构建以新能源为主体的新型电力系统框架研究

原文作者：舒印彪

原文标题：构建以新能源为主体的新型电力系统框架研究

原文链接：

https://kns.cnki.net/kcms/detail/detail.aspx?dbcode=CJFD&dbname=CJFDLAST2022&filename=GCKX202106007&uniplatform=NZKPT&v=QLK6tvHZCyhdroKNdnE6f0fmBk_snFuKpleV1pS5sCRUdh-PgqX9Ca4xl3FcgemS

原文来源：知网、《中国工程科学》, 2021,23(06)期

笔记作者：十口月

1.  What

1)电力系统转型带来的变化；

2)电力系统面临的问题与挑战；

3)新型电力系统的内涵、构建原则与思路；

4)构建新型电力系统的重点举措；

5)针对新型电力系统变化的对策、建设的建议。

2.  Why

碳达峰、碳中和目标的提出是国家重大战略决策，在能源消费清洁低碳化的进程中，电力占据着能源体系的主导地位，电力系统发展面临着艰巨的任务。我国非化石能源资源丰富，构建以新能源为主体的新型电力系统，是实现碳达峰、碳中和目标的重要途径。构建以新能源为主体的新型电力系统是一项复杂的系统性工程，电力可靠供应、新能源消纳、电网安全运行等方面都将是不小的挑战。

3.  How

3.1电力系统转型带来的变化

1）能源特性变化

电力系统的一次能源主体由可存储、可运输的化石能源转向不可存储、不可运输、与气象环境密切关联的风能和太阳能资源，导致能源供应面临高度不确定性。

2）能源布局与功能变化

新能源总体位置偏远，新能源作为电力电量的主要提供者向主动支撑、调节与故障穿越等功能转变，常规能源则逐步转向调节与备用支撑功能。

3）网络规模与形态变化

西部、北部地区的大型清洁能源基地向东中部地区负荷中心输电的整体格局不变，电网形态从交直流混联大电网向微电网、柔性电网等多种形态电网并存转变。

4）负荷结构与特性变化

负荷从“单一用电”向“发/用电一体化”方向转变。

5）电网平衡模式变化

电力平衡模式由“源随荷动”转向储能、多能转换参与缓冲的更大空间、更大时间尺度范围内的平衡。

6）电力系统技术变化

电源并网技术由交流同步向电力电子转变，运行控制由大容量向离散控制转变，故障防御系统由独立“三道防线”向主动综合防御体系转变。

3.2电力系统面临的问题与挑战

1）电力供应保障

新能源小发时，其“大装机，小电量”的特性凸显，实时电力供应与中长期电量供应保障困难更加突出。在极端天气下，电能的供应保障难度更大，提高了供电保障成本。

2）系统平衡调节

系统平衡机制由“确定性发电跟踪不确定性负荷”转变为“不确定发电跟踪不确定性负荷”，日内调节难度也随新能源占比越来越高而越来越大，季节性不匹配问题也导致新能源季节性消纳矛盾更加突出。

3）安全稳定运行

传统安全问题长期存在，尤其随着新能源大量代替常规电源，维持交流电力系统安全稳定的根本要素被削弱，传统的交流电网稳定问题加剧；“双高”的电力系统存在设备普遍脆弱，面对频率、电压波动时更加容易脱网，会导致大面积停电的风险增加。

4）整体供电成本

除新能源场站本体成本外，还包括灵活性电源投资、系统调节运行成本等，必然会影响全社会供电成本。

3.3新型电力系统的内涵、构建原则与思路

1）内涵

新型电力系统以新能源为供给主体，满足不断增长的清洁用电需求，具有高度的安全性、开放性以及适应性。

2）构建原则

坚持问题向导（抓住矛盾、机制创新）、目标向导（碳达峰、碳中和）和科学发展（渐进过度式转型）原则来构建新型电力系统，积极稳妥推进转型。

3）构建思路

本文分别从技术形态、网络形态、平衡形态以及发展路径四个方面进行阐述，大概内容如下：

a.技术形态：以交流电为基础技术形态，各类电源以交流电技术并网；

b.网络形态：交直流互联为大电网主干，多种组网形式并存，因地制宜选择技术路线；

c.平衡形态：从“发-用”向“发-储-用”转变；

d.发展路径：挖掘成熟技术的潜力，开展颠覆性技术的攻关。

3.4构建新型电力系统的重点举措

1）加快措施布局应对转型期问题

在保障电力供应的同时保障新能源消纳，因地制宜发展分布式新能源，推动海上风电向远海拓展。煤电发挥托底作用，科学谋划退出路径。加快开发优质水电建设，适时推动内地核电建设。提升有功调节能力，积极开展微网的发展，全面拓展电力消费新模式，加快新型储能技术的发展及实际建设。

2）论证并启动转型期重大课题研究

对新型电力系统供需平衡理论、“双高”电力系统稳定分析理论、新型电力系统控制理论等方面开展研究；对新能源“构网”主动支撑、大规模远距离海上风电及送出、储能支撑电网安全、源网荷储协同调控等技术方面开展研究；对高效电氢双向转换、新型储能、高效CCUS、全新能源直流组网等颠覆性技术方面开展研究。

3.5对策与建议

1）建议在可再生能源资源禀赋良好的省份试点开展新型电力系统建设；

2）建议加快制定符合煤电由电力电量主要提供者向调节支撑提供者转变的产业政策，加大补贴扶持政策；

3）推动建设全国统一电力市场，使市场充分发挥配置资源的决定性作用；

4）加强关键技术的研究，开展核心技术装备的研制攻关，推进示范工程建设。

4.  Conclusion

本文主要阐述了电力系统转型带来的变化、即将面临的问题与挑战以及构建新型电力系统的构建思路、重点举措以及一些对策与建议。在以新能源为主体的新型电力系统发展中，由于新能源的不确定性，各方面都存在着许多压力和亟需解决的问题。

5.  Review

个人思考与感悟如下：

文章作者通过对新型电力系统即将面对的问题与挑战，引申出构建思路及重点举措。笔者通过学习本篇文章，了解到了当前转型期需要面临的问题，例如电力供应保障、新能源季节性不平衡、整体供电成本增加以及电力市场规则不完善建设不全面等。依据当前和即将面临的问题，文章中针对电源侧、电网侧及负荷侧都提出了应对举措及建议。

1）在电源侧，提升电网的供应能力，加快分布式电源的建设及调控工作的开展，对于水电、核电、海上风电的投入也需增加；

2）在电网侧，加快源网荷储协同控制技术的研究，打造大范围资源优化配置平台，推动建设适应分布式、微网发展的智能配电网，拓展灵活柔性输电技术的应用，加快推进全国统一电力市场的建设；

3）在负荷侧，增加源荷互动能力，着力开发需求响应资源。

在以新能源为主体的新型电力系统发展的过程中，无论是科研，还是技术攻关，亦或设备改造都将是不小的挑战。笔者通过文章所描述技术，引申了些许思考，激发了学习兴趣，本文中提及相关技术， 笔者将通过查阅其他相关资料进行进一步学习。

原文始发于微信公众号（CTS纵横安全实验室）：构建以新能源为主体的新型电力系统框架研究