第五屆新型電力系統(tǒng)國際論壇暨第二十屆中國南方電網(wǎng)國際技術(shù)論壇，吸引了來自國內(nèi)外能源電力主管部門和企業(yè)、行業(yè)協(xié)會、科研院校的院士專家學者參加。大家在此探討新型電力系統(tǒng)建設(shè)中的前沿問題，分享新技術(shù)新實踐，為“加快構(gòu)建新型電力系統(tǒng)助力發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力”貢獻智慧與力量。
高見破題
——新能源不可預測背后是氣象難以捉摸，人工智能+生態(tài)圈構(gòu)建或可破解
——西電東送可持續(xù)發(fā)展背后要破解怎樣的技術(shù)難題？柔性構(gòu)網(wǎng)技術(shù)成熱門
——新型電力系統(tǒng)建設(shè)需要新理論！構(gòu)建以電力電量動態(tài)隨機平衡為基礎(chǔ)新理論
新型電力系統(tǒng)建設(shè)中面臨的問題到底是什么？論壇上，院士、專家、企業(yè)代表各抒己見，從實踐出發(fā)提出解決問題之道。
新能源的隨機性、波動性和間歇性帶來了電力電量平衡問題。中國工程院院士李立浧認為，新能源不可預測背后是人類對氣候氣象和新能源出力特性的耦合機理沒有完全認識，現(xiàn)有的系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力和市場機制無法完全適應大規(guī)模新能源帶來的電力電量實時平衡問題。
南方電網(wǎng)電力調(diào)度控制中心主管鄧韋斯認為，新能源功率預測不僅需要更為精準的氣象預報，也需要質(zhì)量更高的新能源運行數(shù)據(jù)和算法提升。從實踐看，沒有一種算法能在南方區(qū)域包打天下。南方電網(wǎng)公司目前打造的新能源功率預測智慧平臺，是一個完全開放的試驗場地，已接入南方區(qū)域1300多個新能源場站，超過13億條新能源運行數(shù)據(jù)，新能源預測廠家可以在這樣一個“生產(chǎn)運行鏡像環(huán)境”中進行算法開發(fā)和技術(shù)探索。
讓變幻莫測的新能源變得可靠起來，人工智能技術(shù)變得尤其重要。李立浧認為，人工智能是電網(wǎng)“無條件”接受新能源、管理好新能源的技術(shù)基礎(chǔ)。人工智能技術(shù)使得海量新能源接入新型電力系統(tǒng)成為可能，為電力系統(tǒng)運行提供智能導航。所以，必須要建設(shè)電力人工智能系統(tǒng)。南方電網(wǎng)公司戰(zhàn)略規(guī)劃部總經(jīng)理鄭外生分享了馭電智能仿真器的開發(fā)進展。他認為，基于數(shù)字驅(qū)動方式建立人工智能專業(yè)大模型，可以實現(xiàn)海量場景自動生成的高效潮流計算，包括仿真結(jié)果自動分析，做到任何時候都能清晰看到安全邊界在哪里，以便最大限度提高新能源利用率。
新型電力系統(tǒng)建設(shè)中，高比例電力電子裝備也帶來安全穩(wěn)定問題。由于新能源大量替代煤電之后，電力系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量將大幅減少，主導系統(tǒng)同步穩(wěn)定運行的技術(shù)基礎(chǔ)也將顯著改變。中國工程院院士饒宏認為，高比例電力電子化系統(tǒng)已經(jīng)到來，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、運行機制、穩(wěn)定機理、分析調(diào)控、關(guān)鍵裝備等領(lǐng)域都在發(fā)生轉(zhuǎn)變，迫切需要全面研究新型電力系統(tǒng)特性，建立與之相適應的相關(guān)理論技術(shù)體系。李立浧提出，要構(gòu)建以電力電量動態(tài)隨機平衡為基礎(chǔ)的新理論，同時，電力電子設(shè)備不僅是挑戰(zhàn)，也是建設(shè)管理好新能源的重要技術(shù)手段。
高比例新能源也帶來整個電力系統(tǒng)的安全問題。國際特大電網(wǎng)運營商組織秘書長布魯諾·梅耶認為，風、光等新能源的發(fā)展改變了能源發(fā)展的游戲規(guī)則。怎么更加安全充裕，電力互聯(lián)互通是很重要的一個維度。在非洲和歐洲之間，以及以前電力并不互聯(lián)的地區(qū)都在建設(shè)新的輸電線路。例如，愛爾蘭與歐洲大陸之間的電力互聯(lián)互通都是正在討論的話題。
對中國來說，2030年要實現(xiàn)碳達峰，根據(jù)測算，清潔能源發(fā)電量占比將超過50%。隨著西北沙戈荒大型風光基地、西南水風光儲可再生能源發(fā)展帶、東南海上風電基地的開發(fā)，與之相適應的電網(wǎng)形態(tài)發(fā)展的模式也將發(fā)生變化。
中國工程院院士湯廣福從技術(shù)角度對新型電力系統(tǒng)下西電東送可持續(xù)發(fā)展提出建議。西電東送從過去輸送穩(wěn)定的煤電、水電轉(zhuǎn)變?yōu)檩斔筒▌有缘娘L電、光電。他建議應該關(guān)注基于IGCT的混合換相換流器(HCC)技術(shù)、可控換相換流器(CLCC)技術(shù)、基于IGCT的柔性直流換流技術(shù)的技術(shù)路線。
關(guān)于此點，鄭外生在報告中也著重提到南方電網(wǎng)公司對柔性構(gòu)網(wǎng)技術(shù)的實踐。“柔性構(gòu)網(wǎng)是柔性電網(wǎng)構(gòu)建的簡稱，柔性主要指電力電子化帶來的靈活性。它將在系統(tǒng)層面實現(xiàn)柔性互聯(lián)，從設(shè)備層面實現(xiàn)主動支撐。”鄭外生介紹，系統(tǒng)層面的柔性互聯(lián)主要是通過電網(wǎng)合理分區(qū)、柔性互聯(lián)，構(gòu)建柔性可控、靈活運行的電網(wǎng)，避免交流大電網(wǎng)故障連鎖傳播的問題，同時又保持分區(qū)間靈活互濟的能力。未來，柔性構(gòu)網(wǎng)技術(shù)可以支撐多種場景的應用，尤其是大型風光基地的遠距離送出，不用再配火電或同步調(diào)相設(shè)備。
