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文/宁圃奇韦统振肖立业齐智平严萍，中国科学院电工研究所中国科学院大学，中国工程科学

一、前言

清洁能源的巨大变革使得长距离超大容量的电力输送、超大规模电网的安全稳定、电网电能质量与供电可靠性的保障以及电网与用电终端效率的提高成为未来电网发展需要重点解决的问题。超导电力技术、新型导电体、新型绝缘技术、新型半导体器件、新型传感技术、储能技术等在应对未来电网的重大挑战方面将发挥重大或不可替代的作用，能够为未来智能电网与能源网的融合提供有力的技术支撑。

能源和电力工业是国民经济的重要基础工业，是国家经济发展战略中的重点和先行产业。但我国能源产地和需求地分布极不均衡，大部分能源资源分布在西部和北部，而需要大量能源的用户则集中在东部沿海地区，这种能源供需的地理分布失衡决定了我国电能输送具有跨区域、远距离和大规模的特点。当前，我国电网的损耗约为7.5%，以2014年总发电量5.5×1012kW·h计算，电网的损耗高达4×1011kW·h，相当于4座三峡电站的发电量。考虑到未来可再生能源的大量接入以及电能在终端能源中的比重不断提高，如果没有技术上的进步，则总的输电损耗将不可避免地增加。因此，采用新型材料技术及新装备实现大容量、远距离、高效率的电力输配成为十分迫切的任务。

为此，本文面向未来智能电网与能源网的融合，分析了新材料及其新装备的关键技术，探讨了推动新材料及其新装备发展对我国能源领域的重大意义。并对国内外新材料及其新装备在能源领域的应用现状及存在问题进行了简要分析。立足现存问题，对我国下一步新材料及其新装备的布局提出了若干发展建议，以支撑“融合网”战略发展。

二、面向“融合网”的新材料及其新装备技术

(一)面向“融合网”的新材料技术

由分布式发电部件、储能介质、可控负荷和变流装置等有机融合的分布式能源系统，借助信息电子和电力电子技术，能够智能地调控本地资源，充分发挥其互补性优势，为本地用户和配电网提供优质、可靠、可调度的电能，成为智能电网中重要的研究内容。各类新材料是电网系统中能量变换、电力传输和运行控制的直接载体，直接决定着微网的运行效率、安全可靠性和系统成本，是智能电网中最为关键的元素之一。

磁性材料是电网应用的基础必备材料，先进电工磁性材料探索和制备可极大推动电工装备的持续发展和新装备的研制，可提高电网智能电力设备的设计水平和效率，减小电力设备的体积和质量。将磁性材料应用于电网智能传感器，将有助于实现电网信息采集和状态监测，提高新型电力系统运行的可靠性。因此，如图1所示，利用磁性材料提升电网智能电力设备和传感器的性能，是“融合网”提高效率的重要手段，也是“融合网”可靠运行的重要保障。

图1新磁性材料对“融合网”的促进作用

高效率和高可靠性是未来“融合网”的必然发展趋势，研究电阻率低、机械强度高、耐腐蚀、磨损性能好、可加工性好、性价比高的新型导电材料，如高性能铜