6月16日開幕的第三屆清潔能源發(fā)展與消納專題研討會以“能源互聯(lián)、清潔發(fā)展”為主題，已通過線上方式持續(xù)近一個月，將于7月17日閉幕。300余位電力行業(yè)專家參會，圍繞能源互聯(lián)網(wǎng)、清潔能源發(fā)電并網(wǎng)技術、運行控制及管理技術、大數(shù)據(jù)及人工智能等新技術應用等話題交流研討?，F(xiàn)集納部分參會專家的主旨報告發(fā)言，以饗讀者。

崔偉 李征 李武璟 整理

堅持電源結構清潔化轉(zhuǎn)型不動搖

中國科學院院士 周孝信

習近平總書記提出的“四個革命、一個合作”能源安全新戰(zhàn)略為我國能源轉(zhuǎn)型發(fā)展指明了方向。我國能源轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略的重要指標是，到2030年全國非化石能源發(fā)電量占全部發(fā)電量的比重力爭達到50%。綜合考慮人均負荷需求、經(jīng)濟發(fā)展、環(huán)境要求等因素，根據(jù)當前非化石能源消費占比及年用電總量的預期增速進行測算，截至2030年全國非化石能源發(fā)電量占比僅能達到約44.8%，與目標差距較大。如果加快提升非化石能源消費占比，截至2030年全國非化石能源發(fā)電量占比可達到約53.0%，能實現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型目標。

以完成能源轉(zhuǎn)型的戰(zhàn)略目標為邊界進行測算，截至2030年，全國非化石能源發(fā)電裝機要達到26.19億千瓦，占總裝機比例提高至66.3%，年發(fā)電量5.66萬億千瓦時。非化石能源發(fā)電裝機占比中，新能源裝機占比超過70%，達到20億千瓦；非化石能源發(fā)電量占比中，新能源發(fā)電量占比超過50%，達到2.92萬億千瓦時。清潔能源的健康高效發(fā)展，是實現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略目標的關鍵。

電源結構清潔化轉(zhuǎn)型，重中之重在西北。預計至2030年，西北電網(wǎng)新能源裝機將超過3億千瓦，占比達國家電網(wǎng)經(jīng)營區(qū)新能源裝機的三分之一左右。西北電網(wǎng)通過革新技術、完善管理體系、推動利于清潔能源發(fā)展的政策出臺，已走在綠色發(fā)展和能源轉(zhuǎn)型的前列。截至目前，西北電網(wǎng)新能源裝機已突破1億千瓦，占全國新能源裝機的四分之一；2019年新能源發(fā)電量突破1500億千瓦時，約占全國的四分之一；新能源發(fā)電占比提升至18%，達到全國平均水平的兩倍；新能源利用率超過93%，三年提高了22個百分點，減棄總量占全國的近70%。

在當前形勢下，仍要繼續(xù)堅持能源消費總量控制和非化石能源占比的目標不動搖，堅持電源結構綠色轉(zhuǎn)型的方向不動搖，堅持滿足人民日益增長電能需求的目標不動搖，最終實現(xiàn)國家能源轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略目標。

加快開發(fā)海上風電 支撐我國能源轉(zhuǎn)型發(fā)展

中國工程院院士 劉吉臻

當前，我國已成為世界上最大的能源生產(chǎn)和消費國，但能源發(fā)展過程中仍存在諸多問題：煤炭仍占主導地位、環(huán)境污染碳排放量高、用能效率和電能占比較低、新能源技術創(chuàng)新能力不足及能源安全形勢嚴峻等，能源轉(zhuǎn)型迫在眉睫。目前的戰(zhàn)略思路是堅持化石能源清潔化、清潔能源規(guī)?；投喾N能源綜合化，以實現(xiàn)清潔低碳、安全高效的戰(zhàn)略目標。

伴隨著新能源的大規(guī)模開發(fā)利用，我國還存在一些瓶頸問題：新能源裝機分布不均衡，與負荷中心呈逆向分布；部分地區(qū)新能源發(fā)電利用率不高；中東部陸上可再生能源資源有限。因此海上風電將成為我國大力發(fā)展可再生能源的必然選擇之一。

我國發(fā)展海上風電綜合優(yōu)勢明顯，海上風能資源豐富、輸電距離短，而且容易消納、效率較高，同時可與“西電東送”（南通道）互補，與我國建設海洋強國戰(zhàn)略高度一致。2019年我國海上風電新增裝機198萬千瓦，累計裝機642萬千瓦，僅次于英國和德國，位居全球第三。海上風電將成為我國能源轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略的一個重要支撐。