實見解題
——南方電網(wǎng)公司建設(shè)首批35個新型電力系統(tǒng)示范區(qū)，解決7大類場景問題
——海上風電大規(guī)模并網(wǎng)，三山島海上風電柔直工程值得關(guān)注
——新型儲能部署負荷側(cè)，發(fā)揮大效力
新型電力系統(tǒng)怎么建？各地各企業(yè)已經(jīng)在積極開展新技術(shù)、新模式的先行先試。
南方電網(wǎng)能源發(fā)展研究院電力規(guī)劃中心主任劉正超在論壇上介紹了南方電網(wǎng)新型電力系統(tǒng)實踐。南方電網(wǎng)公司目前已因地制宜建設(shè)首批35個新型電力系統(tǒng)示范區(qū)，從應用場景來看，分成了超大型城市綜合示范、新型城鎮(zhèn)化電網(wǎng)、現(xiàn)代化農(nóng)村電網(wǎng)、微能源網(wǎng)、大規(guī)模能源并網(wǎng)、分布式新能源并網(wǎng)、虛擬電廠等7大類，從中遴選提煉15項先進技術(shù)、商業(yè)模式推廣。
大規(guī)模新能源并網(wǎng)方面，廣東電網(wǎng)規(guī)劃研究中心三級拔尖技術(shù)專家彭穗分享了廣東海上風電海陸統(tǒng)籌輸電規(guī)劃關(guān)鍵技術(shù)研究。國外海上風電建設(shè)中一般采用統(tǒng)一規(guī)劃、集中建設(shè)模式，之后通過海纜登陸、用陸纜繼續(xù)輸送到負荷中心消納。但是陸纜造價百公里可能超過一百億元，與我國國情完全不符合。南方電網(wǎng)廣東電網(wǎng)公司將以三山島海上風電柔性直流送出工程打造海陸一體新型輸電模式。“它將是世界上首個海纜架空混合直流送出工程，還將首次面臨海上風電輸電系統(tǒng)直流瞬時故障清除和穿越問題。我們采用的技術(shù)方案將可以節(jié)省數(shù)十億元投資，節(jié)省工程造價。”
儲能在新型電力系統(tǒng)建設(shè)中發(fā)揮著很重要的作用。但是它到底配在哪里最好？李立浧認為，新型儲能應該主要部署在負荷側(cè)。儲能系統(tǒng)是新型電力系統(tǒng)負荷柔性可調(diào)節(jié)的關(guān)鍵支撐，要提高利用率，納入電量電力平衡。電力規(guī)劃設(shè)計總院專家侯金秀認為儲能可以很好解決配網(wǎng)建設(shè)中的一些問題。“偏遠地區(qū)利用儲能技術(shù)可以大大節(jié)省電網(wǎng)投資，還能保障電網(wǎng)邊緣節(jié)點供電可靠性，促進當?shù)胤植际叫履茉聪{。”
南方電網(wǎng)儲能公司檢修試驗分公司副總經(jīng)理董超則分享了數(shù)字化技術(shù)如何改變電化學儲能電站。“它可以短期內(nèi)提升儲能電站經(jīng)濟效益，尤其在電力市場上獲得更多效益，降低運行風險與運營成本。”他舉了一個例子：“比如梅州寶湖儲能電站參與電力現(xiàn)貨市場大概一年，我們現(xiàn)在已經(jīng)總結(jié)測算出最適合我們的競價策略。”
論壇現(xiàn)場電鴻也成為熱門話題。幾位專家學者都講述了電力物聯(lián)操作系統(tǒng)的重要。來自華為的專家董偉嗣認為，物聯(lián)操作系統(tǒng)是電網(wǎng)最重要的基礎(chǔ)軟件。隨著新型電力系統(tǒng)加速建設(shè)，大規(guī)模新能源、分布式光儲等海量控制單元接入，好的物聯(lián)操作系統(tǒng)將逐步成為進一步支撐電力系統(tǒng)隨機波動負荷需求，實現(xiàn)源網(wǎng)之間電力高效調(diào)配和供需平衡的關(guān)鍵。
來自中國電建集團海南電力設(shè)計研究院有限公司總工程師張興華也從實際出發(fā)，講述了新形勢下海南電力系統(tǒng)的新特點。“海南作為全國首個明確提出2030年禁售燃油汽車的省份，去年海南新能源汽車滲透率首次超過50%，在分時電價的引導下，大規(guī)模的電動汽車充電負荷在零點以后集中出現(xiàn)，改變了海南數(shù)十年典型日負荷，日負荷高峰由上午10時左右變成凌晨零時30分左右。”在這種情況下，他認為海南未來應該在電源側(cè)構(gòu)建安全低碳多元充裕的電力供應體系，大力發(fā)展海上風電、分布式光伏建設(shè)，探索海上光伏開發(fā)，建設(shè)核能綜合利用項目，創(chuàng)新新能源的開發(fā)模式。
新見預未來
——氫能怎么破題？
——下一代光伏技術(shù)是什么？
——電算怎么協(xié)同？
一項技術(shù)的發(fā)展可能激活一個產(chǎn)業(yè)，也可能淘汰多個舊的產(chǎn)業(yè)，所以新型電力系統(tǒng)建設(shè)中及早布局新的技術(shù)至關(guān)重要。
湯廣福在報告中提及，晶硅太陽電池效率已趨極限，未來應突破鈣鈦礦、量子點等新一代光伏電池技術(shù)，實現(xiàn)大面積、長壽命疊層光伏組件效率30%以上。
氫能也成為論壇熱門話題。哈爾濱工業(yè)大學(深圳)教授、俄羅斯自然科學院外籍院士劉興軍的報告吸引了很多人關(guān)注。他認為，鋁基儲能材料與水反應制氫有望突破現(xiàn)有氫能“制儲輸用”的瓶頸，成為新型電力系統(tǒng)中氫能應用的新路徑。鋁基儲能材料的跨區(qū)域低成本運輸性讓加氫站可以在遠離原材料生產(chǎn)地的區(qū)域高效運作，固態(tài)材料的穩(wěn)定性和安全性也大大降低了運輸過程中的風險。通過全面布局加氫站，打破傳統(tǒng)用氫瓶頸，縮短用氫路線，可推動當?shù)貧淠苊裼檬袌龅膽?，進而解決因氫源問題難以大規(guī)模推廣的難題。
