第三，新材料技術(shù)將在電網(wǎng)中得到廣泛的應(yīng)用。在電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和模式確立以后，電網(wǎng)的運(yùn)行性能在很大程度上就取決于電氣設(shè)備了，而電氣設(shè)備是由各種材料按照特定的結(jié)構(gòu)制造而成的，材料的特性在很大程度上直接決定了電氣設(shè)備的性能。過去100多年來，對電網(wǎng)發(fā)展影響最大的創(chuàng)新來自新材料技術(shù)—電力電子器件的發(fā)明及其在電網(wǎng)中的應(yīng)用，而像氧化鋅避雷器、六氟化硫斷路器、碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線等技術(shù)發(fā)明，其根本創(chuàng)新之處在于新材料的應(yīng)用。展望未來，隨著新材料技術(shù)的不斷發(fā)展，新材料技術(shù)將在電網(wǎng)中得到廣泛的應(yīng)用。(1)首先，高壓大功率電力電子器件(如寬禁帶半導(dǎo)體器件等)和裝備將會使得對高壓大功率電力的變換和控制，如同集成電路對信息的處理(實(shí)際上也就是對低壓小電流的電能的變換和控制)一樣靈活高效。由于未來電網(wǎng)中的大量可再生能源電力是變幻莫測的，而電力用戶對電力的需求也具有多樣性且也是隨時變化的，因而對電力的變換和控制的目的就是將變幻莫測的電源變成能滿足用戶需求的電力。從這個意義上講，電力電子器件和裝備的廣泛使用，將使得電網(wǎng)像計(jì)算網(wǎng)絡(luò)處理和分配信息資源一樣來處理和分配電力，因而可以把未來電網(wǎng)看成是一個“能源計(jì)算網(wǎng)絡(luò)”，各種電力資源通過“能源計(jì)算網(wǎng)絡(luò)”有機(jī)組織、聯(lián)系和控制起來，從而為用戶提供可靠的電力。因此，這個“能源計(jì)算網(wǎng)絡(luò)”也可以稱之為“云電力網(wǎng)絡(luò)”，而用戶從“云”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(zhì)材料、高強(qiáng)度材料、質(zhì)子交換膜和儲氫材料等的發(fā)明和使用，將使得高效低成本電力儲能系統(tǒng)成為現(xiàn)實(shí)并進(jìn)入千家萬戶，從而優(yōu)化電網(wǎng)的運(yùn)行、簡化電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和控制，并對電源波動和電網(wǎng)故障作出響應(yīng)。電力儲能系統(tǒng)就如同計(jì)算網(wǎng)絡(luò)中的信息儲存系統(tǒng)一樣，對于未來電網(wǎng)是必要的。

 (3)高性能的超導(dǎo)材料在電網(wǎng)中的應(yīng)用，將大大降低電氣設(shè)備的損耗、重量和體積，并可提高電氣設(shè)備的極限容量和靈活性，超導(dǎo)限流器還可以有效地限制故障電流并保護(hù)其他電氣設(shè)備和整個電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性。正因?yàn)槿绱?，美國能源部甚至將超?dǎo)技術(shù)視為“21世紀(jì)電力工業(yè)唯一的高技術(shù)儲備”。(4)其他新材料，如納米復(fù)合材料、場(包括電場和磁場)控和溫控的非線性介質(zhì)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、用于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(wǎng)中得到廣泛的應(yīng)用。

第四，物理電網(wǎng)將與信息系統(tǒng)高度融合。如果把電網(wǎng)比喻成為一個人的話，那么物理電網(wǎng)就是人的骨骼、肉體和器官，而電網(wǎng)信息系統(tǒng)則提供相當(dāng)于人的感覺能力、分析能力和決策能力。當(dāng)前的電網(wǎng)，不僅在物理層是不完善的，而且其信息系統(tǒng)的建設(shè)與未來需求還有很大的差距。有關(guān)該方面的內(nèi)容，也就是國際上近些年談得很多的所謂“智能電網(wǎng)”的概念，本文不宜做過多的重復(fù)。但是，需要說明的是，在現(xiàn)有電氣設(shè)備的基礎(chǔ)上，僅僅依靠提升電網(wǎng)的信息化程度，遠(yuǎn)遠(yuǎn)解決不了未來電網(wǎng)所面臨的問題。改變電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行模式、提升電氣設(shè)備的性能和采用新型功能的電氣設(shè)備，對于解決未來電網(wǎng)的問題同樣重要甚至是更為根本性的。另外，需要強(qiáng)調(diào)的是，能夠從創(chuàng)新材料入手發(fā)展具有自適應(yīng)功能的電力設(shè)備和保護(hù)設(shè)備，就可以顯著降低電網(wǎng)對于傳感、通訊和數(shù)據(jù)處理的技術(shù)要求，這對于提高電網(wǎng)的安全可靠性和綜合效益是非常有益的。因此，切忌認(rèn)為將信息技術(shù)用于電網(wǎng)就是未來電網(wǎng)發(fā)展的全部。