目前，我國海上風電發(fā)展面臨的主要問題有：對海上風電資源稟賦的認識不足，資源評估體系尚未建立；對于海上風電對能源轉(zhuǎn)型的作用尚缺乏統(tǒng)一認識；國家層面的宏觀統(tǒng)籌與整體規(guī)劃缺乏；海上風電接入問題突出，缺乏海上電網(wǎng)頂層設計；對海上風電對電網(wǎng)格局和電力流的影響缺乏系統(tǒng)研究；裝備研發(fā)能力和工程技術力量不足。

對于未來我國海上風電的發(fā)展，建議加大海上風電資源勘察力度，建立資源評估體系；加大國家層面的宏觀統(tǒng)籌與整體規(guī)劃；加快大規(guī)模海上風電開發(fā)對電網(wǎng)格局影響的研究；加強大規(guī)模海上風電組網(wǎng)規(guī)劃及消納方式研究；重點布局海上風電“卡脖子”技術重點攻關方向。

聚力“數(shù)字新基建” 建設能源互聯(lián)網(wǎng)

國家電網(wǎng)有限公司總信息師 孫正運

為深入落實習近平總書記“四個革命、一個合作”能源安全新戰(zhàn)略，順應能源革命和數(shù)字革命融合發(fā)展趨勢，積極履行政治、經(jīng)濟和社會責任，充分發(fā)揮國有企業(yè)“六個力量”重要作用，國家電網(wǎng)有限公司黨組確立了建設“具有中國特色國際領先的能源互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)”戰(zhàn)略目標。在戰(zhàn)略目標引領下，公司推動電網(wǎng)向能源互聯(lián)網(wǎng)升級，將大有可為。

能源互聯(lián)網(wǎng)建設的能源網(wǎng)架體系、信息支撐體系、價值創(chuàng)造體系，都離不開“數(shù)字新基建”的賦能。聚力“數(shù)字新基建”，就是完善現(xiàn)有的數(shù)字設備和系統(tǒng)，同時挖掘數(shù)字價值，以應用促建設。其本質(zhì)是利用現(xiàn)有的信息和通信技術，提高電網(wǎng)效率和電力系統(tǒng)效率，讓整個系統(tǒng)運行更科學高效。

公司聚焦大數(shù)據(jù)中心、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、5G、人工智能等“新基建”領域，以信息基礎設施、融合基礎設施、創(chuàng)新基礎設施為重點，已經(jīng)確立“數(shù)字新基建”十大重點建設任務。今年公司計劃投資約247億元，預計拉動社會投資約1000億元。

“數(shù)字新基建”將會讓政府、上下游企業(yè)、客戶及電網(wǎng)企業(yè)等普遍受益：服務政府，支撐政府科學監(jiān)管、智慧城市建設；服務上下游企業(yè)，降低企業(yè)能耗、提高能源利用效率，助力產(chǎn)業(yè)升級；服務客戶，實現(xiàn)響應更快速、體驗更友好、內(nèi)容更多元、服務更優(yōu)質(zhì)；服務電網(wǎng)企業(yè)，挖掘現(xiàn)有資源價值，實現(xiàn)生產(chǎn)更安全、運行更高效、投資更精準、決策更科學。

展望未來，公司將加強與社會各界的廣泛合作，著力推動新興產(chǎn)業(yè)升級發(fā)展，共同構建開放共享、互利共贏的能源生態(tài)，讓更多主體參與價值創(chuàng)造和分享，賦能中小微企業(yè)，助力能源數(shù)字經(jīng)濟，帶動產(chǎn)業(yè)鏈上下游共同發(fā)展，推動建設“具有中國特色國際領先的能源互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)”戰(zhàn)略落地，為服務經(jīng)濟社會發(fā)展作出更大貢獻。

借助人工智能驅(qū)動大電網(wǎng)安全辨識與控制

四川大學電氣工程學院教授 劉俊勇

當前電力系統(tǒng)規(guī)模不斷擴大，復雜性和運行狀態(tài)的不確定性加劇，系統(tǒng)安全穩(wěn)定性面臨巨大挑戰(zhàn)。電力系統(tǒng)結構日益復雜，交直流混聯(lián)、強直弱交成為大電網(wǎng)基本特征；組成成分趨于復雜，新能源及儲能技術快速發(fā)展，大量新型電力電子設備接入大電網(wǎng)運行；運行不確定性增大，新能源出力及綜合負荷的波動影響日漸凸顯；分析模型復雜化，需要建立大規(guī)模、多時間尺度物理模型才能實現(xiàn)全面分析。