近年來極端天氣頻發(fā)，如何讓電力系統(tǒng)在這種時候仍然可靠也成為論壇中一個小話題。華為技術(shù)有限公司副總裁、信息通信技術(shù)專家孫福友提及今年的“摩羯”臺風不僅重創(chuàng)能源電力設(shè)施，通信也如此。“10千伏電力通信網(wǎng)是我們目前最弱的環(huán)節(jié)，我們需要成體系地規(guī)劃以光纖加無線專網(wǎng)為目標的通信網(wǎng)，使之具備空天地一體的應急通信覆蓋能力。”
南方電網(wǎng)公司數(shù)字化部總經(jīng)理龍云則分享了電算協(xié)同的思考。2023年全球算力對于電力的需求已經(jīng)達到5000億千瓦時，預計保持年均15%以上的增速。算力將成為未來新型電力系統(tǒng)重要的負荷構(gòu)成和重要的調(diào)節(jié)能力來源。“根據(jù)我們初步研究，通過新型電力系統(tǒng)一系列技術(shù)裝備，完全有可能把運營中心成本降低10%到20%。”他建議以電力調(diào)度引導算力轉(zhuǎn)移：“確保算力中心在各種運行工況下安全可靠綠色高效的電力供應，需要發(fā)揮電力調(diào)度的統(tǒng)籌調(diào)控作用，以電網(wǎng)的調(diào)度合理引導算力轉(zhuǎn)移，以算力的靈活調(diào)度來助力源網(wǎng)荷儲動態(tài)平衡，實現(xiàn)電力網(wǎng)和算力網(wǎng)最優(yōu)運行工況。”
國際大電網(wǎng)委員會前副主席、前技術(shù)委員會主席馬西奧·塞赫特曼則分享了一個未來的人力問題。“這是歐洲面臨的問題，而不是中國，那就是熟練的工人缺口。我們現(xiàn)在有一個使命——吸引更多的年輕人投入電力事業(yè)當中來，我們需要更多人，如果人不夠多的話，能源變革也不可能實現(xiàn)。”
南網(wǎng)報記者 劉杰 江濤 通訊員 盧欣
中國工程院院士李立浧:
新型電網(wǎng)新型電力系統(tǒng)的技術(shù)思考
我國新能源發(fā)展迅猛。2023年，全國新增風光等新能源裝機容量2.93億千瓦。截至2024年10月底，全國累計發(fā)電裝機容量約31.9億千瓦，其中新能源裝機容量約12.8億千瓦，占比已超過40%，部分區(qū)域新能源瞬時滲透率超過60%，新型電力系統(tǒng)源荷波動強、場景規(guī)模大、狀態(tài)變化快的特性顯現(xiàn)。
以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)已經(jīng)在我國部分地區(qū)、部分時段出現(xiàn)。高比例新能源接入將深刻改變傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的形態(tài)、特性和機理，電力系統(tǒng)要從剛性轉(zhuǎn)變成柔性，以可控、智能、靈活為特征，“無條件”接受新能源。這要求新型電力系統(tǒng)有“無限大”的功率和“無限多”的能量。
十個技術(shù)思考
新型電網(wǎng)作為能源轉(zhuǎn)換利用和輸送配置的樞紐平臺，是新型電力系統(tǒng)的核心環(huán)節(jié)。對此，我有以下幾點技術(shù)思考。
第一，新型電力系統(tǒng)的核心是發(fā)展新能源、接納新能源。新型電網(wǎng)應該做到“無條件”接受新能源，要有硬的技術(shù)措施，其中發(fā)展配電網(wǎng)是重點。
第二，新能源(風、光)的波動性、間歇性、隨機性是感性描述，但是從技術(shù)角度看可以定義為不可預測性。如果要“無條件”接納新能源，必須實現(xiàn)高精度預測新能源。構(gòu)網(wǎng)型、跟網(wǎng)型電力電子變換器對風光等高精度預測、電力電量平衡提供支持。
第三，構(gòu)建新的電力系統(tǒng)理論。傳統(tǒng)電力系統(tǒng)基于機電轉(zhuǎn)動慣量的穩(wěn)定理論，高比例新能源接入導致系統(tǒng)轉(zhuǎn)動慣量減小，將不足以支撐新型電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定。新型電力系統(tǒng)必須構(gòu)建以電力電量動態(tài)隨機平衡為基礎(chǔ)的新理論。
第四，要辯證看待電力電子技術(shù)。由于不具備同步發(fā)電機的轉(zhuǎn)動慣量，電力電子設(shè)備被認為是系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的挑戰(zhàn)，但其響應速度快、轉(zhuǎn)換效率高等特點，使得系統(tǒng)功率、能量的實時動態(tài)平衡具備條件。因此，電力電子設(shè)備并不只是挑戰(zhàn)，也是建設(shè)管理好新能源的重要技術(shù)手段，高比例電力電子設(shè)備應用正成為新型電力系統(tǒng)重要特征之一。
第五，數(shù)字化智能化是新型電力系統(tǒng)的必須。南方電網(wǎng)公司提出數(shù)字電網(wǎng)是建設(shè)新型電力系統(tǒng)關(guān)鍵載體，新型電力系統(tǒng)一定要走數(shù)字化智能化的發(fā)展道路，完成新型電力系統(tǒng)海量數(shù)據(jù)信息的獲取和管理，實現(xiàn)系統(tǒng)智能導航。
第六，新型電力系統(tǒng)的電網(wǎng)形態(tài)是“大電網(wǎng)+主動配電網(wǎng)+微電網(wǎng)”。未來電網(wǎng)格局下，大電網(wǎng)網(wǎng)架要具備新能源支撐能力，更加密集柔性暢通；配電網(wǎng)要有裕度、強承載，要靈活、互動、市場化；微電網(wǎng)要以用戶為主體，有電力電量自平衡能力和獨立運行能力。未來電網(wǎng)要實現(xiàn)“無條件”接受新能源的功能。
