。如ru今jin
，電dian網wang已yi經jing為wei人ren類lei供gong應ying了le大da約yue四si分fen之zhi一yi的de終zhong端duan能neng源yuan，成為現代能源體係的重要組成部分，電力在終端能源消費結構中的比例已經成為一個國家發達程度的標誌之一。

　　未來電網將呈現以下重要發展趨勢：第di一yi，可ke再zai生sheng能neng源yuan將jiang成cheng為wei電dian網wang中zhong的de主zhu要yao一yi次ci能neng源yuan來lai源yuan。第di二er，電dian網wang的de結jie構gou和he運yun行xing模mo式shi將jiang發fa生sheng重zhong大da變bian化hua。第di三san，新xin材cai料liao技ji術shu將jiang在zai電dian網wang中zhong得de到dao廣guang泛fan地di應ying用yong。第di四si，物wu理li電dian網wang將jiang與yu信xin息xi係xi統tong高gao度du融rong合he。

　　廣義的電網是發電設備、輸配電設備和用電設備采用一定的結構和運行模式構建起來的統一整體。因此

，自從有了發電機及其相應的供電係統，便有了電網。1882年(nian)，愛(ai)迪(di)生(sheng)公(gong)司(si)在(zai)紐(niu)約(yue)建(jian)成(cheng)世(shi)界(jie)上(shang)第(di)一(yi)座(zuo)正(zheng)規(gui)的(de)直(zhi)流(liu)電(dian)站(zhan)和(he)相(xiang)應(ying)的(de)供(gong)電(dian)係(xi)統(tong)，可(ke)以(yi)認(ren)為(wei)是(shi)人(ren)類(lei)首(shou)個(ge)真(zhen)正(zheng)意(yi)義(yi)上(shang)的(de)電(dian)網(wang)。然(ran)而(er)，由(you)於(yu)當(dang)時(shi)不(bu)能(neng)為(wei)直(zhi)流(liu)電(dian)升(sheng)壓(ya)，輸(shu)電(dian)距(ju)離(li)和(he)輸(shu)電(dian)容(rong)量(liang)受(shou)到(dao)極(ji)大(da)的(de)限(xian)製(zhi)，於(yu)是(shi)，特(te)斯(si)拉(la)於(yu)1887年發明了交流發電機和多相交流輸電技術。1897年
，美國西屋公司在尼亞加拉水電站的首台交流發電機投入運行並為35公裏外的水牛城供電
，從此確立了現代電網的基礎。

　　經曆了100多年的發展

，電網的基本形態沒有根本性的變化

，即電網以銅
、鋁等為基本導電材料、以傳統電力設備為基礎、以可調度能源（如化石能源、水力和核能等）作為電力的主要一次能源來源
、以(yi)交(jiao)流(liu)為(wei)運(yun)行(xing)模(mo)式(shi)的(de)基(ji)本(ben)形(xing)態(tai)。然(ran)而(er)，電(dian)網(wang)的(de)規(gui)模(mo)和(he)結(jie)構(gou)形(xing)態(tai)發(fa)生(sheng)了(le)很(hen)大(da)的(de)變(bian)化(hua)，即(ji)從(cong)最(zui)初(chu)的(de)局(ju)域(yu)小(xiao)規(gui)模(mo)電(dian)網(wang)發(fa)展(zhan)到(dao)區(qu)域(yu)中(zhong)等(deng)規(gui)模(mo)電(dian)網(wang)
，進(jin)而(er)發(fa)展(zhan)到(dao)今(jin)天(tian)的(de)跨(kua)區(qu)互(hu)聯(lian)大(da)電(dian)網(wang)。例(li)如(ru)，2012年
，我國發電總裝機容量已經接近12億千瓦，年總發電量接近5萬億度
，我國電網已經基本形成了“西電東送、南北互供
、全國聯網”dezongtigeju，yijingfugailequanguodabufendiqu

，chengweishijiezuidadedianwangzhiyi。rujin，dianwangyijingweirenleigongyingledayuesifenzhiyidezhongduannengyuan
，chengweixiandainengyuantixidezhongyaozuchengbufen