人工智能無疑是未來科技發(fā)展趨勢中最亮眼的方向。大電網(wǎng)健康發(fā)展同樣離不開人工智能的輔助。隨著電網(wǎng)規(guī)模增大、新能源滲透率提高、預想事故集持續(xù)擴大，輸電斷面安全及電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定辨識與控制問題不可回避。

為此，我們研究團隊提出了人工智能解決方案：首先，基于全景全域數(shù)據(jù)和離線仿真數(shù)據(jù)，形成數(shù)據(jù)與人工智能驅(qū)動的電力系統(tǒng)斷面安全、暫態(tài)穩(wěn)定辨識；其次，通過對電網(wǎng)運行過程的薄弱環(huán)節(jié)識別、影響因素溯源，實現(xiàn)基于電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)的實時監(jiān)視與風險平抑控制；最終給出與物理模型互補的人工智能驅(qū)動控制決策。人工智能驅(qū)動的分析與調(diào)控方法技術，在電力系統(tǒng)中確有應用前景。西北電網(wǎng)在這方面已開始積極探索：通過研發(fā)基于多樣化場景自動生成及深度學習的電網(wǎng)仿真計算機器人，建立各類穩(wěn)定裕度指標體系，構建考慮多目標的大電網(wǎng)安全邊界優(yōu)化生成體系。

今年是電力行業(yè)降本增效關鍵之年。未來，電力行業(yè)與人工智能技術的融合將進一步加速，人工智能技術將成為智能互動、安全可控的新一代電力系統(tǒng)發(fā)展所需的基礎性支撐技術之一，助力提升電力系統(tǒng)的安全性、可靠性和靈活性，促進電力行業(yè)質(zhì)量變革、效率變革和動能變革。

加強新能源涉網(wǎng)研究 保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行

中國工程院院士 郭劍波

我國已成為風電和光伏發(fā)電發(fā)展最快的國家。截至2019年年底，全國風電裝機2.09億千瓦，光伏發(fā)電裝機2.04億千瓦，新能源占電源總裝機的比重超過20%。預計到2050年，全國超過一半的裝機將是新能源裝機，發(fā)電量5.8萬億千瓦時，占比超過40%。

新能源具有波動性和隨機性、低能量密度和低利用小時數(shù)等特性，新能源機組存在低抗擾性和弱支撐性的特點。隨著并網(wǎng)規(guī)模的擴大，新能源電力的高效消納和系統(tǒng)安全運行已成為亟待解決的世界性難題。

新能源裝機大規(guī)模并網(wǎng)對電網(wǎng)安全穩(wěn)定主要有以下幾方面影響。一是新能源裝機大規(guī)模接入導致系統(tǒng)慣量降低，有功調(diào)節(jié)能力下降。二是受制于新能源發(fā)電擠占常規(guī)機組開機空間，系統(tǒng)短路容量下降，無功備用降低，局部電壓穩(wěn)定問題凸顯。三是新能源裝機接入使得送受端之間隨機性和不確定性增加，功角穩(wěn)定特性復雜，對安控措施提出更高要求。

國網(wǎng)西北分部在國內(nèi)率先推進新能源場站的快速頻率響應工作，完成了電網(wǎng)頻率擾動下新能源快速頻率響應系統(tǒng)性試驗，并具備了新能源場站快頻功能入網(wǎng)檢測能力，投入快頻功能的新能源場站規(guī)模截至今年4月已累計突破1000萬千瓦；持續(xù)推進直流近區(qū)風電場1.3倍耐高壓能力改造及認證，有效提高了直流高功率運行方式下近區(qū)新能源的利用效率；持續(xù)加強系統(tǒng)保護建設，加快二次防御體系整體升級，在保障新疆西北聯(lián)網(wǎng)通道安全穩(wěn)定的前提下，拓寬了東西電網(wǎng)潮流交換能力，提升了電網(wǎng)運營質(zhì)效。