第七，電力市場要體現(xiàn)真正的市場機制，體現(xiàn)多主體的關(guān)鍵特征。
第八，新型電力系統(tǒng)要以用為根本。要把配用電系統(tǒng)放在核心，配用電基礎(chǔ)是關(guān)鍵。
第九，新型儲能應該主要部署在負荷側(cè)。儲能系統(tǒng)是新型電力系統(tǒng)負荷柔性可調(diào)節(jié)的關(guān)鍵支撐，要提高利用率，納入電力電量平衡。
第十，新型電力系統(tǒng)技術(shù)革命。新型電力系統(tǒng)從理論到技術(shù)都有革命性的變化，現(xiàn)有技術(shù)改進優(yōu)化不足以支持新型電力系統(tǒng)的建設(shè)。新型電力系統(tǒng)建設(shè)要與信息化、數(shù)字化、智能化深度融合，要建設(shè)柔性的新型電力系統(tǒng)。這在源、網(wǎng)、荷、儲各個領(lǐng)域都有大量值得深入研究的科技課題，實現(xiàn)新型電力系統(tǒng)的技術(shù)革命需要共同努力。
建設(shè)電力人工智能系統(tǒng)
最后，我想談一下新型電力系統(tǒng)建設(shè)與人工智能之間的關(guān)系。人工智能是電網(wǎng)“無條件”接受新能源、管理好新能源的技術(shù)基礎(chǔ)。人工智能技術(shù)使得海量新能源接入新型電力系統(tǒng)成為可能，為電力系統(tǒng)運行提供智能導航。所以，我們必須建設(shè)電力人工智能系統(tǒng)。
電力人工智能系統(tǒng)(AIEPS)的本質(zhì)是真正具備智能屬性的強大軟件系統(tǒng)，即電力系統(tǒng)的“超級大腦”。同時，電力人工智能系統(tǒng)必須符合電力系統(tǒng)基本物理規(guī)律，遵循電力系統(tǒng)技術(shù)原則，滿足電力系統(tǒng)應用需求?，F(xiàn)在，我們已經(jīng)開展了相關(guān)的項目研究，建立了五個基礎(chǔ)項目，有了初步的成果，正在逐步推進。
大家知道，人工智能通用大模型ChatGPT很有名，但我們做的是電力人工智能專業(yè)大模型。通用大模型可以出錯，可以逐步修正，但是專業(yè)大模型不行，它要具備自我糾錯、容錯功能，我們要有一套方法來實現(xiàn)數(shù)據(jù)精確性、實時性。
(南網(wǎng)報記者 劉杰 根據(jù)論壇演講內(nèi)容整理)
中國工程院院士、南方電網(wǎng)公司首席科學家饒宏：
建立與新型電力系統(tǒng)相適應的理論技術(shù)體系
我向大家匯報我們團隊在新型電力系統(tǒng)構(gòu)建過程中，對電力電子化電力系統(tǒng)的體會和思考。
近年來，我國新能源發(fā)展速度非常快，主要體現(xiàn)于以下兩方面：一是截至2024年9月，我國新能源裝機超12.5億千瓦，提前六年多實現(xiàn)了原定目標；二是2023年新能源發(fā)電量約1.47萬億千瓦時，占全社會用電量的16%，其中，新能源新增發(fā)電量滿足新增用電量的50%。預計到2030年，新能源裝機要達到28億千瓦，年均新增約2.5億千瓦，裝機規(guī)模和發(fā)電量持續(xù)增加，中國步入新型電力系統(tǒng)時代。
新型電力系統(tǒng)的“新”，從現(xiàn)象上看，體現(xiàn)在“高比例新能源”。以云南電網(wǎng)為例，預計到2027年，云南新能源滲透率將超80%，全年約1270小時運行在滲透率50%以上。從本質(zhì)看，體現(xiàn)在“高比例電力電子化”。未來，隨著沙戈荒新能源基地及海上風電直流輸電、電網(wǎng)柔性互聯(lián)及支撐性設(shè)備、新型儲能、電動車充電樁等設(shè)備的不斷建設(shè)，大量的電力電子設(shè)備接入電網(wǎng)，新型電力系統(tǒng)的電力電子化特征將更加顯著。
當前，大規(guī)模分布式新能源、需求側(cè)響應、虛擬電廠、可控負荷等大量涌現(xiàn)，電力市場全面實施，我國的電力系統(tǒng)正在發(fā)生全面的、深刻的變化。我這里引用國家電網(wǎng)有關(guān)報告提出的一個觀點來總結(jié)這一形勢：“電力系統(tǒng)正面臨著有電一百多年以來技術(shù)上的重大變化，并且正在由量變轉(zhuǎn)入質(zhì)變。”
綜合來看，電力系統(tǒng)正在從過去純粹的“同步發(fā)電機”轉(zhuǎn)變?yōu)?ldquo;同步發(fā)電機+變流器”共同主導的系統(tǒng)。我們知道，傳統(tǒng)電力系統(tǒng)機理明確、理論體系完備，并經(jīng)過了全世界近百年的實踐檢驗。而新型電力系統(tǒng)的重要特征意味著傳統(tǒng)由“機電”主導的同步機制過渡到了“機電+控制”主導的同步機制：轉(zhuǎn)子運動方程描述的物理同步向控制同步拓展，同步方式更加多樣；能量載體由轉(zhuǎn)子動能向電磁能拓展，時間尺度更?。荒芰哭D(zhuǎn)換由電磁變換向電力電子變換拓展，控制作用更大。所以，有的專家認為，變流器設(shè)備在新型電力系統(tǒng)電壓大幅跌落、相位/頻率快速變化過程中的暫態(tài)特性及同步機制不同于同步機，新型電力系統(tǒng)遵循的基本規(guī)律已發(fā)生了顯著改變。
