構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)是能源革命內(nèi)涵的深化，為我國電力工業(yè)發(fā)展指明了方向。近日，《國家電網(wǎng)》雜志記者就如何構(gòu)建新型電力系統(tǒng)等問題采訪了上海交通大學(xué)電子信息與電氣工程學(xué)院長聘教授嚴正。
《國家電網(wǎng)》：如何理解新型電力系統(tǒng)？這個新系統(tǒng)具備哪些特征？
嚴正：
根據(jù)碳達峰、碳中和目標，中國風電、光伏發(fā)電總裝機容量到2030年將達到12億千瓦以上，新能源在一次能源消費中將占很高比重。構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，意味著未來電力系統(tǒng)的主要能源形式將是風電、光伏發(fā)電等可再生能源，同時大量分布式新能源還將接入用戶側(cè)，電力系統(tǒng)將面對源、荷兩端的重大變化。構(gòu)建新型電力系統(tǒng)，具有重大歷史意義，其特征主要呈現(xiàn)為：
一、高比例新能源接入。未來新能源高比例接入將呈現(xiàn)集中式與分布式并重的態(tài)勢，包括西北、華北、東北地區(qū)的大規(guī)模風光基地、東部沿海地區(qū)的海上風電基地，以及數(shù)量可觀、就近消納的分布式電源。
二、大規(guī)模靈活性資源配置。儲能與需求側(cè)響應(yīng)等靈活性資源迅速發(fā)展，以保障新能源消納與系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。預(yù)計2060年儲能裝機將達4.2億千瓦，需求響應(yīng)規(guī)模有望達到3.6億千瓦。
三、終端負荷多元化。隨著電能逐漸成為主要能源消費品種，終端用能結(jié)構(gòu)的電氣化水平持續(xù)提升，電動汽車、智能家居、屋頂光伏、家用儲能等設(shè)備的廣泛應(yīng)用，將促進海量多元化終端電能產(chǎn)消者的形成。
四、電網(wǎng)高度數(shù)字化。電力系統(tǒng)面對源荷的高度不確定性，數(shù)字化將成為保證其安全可靠運行的重要延拓技術(shù)。伴隨著“數(shù)字中國”理念的不斷深化及內(nèi)涵的不斷豐富，“數(shù)字電力系統(tǒng)”將是我國率先建成的重大數(shù)字化基礎(chǔ)設(shè)施。
《國家電網(wǎng)》：構(gòu)建新型電力系統(tǒng)是一個革命性、系統(tǒng)性的工程。您認為構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的核心和關(guān)鍵是什么？
嚴正：
總體來說，新能源占主導(dǎo)地位將是新型電力系統(tǒng)的核心特征。以實現(xiàn)該核心特征為目標，需要采取構(gòu)建廣泛互聯(lián)的大電網(wǎng)平臺、加強電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施智能互動能力、優(yōu)化電網(wǎng)靈活柔性資源配置、提升電力系統(tǒng)安全運行水平等關(guān)鍵措施。此外，還應(yīng)盡快推動和發(fā)展以下兩類“融合”：
一、以“碳達峰、碳中和”目標為引領(lǐng)，加強“油、氣、煤、電”等不同類別能源企業(yè)之間的協(xié)調(diào)貫通，形成發(fā)展合力，提高新型電力系統(tǒng)在實現(xiàn)“再電氣化”進程中的主導(dǎo)作用。
二、在不斷推進發(fā)—輸—用—儲各環(huán)節(jié)能源基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的基礎(chǔ)上，加強中國特色社會主義理論與工程技術(shù)科學(xué)的滲透、融合，持續(xù)推進中國特色的能源市場化進程，理順并充分發(fā)揮不同能源形態(tài)在能源鏈上的價值，提高能源利用效率。
《國家電網(wǎng)》：在現(xiàn)有電力系統(tǒng)的基礎(chǔ)上構(gòu)建新型電力系統(tǒng)，將面臨哪些挑戰(zhàn)？電力系統(tǒng)如何平衡和適應(yīng)新能源高比例接入帶來的挑戰(zhàn)？
嚴正：
現(xiàn)有電力系統(tǒng)的生產(chǎn)組織模式為“源隨荷動”，電源有較好的可控性，通過滾動調(diào)節(jié)，能較好地匹配負荷。電源側(cè)新能源發(fā)電的隨機性、波動性導(dǎo)致其發(fā)電出力較難控制，用電側(cè)的大量分布式新能源接入以及終端負荷的多元化發(fā)展，使得源荷匹配更加困難；其次，電力電子化導(dǎo)致新能源電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)動慣量降低，抗擾動能力變?nèi)酰到y(tǒng)運行狀態(tài)難以準確跟蹤。這些挑戰(zhàn)很大程度上改變了電力系統(tǒng)的傳統(tǒng)運行模式，研究適應(yīng)高比例新能源電網(wǎng)運行需求的生產(chǎn)模式和運行技術(shù)手段成為構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的主要內(nèi)容。
為應(yīng)對高比例新能源帶來的一系列挑戰(zhàn)，新型電力系統(tǒng)在提升新能源友好并網(wǎng)及主動支撐性能、新能源發(fā)電效率與運行可靠性的基礎(chǔ)上，還需采取以下措施：
一、加強新型電力系統(tǒng)建設(shè)的頂層設(shè)計，做好系統(tǒng)規(guī)劃。合理規(guī)劃應(yīng)對新能源發(fā)電隨機性的調(diào)峰電源體系建設(shè)，優(yōu)化電網(wǎng)平臺資源配置，提高系統(tǒng)靈活性。