，dianlizaizhongduannengyuanxiaofeijiegouzhongdebiliyijingchengweiyigeguojiafadachengdudebiaozhizhiyi。

　　展望未來，我們認為
，未來電網將呈現以下重要發展趨勢：

　　第di一yi，可ke再zai生sheng能neng源yuan將jiang成cheng為wei電dian網wang中zhong的de主zhu要yao一yi次ci能neng源yuan來lai源yuan。人ren類lei已yi經jing認ren識shi到dao化hua石shi能neng源yuan是shi不bu可ke持chi續xu的de能neng源yuan，有you必bi要yao大da力li發fa展zhan可ke再zai生sheng能neng源yuan來lai替ti代dai之zhi。這zhe是shi因yin為wei：（1）核he能neng在zai本ben世shi紀ji中zhong葉ye前qian難nan以yi成cheng為wei主zhu導dao能neng源yuan。核he裂lie變bian能neng的de原yuan料liao也ye屬shu於yu有you限xian資zi源yuan
，且qie其qi利li用yong存cun在zai安an全quan風feng險xian
，核he廢fei料liao處chu理li也ye比bi較jiao複fu雜za。由you於yu核he裂lie變bian能neng的de利li用yong還hai涉she及ji到dao國guo際ji安an全quan環huan境jing，當dang前qian的de核he裂lie變bian能neng技ji術shu出chu口kou是shi受shou到dao國guo際ji有you關guan條tiao約yue嚴yan格ge控kong製zhi的de。盡jin管guan核he聚ju變bian能neng可ke滿man足zu人ren類lei長chang期qi發fa展zhan需xu求qiu

，但dan其qi應ying用yong前qian景jing尚shang不bu明ming朗lang，ITER（國際熱核聚變堆）計劃到本世紀中葉才能建成首個示範電站。（2）可再生能源是可持續發展的綠色能源，且可開采量足夠人類使用。據統計分析
，地球上接收的太陽能是人類目前能源需求總量的10000倍。地球上的風能總量也達到了目前人類能源需求總量的5倍，如果再算上水力資源、生物質能源、地熱能、海洋能
，則可再生能源的總量更大。由此可見
，可再生能源發展潛力巨大。（3）可再生能源目前已經得到很大的發展。隨著技術不斷進步
，可再生能源發電的單位成本呈逐年下降趨勢。根據歐洲、美國和日本等發達國家和地區的預計，到2020年，光伏發電基本上可以實現平價上網。（4）國際已經有共識認為
，可再生能源今後仍然會快速發展，且將逐漸成為主導能源。例如，2012年，國際能源署（IEA）發布的《2012年世界能源展望》
，對2035年前的全球能源趨勢作出了預測：到2015年，可再生能源將成為全球第二大電力來源，並在2035年接近第一大電力來源——煤炭的發電量。歐共體聯合研究中心預測認為：到2050年可再生能源將占總能源需求的52%。由(you)於(yu)可(ke)再(zai)生(sheng)能(neng)源(yuan)的(de)主(zhu)要(yao)利(li)用(yong)方(fang)式(shi)是(shi)發(fa)電(dian)，因(yin)此(ci)，如(ru)果(guo)未(wei)來(lai)人(ren)類(lei)使(shi)用(yong)的(de)能(neng)源(yuan)將(jiang)主(zhu)要(yao)來(lai)自(zi)可(ke)再(zai)生(sheng)能(neng)源(yuan)