因此，我們正在面臨著一系列挑戰(zhàn)。第一，在“同步機+變流器”時代，亟待揭示高比例電力電子化電力系統(tǒng)的穩(wěn)定機理，建立完備的控制理論體系并創(chuàng)新發(fā)展。第二，氣象條件的不確定性等將導致新能源出力大幅波動，理論上變流器占比(電力電子化率)可能是任意比例，隨著系統(tǒng)規(guī)模不斷擴大化、復雜化，將會形成多構(gòu)成、多模式、不確定的混合系統(tǒng)。第三，“同步機+變流器”理論體系是新型電力系統(tǒng)發(fā)展演化的重要支撐，國際權(quán)威學術(shù)組織已經(jīng)在設(shè)定邊界和仿真研究的基礎(chǔ)上，對此類系統(tǒng)作出了可行的技術(shù)判斷，我國需加快基礎(chǔ)性研究，提出基礎(chǔ)理論依據(jù)。第四，“同步機+變流器”理論體系也將對系統(tǒng)規(guī)模、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)等理念產(chǎn)生影響，由于電力電子設(shè)備具有主動支撐能力，防控風險、提高可靠性的新導則、新范式將不斷涌現(xiàn)。第五，新型電力系統(tǒng)由于變流器的加入而出現(xiàn)了新的挑戰(zhàn)，能否通過變流器的優(yōu)化控制來解決這些難題，將是更大規(guī)模步入電力電子化電力系統(tǒng)的關(guān)鍵。第六，海量被控對象、不同電壓等級間的潮流分布以及運行方式去典型化等問題，亟待研發(fā)滿足需求的計算分析方法和新一代仿真工具，未來的電力系統(tǒng)還需要更多的在線分析和實時決策。第七，新型電力系統(tǒng)分析控制對象在規(guī)模和精細程度方面的要求都有數(shù)量級的躍升，應用AI技術(shù)是重要的技術(shù)選擇，此外還需要解決科學原理與實現(xiàn)范式、結(jié)果可解釋性與可靠性等關(guān)鍵問題。
可以確定的是，高比例電力電子化系統(tǒng)已經(jīng)到來，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、運行機制、穩(wěn)定機理、分析調(diào)控、關(guān)鍵裝備等領(lǐng)域都在發(fā)生轉(zhuǎn)變，我們加強基礎(chǔ)研究的重大需求愈加凸顯。我們迫切需要全面研究新型電力系統(tǒng)特性，建立與之相適應的相關(guān)理論技術(shù)體系，大力推動人工智能等新技術(shù)的推廣應用來解決我們遇到的諸多挑戰(zhàn)。
(通訊員 盧欣 根據(jù)論壇演講內(nèi)容整理)
高見破題
——新能源不可預測背后是氣象難以捉摸，人工智能+生態(tài)圈構(gòu)建或可破解
——西電東送可持續(xù)發(fā)展背后要破解怎樣的技術(shù)難題？柔性構(gòu)網(wǎng)技術(shù)成熱門
——新型電力系統(tǒng)建設(shè)需要新理論！構(gòu)建以電力電量動態(tài)隨機平衡為基礎(chǔ)新理論
新型電力系統(tǒng)建設(shè)中面臨的問題到底是什么？論壇上，院士、專家、企業(yè)代表各抒己見，從實踐出發(fā)提出解決問題之道。
新能源的隨機性、波動性和間歇性帶來了電力電量平衡問題。中國工程院院士李立浧認為，新能源不可預測背后是人類對氣候氣象和新能源出力特性的耦合機理沒有完全認識，現(xiàn)有的系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力和市場機制無法完全適應大規(guī)模新能源帶來的電力電量實時平衡問題。
南方電網(wǎng)電力調(diào)度控制中心主管鄧韋斯認為，新能源功率預測不僅需要更為精準的氣象預報，也需要質(zhì)量更高的新能源運行數(shù)據(jù)和算法提升。從實踐看，沒有一種算法能在南方區(qū)域包打天下。南方電網(wǎng)公司目前打造的新能源功率預測智慧平臺，是一個完全開放的試驗場地，已接入南方區(qū)域1300多個新能源場站，超過13億條新能源運行數(shù)據(jù)，新能源預測廠家可以在這樣一個“生產(chǎn)運行鏡像環(huán)境”中進行算法開發(fā)和技術(shù)探索。
讓變幻莫測的新能源變得可靠起來，人工智能技術(shù)變得尤其重要。李立浧認為，人工智能是電網(wǎng)“無條件”接受新能源、管理好新能源的技術(shù)基礎(chǔ)。人工智能技術(shù)使得海量新能源接入新型電力系統(tǒng)成為可能，為電力系統(tǒng)運行提供智能導航。所以，必須要建設(shè)電力人工智能系統(tǒng)。南方電網(wǎng)公司戰(zhàn)略規(guī)劃部總經(jīng)理鄭外生分享了馭電智能仿真器的開發(fā)進展。他認為，基于數(shù)字驅(qū)動方式建立人工智能專業(yè)大模型，可以實現(xiàn)海量場景自動生成的高效潮流計算，包括仿真結(jié)果自動分析，做到任何時候都能清晰看到安全邊界在哪里，以便最大限度提高新能源利用率。
新型電力系統(tǒng)建設(shè)中，高比例電力電子裝備也帶來安全穩(wěn)定問題。由于新能源大量替代煤電之后，電力系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量將大幅減少，主導系統(tǒng)同步穩(wěn)定運行的技術(shù)基礎(chǔ)也將顯著改變。中國工程院院士饒宏認為，高比例電力電子化系統(tǒng)已經(jīng)到來，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、運行機制、穩(wěn)定機理、分析調(diào)控、關(guān)鍵裝備等領(lǐng)域都在發(fā)生轉(zhuǎn)變，迫切需要全面研究新型電力系統(tǒng)特性，建立與之相適應的相關(guān)理論技術(shù)體系。李立浧提出，要構(gòu)建以電力電量動態(tài)隨機平衡為基礎(chǔ)的新理論，同時，電力電子設(shè)備不僅是挑戰(zhàn)，也是建設(shè)管理好新能源的重要技術(shù)手段。
高比例新能源也帶來整個電力系統(tǒng)的安全問題。國際特大電網(wǎng)運營商組織秘書長布魯諾·梅耶認為，風、光等新能源的發(fā)展改變了能源發(fā)展的游戲規(guī)則。怎么更加安全充裕，電力互聯(lián)互通是很重要的一個維度。在非洲和歐洲之間，以及以前電力并不互聯(lián)的地區(qū)都在建設(shè)新的輸電線路。例如，愛爾蘭與歐洲大陸之間的電力互聯(lián)互通都是正在討論的話題。
