近日，2023年中國電機工程學會年會在南京召開。年會自2002年設立以來已成功舉辦了21屆，是我國能源與電力領域最具影響力的年度學術盛會。本次年會由中國電機工程學會主辦，國家電網(wǎng)有限公司、中國華電集團有限公司、中國廣核集團有限公司聯(lián)合主辦。

國家電網(wǎng)公司副總經(jīng)理陳國平在此次年會上做了題為《關于電力系統(tǒng)轉型過程中有關問題的思考》的主旨報告。

電力系統(tǒng)轉型帶來的變化

經(jīng)過一百多年的發(fā)展 , 以交流電技術為基礎的電力系統(tǒng)成為全球最大的人工動態(tài)系統(tǒng)。隨著能源電力清潔轉型、新能源的快速發(fā)展，電源結構也開始了深度調整。直流輸電、FACTS等電力電子技術廣泛應用，使電力系統(tǒng)的設備基礎發(fā)生了重大變化。

“從電源結構看，新能源占比在不斷提高。中國電網(wǎng)是目前新能源發(fā)展最快、裝機規(guī)模最大的電力系統(tǒng)，新能源裝機規(guī)模居世界第一位，局部富集地區(qū)裝機占比超過40%。預計到2023年年底，全國的新能源裝機將會達到十個億——這主要是指風和光。預計到‘十四五’末，新能源將超7億千瓦?！标悋浇榻B道。

資料顯示，2019年國家電網(wǎng)公司范圍內可再生能源裝機占比、可再生能源電量占比分別為37%、24%; 根據(jù)國家發(fā)改委發(fā)布的《中國可再生能源展望2019》，到2025年，上述兩個數(shù)據(jù)在國家電網(wǎng)公司范圍內將達到53%、35%，2035年將增至74%、58%。

“從電網(wǎng)結構看，跨區(qū)跨省的通道規(guī)模在快速增長。國家電網(wǎng)公司經(jīng)營區(qū)跨省跨區(qū)的送電能力達到了3.5個億；從負荷特點看，現(xiàn)在是產(chǎn)銷并存、多元互動的趨勢在加劇。特別是分布式快速發(fā)展，預計全國分布式光伏的裝機在今年年底將達到2.5個億，主要集中在山東、河南、河北、江蘇和浙江等省份。電動汽車等新型負荷的不斷涌現(xiàn)也使得配電網(wǎng)形態(tài)發(fā)生了重大變化；從儲能發(fā)展看，各類儲能正在加速改變傳統(tǒng)的平衡模式，抽蓄裝機載運5000萬，在建1.2個億。預計到‘十五五末’，國家電網(wǎng)公司經(jīng)營區(qū)的抽蓄裝機可能會超過一個億?！?/p>

“從新能源開發(fā)模式看，‘一西一東’西邊三個樁在往西移，從東邊看，海上風電也會加快開發(fā)；從運營模式看，新能源開發(fā)利用出現(xiàn)新業(yè)態(tài)、新形式，比如水光一體、風光火一體等多能互補模式。同時，平臺經(jīng)濟的發(fā)展也催生了虛擬電廠、微電網(wǎng)和負荷聚合商等新形態(tài)；從技術的發(fā)展看，新技術、新裝備的應用不斷突破，大容量柔性直流、大容量風機、構網(wǎng)型設備，有構網(wǎng)型風光、構網(wǎng)型儲能等電子裝備也不斷突破。包括先進的核電、水電，還有最近幾年快速發(fā)展的調相機、變速抽蓄等也持續(xù)在升級?！标悋綇碾娋W(wǎng)結構、負荷特點、儲能發(fā)展、新能源開發(fā)模式、運營模式、技術發(fā)展等方面進一步介紹了電力系統(tǒng)的轉型變化。他認為，在新型電力系統(tǒng)轉型過程中，系統(tǒng)的結構、形態(tài)、功能和技術正在重構新型電力系統(tǒng)，各類變化帶來的影響最終也會集中到電力系統(tǒng)的運行環(huán)節(jié)。

關于平衡和安全的問題

平衡問題和安全問題是現(xiàn)在需要關注的兩大問題。關于平衡問題，陳國平說：“實時平衡是電力系統(tǒng)的技術特征。目前，電力供應的保障和清潔能源的消納是當前平衡問題的兩個焦點。今后很長一段時間電力負荷因電能替代還會出現(xiàn)剛性增長，而新能源的大幅度波動又將對系統(tǒng)提出更高的調節(jié)要求。負荷特性和新能源出力不匹配將導致電力的供應保障問題和清潔能源消納問題并存。這是在轉型期面臨的平衡問題挑戰(zhàn)?！?/p>