二、加強大型電力系統(tǒng)主網(wǎng)架的物理與數(shù)學(xué)模型的精準建模和仿真。目前，對于新能源大規(guī)模接入系統(tǒng)的復(fù)雜運行工況，在系統(tǒng)層面仍缺乏對某些復(fù)雜振蕩現(xiàn)象物理機理的準確把握，需要加強大系統(tǒng)層面上的基礎(chǔ)研究，提高對電網(wǎng)各種復(fù)雜工況的仿真分析能力。
三、加強以信息與通信技術(shù)為基礎(chǔ)的二次系統(tǒng)建設(shè)。通過人工智能、大數(shù)據(jù)等先進算法及云平臺，彌補物理建模上的不足。通過電力物理信息融合，實現(xiàn)源網(wǎng)荷儲的高效互動，以及電力業(yè)務(wù)與應(yīng)用全場景智能化。
《國家電網(wǎng)》：您對推動構(gòu)建新型電力系統(tǒng)有什么具體建議？如何處理好能源安全和能源綠色低碳轉(zhuǎn)型的關(guān)系？構(gòu)建新型電力系統(tǒng)對實現(xiàn)碳達峰、碳中和目標有何意義？
嚴正：
一、硬件方面，加強在“卡脖子”技術(shù)上的突破，加強對于新型電力系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的科研攻關(guān)投入與技術(shù)推廣應(yīng)用。如改進新能源發(fā)電材料技術(shù)，延長新能源發(fā)電及儲能設(shè)備的使用壽命等。
二、軟件方面，加強對大規(guī)模復(fù)雜電力系統(tǒng)的物理機理的基礎(chǔ)研究，提高電網(wǎng)調(diào)度控制領(lǐng)域關(guān)鍵核心軟件算法的國產(chǎn)化水平，提高電力電子化、強隨機性運行環(huán)境下對電力系統(tǒng)的感知和預(yù)警能力。
三、政策方面，加強頂層設(shè)計和相關(guān)政策研究，以實現(xiàn)碳達峰、碳中和目標為基礎(chǔ)，梳理不同形式能源價格對電能價格的影響，構(gòu)建面向新型電力系統(tǒng)的市場體系創(chuàng)新機制，在全社會促進清潔能源接入并提高用戶側(cè)電能的利用效率。
從能源安全的長遠角度來看，建成以非化石能源為主體、安全可持續(xù)的能源供應(yīng)體系，才能實現(xiàn)我國能源安全。能源綠色低碳轉(zhuǎn)型將給能源結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)形態(tài)帶來巨大變革：實現(xiàn)清潔能源發(fā)電的煤電替代，降低我國煤炭進口需求；通過用戶側(cè)電氣化，例如電動汽車等形式的能源高效利用，降低我國對原油進口的依賴。因此，能源綠色低碳轉(zhuǎn)型符合我國能源安全的戰(zhàn)略要求。
在碳達峰、碳中和目標中，綠色低碳能源主要是以電能的形式加以利用，因此電力系統(tǒng)是最大的能源轉(zhuǎn)化與輸運基礎(chǔ)設(shè)施。新型電力系統(tǒng)在電源側(cè)采用清潔能源替代傳統(tǒng)能源，在用戶側(cè)通過電能替代實現(xiàn)低碳減排，為社會經(jīng)濟發(fā)展提供持續(xù)的低碳電能，意義重大。
《國家電網(wǎng)》：未來，發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)和用電側(cè)的生態(tài)圖景如何？電網(wǎng)企業(yè)如何更好地發(fā)揮作用？
嚴正：
未來電網(wǎng)較現(xiàn)在將更為復(fù)雜和龐大。其中，電源側(cè)大型能源基地的開發(fā)將趨于飽和；分布式能源的接入多種多樣，更新?lián)Q代快，將會長期存在；電網(wǎng)側(cè)由于能源分布存在時空差異，整體運行方式復(fù)雜多變，要求具備更快速靈活的調(diào)控能力。同時，配電網(wǎng)覆蓋面廣，直接面對用戶，智能化水平亟待提高，會成為長期發(fā)展重點；用戶側(cè)用電形式將更加便捷可靠，將擁有更加豐富的與價格及供電可靠性捆綁的用電選擇權(quán)。
構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)已箭在弦上，國家電網(wǎng)有限公司作為我國能源領(lǐng)域的領(lǐng)頭企業(yè)，在電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)與科研攻關(guān)兩方面齊頭并進，正在為實現(xiàn)碳達峰、碳中和目標貢獻重要力量。
一方面，電網(wǎng)智能化水平大幅提高。通過構(gòu)建堅強智能電網(wǎng)和能源互聯(lián)網(wǎng)，保證電能傳輸?shù)陌踩咝В岣咛幚硎鹿实碾娋W(wǎng)駕馭能力。
另一方面，資產(chǎn)利用率持續(xù)提升。通過加強源網(wǎng)荷儲協(xié)同控制，打造智慧能源綜合服務(wù)體系，確保電力系統(tǒng)作為電能輸送平臺，為社會經(jīng)濟發(fā)展提供綠色高效的可持續(xù)服務(wù)。同時，持續(xù)開展產(chǎn)學(xué)研協(xié)同的技術(shù)攻關(guān)及試驗示范，對新型電力系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)進行系統(tǒng)深入研究，發(fā)展和鞏固電網(wǎng)企業(yè)在能源領(lǐng)域的優(yōu)勢。
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