對中國來說，2030年要實現(xiàn)碳達峰，根據(jù)測算，清潔能源發(fā)電量占比將超過50%。隨著西北沙戈荒大型風光基地、西南水風光儲可再生能源發(fā)展帶、東南海上風電基地的開發(fā)，與之相適應的電網(wǎng)形態(tài)發(fā)展的模式也將發(fā)生變化。
中國工程院院士湯廣福從技術(shù)角度對新型電力系統(tǒng)下西電東送可持續(xù)發(fā)展提出建議。西電東送從過去輸送穩(wěn)定的煤電、水電轉(zhuǎn)變?yōu)檩斔筒▌有缘娘L電、光電。他建議應該關(guān)注基于IGCT的混合換相換流器(HCC)技術(shù)、可控換相換流器(CLCC)技術(shù)、基于IGCT的柔性直流換流技術(shù)的技術(shù)路線。
關(guān)于此點，鄭外生在報告中也著重提到南方電網(wǎng)公司對柔性構(gòu)網(wǎng)技術(shù)的實踐。“柔性構(gòu)網(wǎng)是柔性電網(wǎng)構(gòu)建的簡稱，柔性主要指電力電子化帶來的靈活性。它將在系統(tǒng)層面實現(xiàn)柔性互聯(lián)，從設(shè)備層面實現(xiàn)主動支撐。”鄭外生介紹，系統(tǒng)層面的柔性互聯(lián)主要是通過電網(wǎng)合理分區(qū)、柔性互聯(lián)，構(gòu)建柔性可控、靈活運行的電網(wǎng)，避免交流大電網(wǎng)故障連鎖傳播的問題，同時又保持分區(qū)間靈活互濟的能力。未來，柔性構(gòu)網(wǎng)技術(shù)可以支撐多種場景的應用，尤其是大型風光基地的遠距離送出，不用再配火電或同步調(diào)相設(shè)備。
實見解題
——南方電網(wǎng)公司建設(shè)首批35個新型電力系統(tǒng)示范區(qū)，解決7大類場景問題
——海上風電大規(guī)模并網(wǎng)，三山島海上風電柔直工程值得關(guān)注
——新型儲能部署負荷側(cè)，發(fā)揮大效力
新型電力系統(tǒng)怎么建？各地各企業(yè)已經(jīng)在積極開展新技術(shù)、新模式的先行先試。
南方電網(wǎng)能源發(fā)展研究院電力規(guī)劃中心主任劉正超在論壇上介紹了南方電網(wǎng)新型電力系統(tǒng)實踐。南方電網(wǎng)公司目前已因地制宜建設(shè)首批35個新型電力系統(tǒng)示范區(qū)，從應用場景來看，分成了超大型城市綜合示范、新型城鎮(zhèn)化電網(wǎng)、現(xiàn)代化農(nóng)村電網(wǎng)、微能源網(wǎng)、大規(guī)模能源并網(wǎng)、分布式新能源并網(wǎng)、虛擬電廠等7大類，從中遴選提煉15項先進技術(shù)、商業(yè)模式推廣。
大規(guī)模新能源并網(wǎng)方面，廣東電網(wǎng)規(guī)劃研究中心三級拔尖技術(shù)專家彭穗分享了廣東海上風電海陸統(tǒng)籌輸電規(guī)劃關(guān)鍵技術(shù)研究。國外海上風電建設(shè)中一般采用統(tǒng)一規(guī)劃、集中建設(shè)模式，之后通過海纜登陸、用陸纜繼續(xù)輸送到負荷中心消納。但是陸纜造價百公里可能超過一百億元，與我國國情完全不符合。南方電網(wǎng)廣東電網(wǎng)公司將以三山島海上風電柔性直流送出工程打造海陸一體新型輸電模式。“它將是世界上首個海纜架空混合直流送出工程，還將首次面臨海上風電輸電系統(tǒng)直流瞬時故障清除和穿越問題。我們采用的技術(shù)方案將可以節(jié)省數(shù)十億元投資，節(jié)省工程造價。”
儲能在新型電力系統(tǒng)建設(shè)中發(fā)揮著很重要的作用。但是它到底配在哪里最好？李立浧認為，新型儲能應該主要部署在負荷側(cè)。儲能系統(tǒng)是新型電力系統(tǒng)負荷柔性可調(diào)節(jié)的關(guān)鍵支撐，要提高利用率，納入電量電力平衡。電力規(guī)劃設(shè)計總院專家侯金秀認為儲能可以很好解決配網(wǎng)建設(shè)中的一些問題。“偏遠地區(qū)利用儲能技術(shù)可以大大節(jié)省電網(wǎng)投資，還能保障電網(wǎng)邊緣節(jié)點供電可靠性，促進當?shù)胤植际叫履茉聪{。”
南方電網(wǎng)儲能公司檢修試驗分公司副總經(jīng)理董超則分享了數(shù)字化技術(shù)如何改變電化學儲能電站。“它可以短期內(nèi)提升儲能電站經(jīng)濟效益，尤其在電力市場上獲得更多效益，降低運行風險與運營成本。”他舉了一個例子：“比如梅州寶湖儲能電站參與電力現(xiàn)貨市場大概一年，我們現(xiàn)在已經(jīng)總結(jié)測算出最適合我們的競價策略。”
論壇現(xiàn)場電鴻也成為熱門話題。幾位專家學者都講述了電力物聯(lián)操作系統(tǒng)的重要。來自華為的專家董偉嗣認為，物聯(lián)操作系統(tǒng)是電網(wǎng)最重要的基礎(chǔ)軟件。隨著新型電力系統(tǒng)加速建設(shè)，大規(guī)模新能源、分布式光儲等海量控制單元接入，好的物聯(lián)操作系統(tǒng)將逐步成為進一步支撐電力系統(tǒng)隨機波動負荷需求，實現(xiàn)源網(wǎng)之間電力高效調(diào)配和供需平衡的關(guān)鍵。