為實現(xiàn)我國“50%”的能源轉(zhuǎn)型目標，未來新能源裝機規(guī)模會進一步擴大。對于高比例新能源電力系統(tǒng)，必須持續(xù)加強系統(tǒng)特性及對新能源調(diào)節(jié)能力的研究，由重點研究并網(wǎng)控制向新能源組網(wǎng)研究轉(zhuǎn)變，加強新能源機組參與系統(tǒng)調(diào)頻調(diào)壓研究，增強其對電網(wǎng)的支撐能力，推動新能源長效健康發(fā)展。

構建信息物理融合能源系統(tǒng) 為能源革命奠定基礎

中國科學院院士 管曉宏

當前，人類社會主要依賴化石能源的能耗模式難以為繼，能源供應的清潔和綠色化勢在必行?？稍偕茉蠢媚壳坝龅降闹饕魬?zhàn)是，電能作為二次能源，尚無直接經(jīng)濟的儲能技術，系統(tǒng)供需具有高不確定性。

信息物理融合系統(tǒng)是計算單元和物理對象在網(wǎng)絡環(huán)境中高度集成交互而成的智能系統(tǒng)，實現(xiàn)物理空間與信息空間中人、機、物、環(huán)境、信息等要素相互映射、適時交互、高效協(xié)同，是孕育中的第四次工業(yè)革命的基礎。信息物理融合能源系統(tǒng)能夠全面感知環(huán)境與能源信息，支撐能源供應的清潔和綠色化，支持信息流與能源流的雙向流動，實現(xiàn)能源系統(tǒng)供需整體優(yōu)化控制與決策，為應對挑戰(zhàn)提供了新思路和新途徑，為能源革命奠定基礎。目前，信息物理融合可再生能源感知與接入、信息物理融合企業(yè)能源系統(tǒng)、信息物理融合樓宇能源系統(tǒng)等相關技術研究已成為信息物理融合能源系統(tǒng)領域的關注熱點。

未來，能源構成和系統(tǒng)結構變革中，儲能技術是關鍵。為應對能源互聯(lián)網(wǎng)的結構變革和挑戰(zhàn)，應考慮建設多樣化分布式多能源系統(tǒng)的解決方案，實現(xiàn)系統(tǒng)節(jié)能增效和降低運行費用目標。另一方面，氫能可能成為與電能并重互補的二次能源，服務經(jīng)濟社會生活的各個方面。西北電網(wǎng)在構建信息物理融合能源系統(tǒng)方面開展了有益嘗試，考慮高占比新能源電力系統(tǒng)特征明顯，而自備電廠、高載能負荷比重大等實際情況，在儲能大規(guī)模應用及高載能負荷參與電網(wǎng)調(diào)節(jié)兩個方面展開工作，取得了良好成效。

從電力系統(tǒng)結構發(fā)展歷程來看，自140年前特斯拉時代形成發(fā)電、輸電、配電、用電結構以來，基本未發(fā)生改變。當下我們需要共同思考能源電力系統(tǒng)結構是否即將發(fā)生重大改變，以綠色、分布、市場為標志的能源革命是否即將到來。

強化電網(wǎng)運行管控 真正實現(xiàn)“綠色發(fā)展領先”

國家電力調(diào)度控制中心黨委書記、教授級高工 董昱

為貫徹中央決策部署，國家電網(wǎng)有限公司提出了建設“具有中國特色國際領先的能源互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)”戰(zhàn)略目標，推動能源清潔轉(zhuǎn)型發(fā)展。在這個大背景下，電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)也從過去單純關注大電網(wǎng)安全，發(fā)展到在保障電網(wǎng)安全的同時注重適應電力體制改革和市場化建設、促進清潔能源消納、推動經(jīng)營提質(zhì)增效等多維精益目標管控，對技術升級和管理創(chuàng)新提出新的更高要求。

公司在發(fā)揮體制機制優(yōu)勢、打造堅強電網(wǎng)、提升管理能力、加快市場建設和強化技術支撐等方面都進行了積極探索，通過發(fā)揮統(tǒng)一調(diào)度模式優(yōu)勢，聚焦特高壓輸電和電網(wǎng)運行控制技術發(fā)展，試點開展跨區(qū)域富余可再生能源現(xiàn)貨交易和輔助服務市場交易，深入研究大電網(wǎng)仿真技術、運行控制技術、電力電量平衡技術等，綜合實現(xiàn)了大電網(wǎng)長時期安全穩(wěn)定運行和新能源高效利用。