，則(ze)電(dian)網(wang)中(zhong)的(de)一(yi)次(ci)能(neng)源(yuan)也(ye)將(jiang)主(zhu)要(yao)來(lai)自(zi)可(ke)再(zai)生(sheng)能(neng)源(yuan)。

　　dier，dianwangdejiegouheyunxingmoshijiangfashengzhongdabianhua。xiandaidianwangcunzaijiegoubujinhelihejiaoliudianwangdeguyouanquanwendingxingdengwenti，jidaijiejue。suizhekezaishengnengyuanyuelaiyueduodijierudianwang，jiangduidianwangdailaiyixiliexindeyanjuntiaozhan，zhezhuyaoshiyoukezaishengnengyuanjuyoubuketiaoduxing
、波動性
、分散性、發電方式多樣性和時空互補性等特點決定的。“結構決定功能
、模式決定成敗”，因此從改變電網結構和運行模式入手
，是解決電網現有問題和應對未來挑戰的重要手段之一。（1）從cong結jie構gou上shang講jiang，由you於yu未wei來lai電dian力li資zi源yuan與yu負fu荷he資zi源yuan的de地di理li分fen布bu不bu匹pi配pei，以yi及ji可ke再zai生sheng能neng源yuan在zai廣guang域yu範fan圍wei具ju有you良liang好hao的de時shi空kong互hu補bu性xing，因yin而er保bao持chi和he發fa展zhan一yi個ge規gui模mo適shi當dang的de大da電dian網wang是shi十shi分fen必bi要yao的de。同tong時shi，由you於yu可ke再zai生sheng能neng源yuan具ju有you分fen散san性xing，就jiu地di利li用yong資zi源yuan的de分fen布bu式shi發fa電dian和he麵mian向xiang終zhong端duan用yong戶hu的de微wei型xing電dian網wang也ye將jiang會hui大da量liang出chu現xian，因yin此ci未wei來lai電dian網wang的de結jie構gou將jiang呈cheng現xian大da電dian網wang和he微wei型xing電dian網wang並bing存cun的de格ge局ju。其qi次ci，為wei了le保bao障zhang供gong電dian的de安an全quan可ke靠kao性xing，需xu要yao發fa展zhan環huan形xing網wang絡luo。針zhen對dui不bu同tong電dian壓ya等deng級ji，宜yi采cai用yong多duo層ceng次ci的de環huan狀zhuang結jie構gou網wang絡luo，並bing實shi現xian相xiang鄰lin層ceng次ci間jian和he同tong層ceng次ci不bu同tong區qu域yu環huan形xing電dian網wang間jian的de互hu聯lian

，以yi構gou造zao一yi個ge多duo層ceng次ci網wang狀zhuang結jie構gou的de網wang絡luo。（2）在(zai)運(yun)行(xing)模(mo)式(shi)上(shang)，需(xu)要(yao)發(fa)展(zhan)直(zhi)流(liu)電(dian)網(wang)模(mo)式(shi)或(huo)交(jiao)直(zhi)流(liu)混(hun)合(he)電(dian)網(wang)模(mo)式(shi)。這(zhe)是(shi)因(yin)為(wei)，直(zhi)流(liu)輸(shu)電(dian)網(wang)不(bu)存(cun)在(zai)交(jiao)流(liu)輸(shu)電(dian)網(wang)固(gu)有(you)的(de)穩(wen)定(ding)問(wen)題(ti)，因(yin)此(ci)
，采(cai)用(yong)直(zhi)流(liu)輸(shu)電(dian)網(wang)，將(jiang)從(cong)根(gen)本(ben)上(shang)解(jie)決(jue)交(jiao)流(liu)電(dian)網(wang)所(suo)固(gu)有(you)的(de)安(an)全(quan)穩(wen)定(ding)性(xing)問(wen)題(ti)。從(cong)配(pei)電(dian)網(wang)和(he)微(wei)電(dian)網(wang)層(ceng)麵(mian)來(lai)講(jiang)，未(wei)來(lai)的(de)直(zhi)流(liu)負(fu)荷(he)將(jiang)占(zhan)相(xiang)當(dang)高(gao)的(de)比(bi)重(zhong)且(qie)分(fen)布(bu)式(shi)電(dian)源(yuan)（如光伏發電或儲能）也將以直流為運行模式。與此同時，還需要采用“分層分區運行、總體協調互動”的de模mo式shi，以yi充chong分fen實shi現xian廣guang域yu範fan圍wei內nei各ge種zhong資zi源yuan的de優you化hua互hu補bu利li用yong和he區qu域yu電dian網wang間jian互hu為wei備bei用yong和he支zhi撐cheng。電dian網wang結jie構gou和he模mo式shi的de改gai變bian將jiang帶dai來lai大da量liang的de科ke技ji創chuang新xin機ji遇yu，值zhi得de關guan注zhu。

　　disan，xincailiaojishujiangzaidianwangzhongdedaoguangfandeyingyong。zaidianwangdejiegouhemoshiqueliyihou