來自中國電建集團海南電力設(shè)計研究院有限公司總工程師張興華也從實際出發(fā)，講述了新形勢下海南電力系統(tǒng)的新特點。“海南作為全國首個明確提出2030年禁售燃油汽車的省份，去年海南新能源汽車滲透率首次超過50%，在分時電價的引導下，大規(guī)模的電動汽車充電負荷在零點以后集中出現(xiàn)，改變了海南數(shù)十年典型日負荷，日負荷高峰由上午10時左右變成凌晨零時30分左右。”在這種情況下，他認為海南未來應該在電源側(cè)構(gòu)建安全低碳多元充裕的電力供應體系，大力發(fā)展海上風電、分布式光伏建設(shè)，探索海上光伏開發(fā)，建設(shè)核能綜合利用項目，創(chuàng)新新能源的開發(fā)模式。
新見預未來
——氫能怎么破題？
——下一代光伏技術(shù)是什么？
——電算怎么協(xié)同？
一項技術(shù)的發(fā)展可能激活一個產(chǎn)業(yè)，也可能淘汰多個舊的產(chǎn)業(yè)，所以新型電力系統(tǒng)建設(shè)中及早布局新的技術(shù)至關(guān)重要。
湯廣福在報告中提及，晶硅太陽電池效率已趨極限，未來應突破鈣鈦礦、量子點等新一代光伏電池技術(shù)，實現(xiàn)大面積、長壽命疊層光伏組件效率30%以上。
氫能也成為論壇熱門話題。哈爾濱工業(yè)大學(深圳)教授、俄羅斯自然科學院外籍院士劉興軍的報告吸引了很多人關(guān)注。他認為，鋁基儲能材料與水反應制氫有望突破現(xiàn)有氫能“制儲輸用”的瓶頸，成為新型電力系統(tǒng)中氫能應用的新路徑。鋁基儲能材料的跨區(qū)域低成本運輸性讓加氫站可以在遠離原材料生產(chǎn)地的區(qū)域高效運作，固態(tài)材料的穩(wěn)定性和安全性也大大降低了運輸過程中的風險。通過全面布局加氫站，打破傳統(tǒng)用氫瓶頸，縮短用氫路線，可推動當?shù)貧淠苊裼檬袌龅膽?，進而解決因氫源問題難以大規(guī)模推廣的難題。
近年來極端天氣頻發(fā)，如何讓電力系統(tǒng)在這種時候仍然可靠也成為論壇中一個小話題。華為技術(shù)有限公司副總裁、信息通信技術(shù)專家孫福友提及今年的“摩羯”臺風不僅重創(chuàng)能源電力設(shè)施，通信也如此。“10千伏電力通信網(wǎng)是我們目前最弱的環(huán)節(jié)，我們需要成體系地規(guī)劃以光纖加無線專網(wǎng)為目標的通信網(wǎng)，使之具備空天地一體的應急通信覆蓋能力。”
南方電網(wǎng)公司數(shù)字化部總經(jīng)理龍云則分享了電算協(xié)同的思考。2023年全球算力對于電力的需求已經(jīng)達到5000億千瓦時，預計保持年均15%以上的增速。算力將成為未來新型電力系統(tǒng)重要的負荷構(gòu)成和重要的調(diào)節(jié)能力來源。“根據(jù)我們初步研究，通過新型電力系統(tǒng)一系列技術(shù)裝備，完全有可能把運營中心成本降低10%到20%。”他建議以電力調(diào)度引導算力轉(zhuǎn)移：“確保算力中心在各種運行工況下安全可靠綠色高效的電力供應，需要發(fā)揮電力調(diào)度的統(tǒng)籌調(diào)控作用，以電網(wǎng)的調(diào)度合理引導算力轉(zhuǎn)移，以算力的靈活調(diào)度來助力源網(wǎng)荷儲動態(tài)平衡，實現(xiàn)電力網(wǎng)和算力網(wǎng)最優(yōu)運行工況。”
國際大電網(wǎng)委員會前副主席、前技術(shù)委員會主席馬西奧·塞赫特曼則分享了一個未來的人力問題。“這是歐洲面臨的問題，而不是中國，那就是熟練的工人缺口。我們現(xiàn)在有一個使命——吸引更多的年輕人投入電力事業(yè)當中來，我們需要更多人，如果人不夠多的話，能源變革也不可能實現(xiàn)。”
南網(wǎng)報記者 劉杰 江濤 通訊員 盧欣
中國工程院院士李立浧:
新型電網(wǎng)新型電力系統(tǒng)的技術(shù)思考
我國新能源發(fā)展迅猛。2023年，全國新增風光等新能源裝機容量2.93億千瓦。截至2024年10月底，全國累計發(fā)電裝機容量約31.9億千瓦，其中新能源裝機容量約12.8億千瓦，占比已超過40%，部分區(qū)域新能源瞬時滲透率超過60%，新型電力系統(tǒng)源荷波動強、場景規(guī)模大、狀態(tài)變化快的特性顯現(xiàn)。
以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)已經(jīng)在我國部分地區(qū)、部分時段出現(xiàn)。高比例新能源接入將深刻改變傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的形態(tài)、特性和機理，電力系統(tǒng)要從剛性轉(zhuǎn)變成柔性，以可控、智能、靈活為特征，“無條件”接受新能源。這要求新型電力系統(tǒng)有“無限大”的功率和“無限多”的能量。
十個技術(shù)思考
新型電網(wǎng)作為能源轉(zhuǎn)換利用和輸送配置的樞紐平臺，是新型電力系統(tǒng)的核心環(huán)節(jié)。對此，我有以下幾點技術(shù)思考。
第一，新型電力系統(tǒng)的核心是發(fā)展新能源、接納新能源。新型電網(wǎng)應該做到“無條件”接受新能源，要有硬的技術(shù)措施，其中發(fā)展配電網(wǎng)是重點。
第二，新能源(風、光)的波動性、間歇性、隨機性是感性描述，但是從技術(shù)角度看可以定義為不可預測性。如果要“無條件”接納新能源，必須實現(xiàn)高精度預測新能源。構(gòu)網(wǎng)型、跟網(wǎng)型電力電子變換器對風光等高精度預測、電力電量平衡提供支持。
第三，構(gòu)建新的電力系統(tǒng)理論。傳統(tǒng)電力系統(tǒng)基于機電轉(zhuǎn)動慣量的穩(wěn)定理論，高比例新能源接入導致系統(tǒng)轉(zhuǎn)動慣量減小，將不足以支撐新型電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定。新型電力系統(tǒng)必須構(gòu)建以電力電量動態(tài)隨機平衡為基礎(chǔ)的新理論。
