核心閱讀：傳統電力系統支撐新能源高(gāo)比例安全并網的(de)消納能力、滿足用(yòng)戶側多(duō)元化(huà)用(yòng)能需求的(de)互動能力、“源網荷儲”各環節高(gāo)效運行的(de)協同能力和(hé)電力與其他(tā)能源系統的(de)互濟能力都需要進一步提升。

以新能源爲主體的(de)新型電力系統到底“新”在何處？現有電力系統将面臨怎樣的(de)變革和(hé)挑戰？哪些關鍵技術将爲新型電力系統保駕護航？在2021年中國電機工程學會年會上，“新型電力系統”成爲被頻(pín)繁提及的(de)年度“熱(rè)詞”。

“變”在何處？

“爲實現碳達峰、碳中和(hé)，預計中國能源綠(lǜ)色轉型将實現‘70/80/90’目标，即到2060年，電能消費比重達到70%，非化(huà)石能源消費比重達到80%以上，清潔能源發電比重達到90%。”中國電機工程學會理(lǐ)事長(cháng)、中國工程院院士、中國華能集團有限公司董事長(cháng)舒印彪指出，屆時(shí)，在新型電力系統中，新能源将成爲主體電源，發電量占比将達到60%。

舒印彪透露，根據中國工程院最新研究結果，到2060年，我國仍将保有一定比例的(de)煤電和(hé)氣電，電量比重爲10%左右，利用(yòng)小時(shí)數将下(xià)降到約1500小時(shí)，裝機容量約爲7億-8億千瓦。“基于我國的(de)能源特性，這(zhè)些化(huà)石能源發電裝機将發揮兜底保供、輔助和(hé)調節服務的(de)作用(yòng)，由此帶來(lái)的(de)二氧化(huà)碳排放，需要依賴零碳、負碳技術進行中和(hé)。”

除電源結構的(de)變化(huà)外，國家電網有限公司總經理(lǐ)張智剛表示，與傳統電力系統相比，新型電力系統的(de)用(yòng)能模式、電網形态和(hé)運行機理(lǐ)也(yě)将發生重大(dà)變化(huà)。“在用(yòng)能方式上，分(fēn)布式能源系統、虛拟電廠、具有V2G功能的(de)電動汽車等交互式用(yòng)能設施大(dà)量湧現，許多(duō)用(yòng)戶側主體兼具生産者和(hé)消費者的(de)雙重屬性；在電網形态上，大(dà)電網向交織流混連方向深入發展，微電網、分(fēn)布式能源、儲能和(hé)局部直流電網等新的(de)電網形态與大(dà)電網互通(tōng)互濟、協調運行，形成以大(dà)電網爲主導、各種電網形态相融并存的(de)格局；在運行機理(lǐ)上，以機械電磁裝備爲主的(de)高(gāo)轉動系統将演進爲以電力電子裝備爲主的(de)低轉動慣量系統。”

“難”在哪裏？

面對(duì)一系列重大(dà)變革，中國能源建設股份有限公司總工程師張滿平坦言，當前，我國構建新型電力系統仍然面臨諸多(duō)困難。“一方面，關鍵核心技術和(hé)裝備依舊(jiù)受制于人(rén)，大(dà)規模新型儲能成本還(hái)比較高(gāo)，電力系統的(de)智能化(huà)基礎也(yě)不紮實；另一方面，适應新型電力系統的(de)電力市場(chǎng)體系和(hé)電價機制還(hái)有待完善，嚴重的(de)自然災害、網絡攻擊等非傳統的(de)電力系統安全問題日益凸顯。”

張智剛也(yě)指出，針對(duì)電源、負荷的(de)新特性，傳統電力系統支撐新能源高(gāo)比例安全并網的(de)消納能力、滿足用(yòng)戶側多(duō)元化(huà)用(yòng)能需求的(de)互動能力、“源網荷儲”各環節高(gāo)效運行的(de)協同能力和(hé)電力與其他(tā)能源系統的(de)互濟能力都需要進一步提升。

具體到源、網、荷、儲的(de)不同環節，中國南(nán)方電網有限責任公司副總經理(lǐ)劉啓宏表示，在“源”測需要提供更加靈活的(de)接入技術和(hé)接口方法；在“網”側需要建設更加快(kuài)速的(de)計算(suàn)能力和(hé)調節手段；在“荷”側需要挖掘更加柔性的(de)互動技術和(hé)工作渠道；在“儲”側則要實現更加高(gāo)效的(de)動态平衡和(hé)優化(huà)條件。

“解”在何方？

重重挑戰待破，到底應該如何發力？

張智剛指出，針對(duì)新型電力系統所需的(de)核心技術，目前仍需要加強科研攻關。例如，在系統安全穩定方面，應重點加強新能源儲能主動響應、全電磁暫态仿真、安全防禦及韌性提升等技術攻關，全方位提升電力系統安全穩定分(fēn)析和(hé)控制能力；在電力電量平衡方面，則要重點強化(huà)平衡基礎理(lǐ)論和(hé)方法工具、大(dà)容量儲能、新能源功率準确預測等技術攻關，解決多(duō)時(shí)點尺度電力電量平衡難題；在能源電力深度脫碳方面，需要聚焦高(gāo)精度碳評估與計量、碳捕捉利用(yòng)與封存等技術攻關，推動實現能源電力系統進行排放。

舒印彪認爲，未來(lái)，新能源将與水(shuǐ)電、核電、生物(wù)質發電、儲能、氫能等共同構成清潔能源供應體系，形成“廣泛互聯、智能互動、靈活柔性、安全可(kě)控”的(de)新型電力系統，增加電力系統的(de)彈性。

“其實，數字電網是承載新型電力系統的(de)最佳形态。”劉啓宏認爲，數字電網通(tōng)過“電力+算(suàn)力”的(de)融合，可(kě)以成爲支撐新型電力系統建設運營服務的(de)關鍵載體。“在能源生産環節，新能源的(de)随機性、波動性和(hé)間歇性導緻的(de)新型電力系統複雜(zá)性和(hé)控制難度顯著增大(dà)。數字技術将增強新能源的(de)可(kě)觀、可(kě)測、可(kě)控水(shuǐ)平，促進新能源充分(fēn)消納。在能源供給環節，調節和(hé)控制保護系統必須應對(duì)瞬息萬變的(de)網絡變化(huà)和(hé)動态過程，急需探索數據驅動的(de)新方法、新路徑。爲此，可(kě)以借助超強的(de)算(suàn)力和(hé)算(suàn)法，解決新型電力系統安全穩定運行的(de)基本問題。而在能源消費環節，數字技術可(kě)以不斷激發供需互動能力，成爲建設現代供電服務體系的(de)關鍵保障。”

（來(lái)源 北(běi)極星輸配電網）