，dianwangdeyunxingxingnengzaihendachengdushangjiuqujueyudianqishebeile，erdianqishebeishiyougezhongcailiaoanzhaotedingdejiegouzhizaoerchengde


，cailiaodetexingzaihendachengdushangzhijiejuedingledianqishebeidexingneng。guoqu100多年來，對電網發展影響最大的創新來自新材料技術—電力電子器件的發明及其在電網中的應用，而像氧化鋅避雷器、六氟化硫斷路器
、碳(tan)纖(xian)維(wei)複(fu)合(he)芯(xin)導(dao)線(xian)等(deng)技(ji)術(shu)發(fa)明(ming)

，其(qi)根(gen)本(ben)創(chuang)新(xin)之(zhi)處(chu)在(zai)於(yu)新(xin)材(cai)料(liao)的(de)應(ying)用(yong)。展(zhan)望(wang)未(wei)來(lai)

，隨(sui)著(zhe)新(xin)材(cai)料(liao)技(ji)術(shu)的(de)不(bu)斷(duan)發(fa)展(zhan)，新(xin)材(cai)料(liao)技(ji)術(shu)將(jiang)在(zai)電(dian)網(wang)中(zhong)得(de)到(dao)廣(guang)泛(fan)的(de)應(ying)用(yong)。（1）首先

，高壓大功率電力電子器件（如寬禁帶半導體器件等）和裝備將會使得對高壓大功率電力的變換和控製，如同集成電路對信息的處理（實際上也就是對低壓小電流的電能的變換和控製）一yi樣yang靈ling活huo高gao效xiao。由you於yu未wei來lai電dian網wang中zhong的de大da量liang可ke再zai生sheng能neng源yuan電dian力li是shi變bian幻huan莫mo測ce的de，而er電dian力li用yong戶hu對dui電dian力li的de需xu求qiu也ye具ju有you多duo樣yang性xing且qie也ye是shi隨sui時shi變bian化hua的de，因yin而er對dui電dian力li的de變bian換huan和he控kong製zhi的de目mu的de就jiu是shi將jiang變bian幻huan莫mo測ce的de電dian源yuan變bian成cheng能neng滿man足zu用yong戶hu需xu求qiu的de電dian力li。從cong這zhe個ge意yi義yi上shang講jiang
，電dian力li電dian子zi器qi件jian和he裝zhuang備bei的de廣guang泛fan使shi用yong，將jiang使shi得de電dian網wang像xiang計ji算suan網wang絡luo處chu理li和he分fen配pei信xin息xi資zi源yuan一yi樣yang來lai處chu理li和he分fen配pei電dian力li，因yin而er可ke以yi把ba未wei來lai電dian網wang看kan成cheng是shi一yi個ge“能源計算網絡”
，各種電力資源通過“能源計算網絡”有機組織
、聯係和控製起來，從而為用戶提供可靠的電力。因此，這個“能源計算網絡”也可以稱之為“雲電力網絡”
，而用戶從“雲”中獲取可靠的電力。（2）新型高性能的電極材料、儲能材料、電介質材料
、高強度材料、質子交換膜和儲氫材料等的發明和使用，將使得高效低成本電力儲能係統成為現實並進入千家萬戶，從而優化電網的運行
、簡(jian)化(hua)電(dian)網(wang)的(de)結(jie)構(gou)和(he)控(kong)製(zhi)