以西北電網(wǎng)為例，國網(wǎng)西北分部通過首創(chuàng)新能源發(fā)電快速響應和柔性調(diào)度機制，實現(xiàn)以新能源消納為導向的電力生產(chǎn)全鏈條柔性化管理；通過推動河西電網(wǎng)750千伏第三通道加強工程、吉泉直流、青豫直流在西北建設投運，顯著提升大電網(wǎng)新能源外送能力和資源優(yōu)化配置水平；研究建立生產(chǎn)效能管理體系，通過損益量化分級、全局優(yōu)化決策等措施，提升電網(wǎng)運行效率效益；創(chuàng)建西北調(diào)峰輔助服務市場，2019年累計增發(fā)新能源電量82.65億千瓦時，釋放深調(diào)能力704萬千瓦，各市場主體累計調(diào)峰收益21.24億元；建設一體化安全智能管控平臺，建立了電網(wǎng)風險辨識、分析和決策防御體系，提升電網(wǎng)安全運行水平。

未來，隨著新能源占比的進一步提高和市場化改革進程不斷加快，電網(wǎng)運行管控能力仍需不斷提升。調(diào)度系統(tǒng)將堅決落實公司決策部署，推進能源轉(zhuǎn)型發(fā)展，順應能源革命與數(shù)字革命融合發(fā)展大趨勢，充分發(fā)揮大電網(wǎng)平衡能力，真正實現(xiàn)“綠色發(fā)展領先”。

開展關鍵技術研究 建好高占比新能源電力系統(tǒng)

西北電力調(diào)控分中心主任、教授級高工 張振宇

隨著能源轉(zhuǎn)型發(fā)展，我國新能源裝機占比近10年來穩(wěn)步提升，西北電網(wǎng)多項指標位居前列，新能源高占比電網(wǎng)特征明顯。

在能源互聯(lián)網(wǎng)認知方面，國網(wǎng)西北分部針對高占比新能源發(fā)展趨勢，結合西北電網(wǎng)新能源占比高、外送規(guī)模大等特性，在系統(tǒng)認知、安全和平衡等方面開展研究探索。國網(wǎng)西北分部通過建立能源互聯(lián)網(wǎng)能量平衡模型，以成本最小化為目標，證明電能是能源互聯(lián)網(wǎng)的中心、高占比新能源電力系統(tǒng)是未來能源互聯(lián)網(wǎng)骨干網(wǎng)絡，從而明確了未來能源互聯(lián)網(wǎng)構建模式及發(fā)展方向。

在高占比新能源電力系統(tǒng)安全方面，基于頻率穩(wěn)定是電網(wǎng)安全穩(wěn)定方面的主要矛盾，國網(wǎng)西北分部建設了轉(zhuǎn)動慣量監(jiān)視與預警系統(tǒng)，結合系統(tǒng)保護和新能源快速頻率響應創(chuàng)新實踐，指導常規(guī)機組開機方式日前安排及日內(nèi)調(diào)整，實現(xiàn)了高占比新能源送端電網(wǎng)頻率風險的安全防控。

在高占比新能源電力系統(tǒng)平衡方面，國網(wǎng)西北分部通過平衡方程推導分析得出，要實現(xiàn)未來新能源利用率和發(fā)電量占比雙重目標，必須引入負荷側(cè)響應。國網(wǎng)西北分部基于概率理論，得到了在滿足一定的新能源承載極限前提下，不同負荷響應水平與新能源利用率之間的量化關系，并積極開展負荷側(cè)響應探索實踐：通過輔助服務市場，調(diào)用負荷側(cè)調(diào)峰能力，通過虛擬儲能模式增加自備電廠下網(wǎng)功率，有效增加消納空間。截至5月，西北電網(wǎng)今年已累計增發(fā)新能源電量56.91億千瓦時。

實現(xiàn)西北新能源的開發(fā)利用和大規(guī)模外送，助推國家能源轉(zhuǎn)型發(fā)展，是西北電網(wǎng)當前面臨的重大課題和機遇。國網(wǎng)西北分部成立了大規(guī)模新能源智能管控與市場機制創(chuàng)新工作室，同時謀劃了10項具備沖擊國際領先水平的優(yōu)勢項目，需要行業(yè)內(nèi)專家學者共同努力，在能源生產(chǎn)、轉(zhuǎn)換、傳輸、消費和存儲等環(huán)節(jié)開展深入合作和研究探索。