儲能本質上是為電力平衡提供調節(jié)手段，儲能的規(guī)?；瘧靡彩墙鉀Q新型電力統(tǒng)平衡問題的重要途徑。不可否認，電網(wǎng)的大范圍資源優(yōu)化配置，在解決發(fā)動電空間的不平衡、實現(xiàn)時間上的互濟方面發(fā)揮了重要作用，特別是在大電網(wǎng)清潔能源的消納中，這種作用非常明顯。“現(xiàn)在還出現(xiàn)了多能互補、產(chǎn)銷一體等新的經(jīng)營形態(tài)，也出現(xiàn)了一些局部平衡的模式?！标悋秸f，“我們在關注平衡問題的同時還要關注電網(wǎng)的安全問題，安全、穩(wěn)定始終是電力系統(tǒng)正常運行和可靠供電的基礎，也應該是轉型發(fā)展的基礎和保障。未來較長時間內，電力系統(tǒng)仍以交流電技術為基礎。但隨著轉型的深化，我們認為交流電力系統(tǒng)的穩(wěn)定問題仍然存在，而且會更復雜。特別要解決好轉型期，交流電力系統(tǒng)的功角、頻率和電壓問題?！?/p>

陳國平進一步解釋道：“我為什么要先講平衡問題？因為平衡問題處理不好，會給電力系統(tǒng)帶來功角、電壓和頻率調整等問題。因此，我們必須準確把握好轉型情況下電力系統(tǒng)的穩(wěn)定問題，這也是構建新型電力系統(tǒng)的一個重要基礎。安全問題是一個系統(tǒng)性問題，從全系統(tǒng)角度看，是源網(wǎng)荷儲相互作用的結果。解決好平衡的問題，就必須重視安全問題。”陳國平在現(xiàn)場舉例說明了平衡和安全的關系：“從直流的受端看，大量的直流饋入到受端電網(wǎng)，在電力和電量上替代了大量的交流同步發(fā)電機。但本身受端電網(wǎng)還是交流的電力系統(tǒng)，同步的慣量問題、調頻和動態(tài)支撐能力不足等問題會導致直流的連鎖故障反應，從而降低整個系統(tǒng)的穩(wěn)定水平；再比如關于柔性直流組網(wǎng)，柔性直能組網(wǎng)很好地解決了局部新能源的友好接網(wǎng)，但電流的消納需要柔性直流組建的直流網(wǎng)仍要并入到交流電網(wǎng)，實際上也是大電網(wǎng)的一部分。給交流電網(wǎng)注入的是大規(guī)模的有功功率，帶來的平衡問題和安全問題也需要引起高度重視?！?/p>

談及水風光一體化運營模式，陳國平指出：“一體化的運營不是簡單的局部平衡問題。從系統(tǒng)上講，各類電源均要參與系統(tǒng)故障期間的暫態(tài)響應。從全局的平衡上看，水電是系統(tǒng)重要的調節(jié)資源，水電的發(fā)展規(guī)劃和運行不僅僅是為了解決局部風光的消納問題，它一定要參與系統(tǒng)的調解。所以，水光互補理念很好，但從本質上講，還有很多科學問題有待深入思考?！?/p>

關于科學構建新型電力系統(tǒng)的一些思考

2023年11月初，國家能源局組織召開了新形勢下全國電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定工作會議，國家能源局和發(fā)改委也出臺了《關于新形勢下電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定工作的意見》，旨在解決平衡問題的同時系統(tǒng)性地解決安全問題。

陳國平說：“儲能實際上是電力電量在時間上的平移，大規(guī)模的儲能上來后，一定要走構網(wǎng)型的發(fā)展方式。只有這樣，讓儲能通過電力電子的變換能夠在頻率電壓方面提供支撐，這是構建新型電力系統(tǒng)時應該思考的問題；對于抽蓄機組也應該提出新標準。一般抽蓄機組利用小時數(shù)也就2000~3000小時，當大量的風光上來之后，電壓問題怎么辦？在標準上是不是可以引導抽蓄機組具備調相功能？這樣實際上解決的是電力系統(tǒng)P和Q的問題。這些問題在《新形勢下電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定工作的意見》中都有描述。希望我們在電力系統(tǒng)的發(fā)展規(guī)劃和運營方面，將電力系統(tǒng)穩(wěn)定工作意見所確定的原則作為我們思考構建新型電力系統(tǒng)的根本。”

陳國平總結道：“應對客觀存在的變化，必須從系統(tǒng)的角度思考現(xiàn)代電力系統(tǒng)的重構問題。按照交流電力系統(tǒng)的基本原理和技術規(guī)律，構建科學合理的電源結構和電網(wǎng)結構，從而實現(xiàn)現(xiàn)代電力系統(tǒng)自身發(fā)展的重構、認知體系的重構、控制體系的重構、故障防御體系的重構。我們應遵循系統(tǒng)的要求研發(fā)和應用先進電力技術裝備，從而實現(xiàn)現(xiàn)代電力系統(tǒng)的科學發(fā)展和運行協(xié)調。

（本文未經(jīng)報告人審核）