，並(bing)對(dui)電(dian)源(yuan)波(bo)動(dong)和(he)電(dian)網(wang)故(gu)障(zhang)作(zuo)出(chu)響(xiang)應(ying)。電(dian)力(li)儲(chu)能(neng)係(xi)統(tong)就(jiu)如(ru)同(tong)計(ji)算(suan)網(wang)絡(luo)中(zhong)的(de)信(xin)息(xi)儲(chu)存(cun)係(xi)統(tong)一(yi)樣(yang)，對(dui)於(yu)未(wei)來(lai)電(dian)網(wang)是(shi)必(bi)要(yao)的(de)。（3）高性能的超導材料在電網中的應用，將大大降低電氣設備的損耗、zhonglianghetiji
，bingketigaodianqishebeidejixianronglianghelinghuoxing，chaodaoxianliuqihaikeyiyouxiaodixianzhiguzhangdianliubingbaohuqitadianqishebeihezhenggedianwangdeanquanwendingxing。zhengyinweiruci
，meiguonengyuanbushenzhijiangchaodaojishushiwei“21世紀電力工業唯一的高技術儲備”。（4）其他新材料，如納米複合材料
、場（包括電場和磁場）控和溫控的非線性介質材料、低殘壓壓敏電阻材料、新型絕緣材料、絕緣體—金屬相變材料、新型鐵磁材料
、用於高效低能耗的電力傳感器材料（如巨磁阻材料
、壓電晶體、熱電材料等）都將可能在未來電網中得到廣泛的應用。　　

　　第四，物理電網將與信息係統高度融合。如果把電網比喻成為一個人的話，那麼物理電網就是人的骨骼、肉體和器官
，而電網信息係統則提供相當於人的感覺能力、分fen析xi能neng力li和he決jue策ce能neng力li。當dang前qian的de電dian網wang，不bu僅jin在zai物wu理li層ceng是shi不bu完wan善shan的de
，而er且qie其qi信xin息xi係xi統tong的de建jian設she與yu未wei來lai需xu求qiu還hai有you很hen大da的de差cha距ju。有you關guan該gai方fang麵mian的de內nei容rong

，也ye就jiu是shi國guo際ji上shang近jin些xie年nian談tan得de很hen多duo的de所suo謂wei“智能電網”的(de)概(gai)念(nian)，本(ben)文(wen)不(bu)宜(yi)做(zuo)過(guo)多(duo)的(de)重(zhong)複(fu)。但(dan)是(shi)，需(xu)要(yao)說(shuo)明(ming)的(de)是(shi)
，在(zai)現(xian)有(you)電(dian)氣(qi)設(she)備(bei)的(de)基(ji)礎(chu)上(shang)
，僅(jin)僅(jin)依(yi)靠(kao)提(ti)升(sheng)電(dian)網(wang)的(de)信(xin)息(xi)化(hua)程(cheng)度(du)
，遠(yuan)遠(yuan)解(jie)決(jue)不(bu)了(le)未(wei)來(lai)電(dian)網(wang)所(suo)麵(mian)臨(lin)的(de)問(wen)題(ti)。改(gai)變(bian)電(dian)網(wang)的(de)結(jie)構(gou)和(he)運(yun)行(xing)模(mo)式(shi)
、提ti升sheng電dian氣qi設she備bei的de性xing能neng和he采cai用yong新xin型xing功gong能neng的de電dian氣qi設she備bei，對dui於yu解jie決jue未wei來lai電dian網wang的de問wen題ti同tong樣yang重zhong要yao甚shen至zhi是shi更geng為wei根gen本ben性xing的de。另ling外wai
，需xu要yao強qiang調tiao的de是shi，能neng夠gou從cong創chuang新xin材cai料liao入ru手shou發fa展zhan具ju有you自zi適shi應ying功gong能neng的de電dian力li設she備bei和he保bao護hu設she備bei，就jiu可ke以yi顯xian著zhu降jiang低di電dian網wang對dui於yu傳chuan感gan
、tongxunheshujuchulidejishuyaoqiu，zheduiyutigaodianwangdeanquankekaoxinghezonghexiaoyishifeichangyouyide。yinci
，qiejirenweijiangxinxijishuyongyudianwangjiushiweilaidianwangfazhandequanbu。