能源是社會(huì)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，而可靠的電力供應(yīng)則是現(xiàn)代文明的重要支持。一次能源在各類(lèi)發(fā)電廠中轉(zhuǎn)化成電能形式的二次能源后，經(jīng)過(guò)輸、配電網(wǎng)輸送給各種用戶，完成終端能源的功能。其中，電能是二次能源的核心，而電網(wǎng)則是支撐在廣域內(nèi)共享電能的傳輸平臺(tái)和電力市場(chǎng)互動(dòng)的物理平臺(tái)，是一次能源及終端能源之間的樞紐和橋梁。
按照發(fā)達(dá)國(guó)家的經(jīng)驗(yàn)，如果電能在終端能源中的占比增加1個(gè)百分點(diǎn)，則能源強(qiáng)度將降低3.7個(gè)百分點(diǎn)。預(yù)計(jì)中國(guó)電能占終端能源的比重，將從2009年的18.5%增長(zhǎng)到2020年的28.0%及2030年的32.0%。電力對(duì)能源安全的重要性顯而易見(jiàn)。
為了確保電力系統(tǒng)的安全，必須研究完整的能源流，包括一次能源特別是可再生能源的開(kāi)發(fā)、二次能源的轉(zhuǎn)換及終端能源消費(fèi)的規(guī)律，并保證能源流的整體可靠性。另外還需要研究資金流、物流、人才流和信息流等的可靠性，以支撐電力流及能源流的安全及其協(xié)調(diào)優(yōu)化。
人類(lèi)活動(dòng)產(chǎn)生的污染增加了大自然的生態(tài)負(fù)載。作為人類(lèi)最主要的活動(dòng)，能源開(kāi)發(fā)與消費(fèi)鏈中的各個(gè)環(huán)節(jié)的排放都嚴(yán)重影響到生態(tài)平衡的裕度。一旦生態(tài)負(fù)載超過(guò)了自然界的自修復(fù)能力，生態(tài)平衡被顛覆，就必然有更多的自然災(zāi)害來(lái)懲罰人類(lèi)，包括大停電乃至人類(lèi)文明的毀滅。
為此，需要在一次能源中用可再生能源大規(guī)模地替代化石類(lèi)能源，在終端能源中用電能大規(guī)模地替代化石類(lèi)能源，并充分發(fā)揮電能在二次能源中的主導(dǎo)作用。
由于水能、風(fēng)能、太陽(yáng)能等可再生能源難以直接以原來(lái)的能源形式輸送，必須轉(zhuǎn)換成電能后才能適用于大多數(shù)終端負(fù)荷使用，也才能在區(qū)域內(nèi)共享能源。因此，沒(méi)有強(qiáng)大可靠的遠(yuǎn)方輸電網(wǎng)以及智能靈活的主動(dòng)配電網(wǎng)，就無(wú)法在終端能源中實(shí)現(xiàn)電能對(duì)化石能源的大規(guī)模代替，也就不可能在各種一次能源、二次能源及終端能源的各自內(nèi)部及相互之間實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)優(yōu)化。
此外，風(fēng)電和光伏發(fā)電具有很強(qiáng)的間歇性和隨機(jī)性，不但無(wú)法直接控制，并且其預(yù)測(cè)誤差大大超過(guò)負(fù)荷的預(yù)測(cè)誤差，特別是風(fēng)電的突變時(shí)刻與程度都難以準(zhǔn)確預(yù)報(bào)。設(shè)想當(dāng)可再生能源發(fā)電大規(guī)模入網(wǎng)，例如占到發(fā)電用能50%甚至更多時(shí)，突然風(fēng)與陽(yáng)光在幾分鐘內(nèi)從很大降到很小，電能的充裕性將成為巨大的挑戰(zhàn)。電力系統(tǒng)的瞬時(shí)備用及旋轉(zhuǎn)備用的調(diào)度問(wèn)題將隨著可再生能源比例的增加而越發(fā)突出，如何保證二次能源和終端能源的安全是極為嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。