第四，要辯證看待電力電子技術(shù)。由于不具備同步發(fā)電機的轉(zhuǎn)動慣量，電力電子設(shè)備被認為是系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的挑戰(zhàn)，但其響應速度快、轉(zhuǎn)換效率高等特點，使得系統(tǒng)功率、能量的實時動態(tài)平衡具備條件。因此，電力電子設(shè)備并不只是挑戰(zhàn)，也是建設(shè)管理好新能源的重要技術(shù)手段，高比例電力電子設(shè)備應用正成為新型電力系統(tǒng)重要特征之一。
第五，數(shù)字化智能化是新型電力系統(tǒng)的必須。南方電網(wǎng)公司提出數(shù)字電網(wǎng)是建設(shè)新型電力系統(tǒng)關(guān)鍵載體，新型電力系統(tǒng)一定要走數(shù)字化智能化的發(fā)展道路，完成新型電力系統(tǒng)海量數(shù)據(jù)信息的獲取和管理，實現(xiàn)系統(tǒng)智能導航。
第六，新型電力系統(tǒng)的電網(wǎng)形態(tài)是“大電網(wǎng)+主動配電網(wǎng)+微電網(wǎng)”。未來電網(wǎng)格局下，大電網(wǎng)網(wǎng)架要具備新能源支撐能力，更加密集柔性暢通；配電網(wǎng)要有裕度、強承載，要靈活、互動、市場化；微電網(wǎng)要以用戶為主體，有電力電量自平衡能力和獨立運行能力。未來電網(wǎng)要實現(xiàn)“無條件”接受新能源的功能。
第七，電力市場要體現(xiàn)真正的市場機制，體現(xiàn)多主體的關(guān)鍵特征。
第八，新型電力系統(tǒng)要以用為根本。要把配用電系統(tǒng)放在核心，配用電基礎(chǔ)是關(guān)鍵。
第九，新型儲能應該主要部署在負荷側(cè)。儲能系統(tǒng)是新型電力系統(tǒng)負荷柔性可調(diào)節(jié)的關(guān)鍵支撐，要提高利用率，納入電力電量平衡。
第十，新型電力系統(tǒng)技術(shù)革命。新型電力系統(tǒng)從理論到技術(shù)都有革命性的變化，現(xiàn)有技術(shù)改進優(yōu)化不足以支持新型電力系統(tǒng)的建設(shè)。新型電力系統(tǒng)建設(shè)要與信息化、數(shù)字化、智能化深度融合，要建設(shè)柔性的新型電力系統(tǒng)。這在源、網(wǎng)、荷、儲各個領(lǐng)域都有大量值得深入研究的科技課題，實現(xiàn)新型電力系統(tǒng)的技術(shù)革命需要共同努力。
建設(shè)電力人工智能系統(tǒng)
最后，我想談一下新型電力系統(tǒng)建設(shè)與人工智能之間的關(guān)系。人工智能是電網(wǎng)“無條件”接受新能源、管理好新能源的技術(shù)基礎(chǔ)。人工智能技術(shù)使得海量新能源接入新型電力系統(tǒng)成為可能，為電力系統(tǒng)運行提供智能導航。所以，我們必須建設(shè)電力人工智能系統(tǒng)。
電力人工智能系統(tǒng)(AIEPS)的本質(zhì)是真正具備智能屬性的強大軟件系統(tǒng)，即電力系統(tǒng)的“超級大腦”。同時，電力人工智能系統(tǒng)必須符合電力系統(tǒng)基本物理規(guī)律，遵循電力系統(tǒng)技術(shù)原則，滿足電力系統(tǒng)應用需求?，F(xiàn)在，我們已經(jīng)開展了相關(guān)的項目研究，建立了五個基礎(chǔ)項目，有了初步的成果，正在逐步推進。
大家知道，人工智能通用大模型ChatGPT很有名，但我們做的是電力人工智能專業(yè)大模型。通用大模型可以出錯，可以逐步修正，但是專業(yè)大模型不行，它要具備自我糾錯、容錯功能，我們要有一套方法來實現(xiàn)數(shù)據(jù)精確性、實時性。
(南網(wǎng)報記者 劉杰 根據(jù)論壇演講內(nèi)容整理)
中國工程院院士、南方電網(wǎng)公司首席科學家饒宏：
建立與新型電力系統(tǒng)相適應的理論技術(shù)體系
我向大家匯報我們團隊在新型電力系統(tǒng)構(gòu)建過程中，對電力電子化電力系統(tǒng)的體會和思考。
近年來，我國新能源發(fā)展速度非常快，主要體現(xiàn)于以下兩方面：一是截至2024年9月，我國新能源裝機超12.5億千瓦，提前六年多實現(xiàn)了原定目標；二是2023年新能源發(fā)電量約1.47萬億千瓦時，占全社會用電量的16%，其中，新能源新增發(fā)電量滿足新增用電量的50%。預計到2030年，新能源裝機要達到28億千瓦，年均新增約2.5億千瓦，裝機規(guī)模和發(fā)電量持續(xù)增加，中國步入新型電力系統(tǒng)時代。
新型電力系統(tǒng)的“新”，從現(xiàn)象上看，體現(xiàn)在“高比例新能源”。以云南電網(wǎng)為例，預計到2027年，云南新能源滲透率將超80%，全年約1270小時運行在滲透率50%以上。從本質(zhì)看，體現(xiàn)在“高比例電力電子化”。未來，隨著沙戈荒新能源基地及海上風電直流輸電、電網(wǎng)柔性互聯(lián)及支撐性設(shè)備、新型儲能、電動車充電樁等設(shè)備的不斷建設(shè)，大量的電力電子設(shè)備接入電網(wǎng)，新型電力系統(tǒng)的電力電子化特征將更加顯著。
當前，大規(guī)模分布式新能源、需求側(cè)響應、虛擬電廠、可控負荷等大量涌現(xiàn)，電力市場全面實施，我國的電力系統(tǒng)正在發(fā)生全面的、深刻的變化。我這里引用國家電網(wǎng)有關(guān)報告提出的一個觀點來總結(jié)這一形勢：“電力系統(tǒng)正面臨著有電一百多年以來技術(shù)上的重大變化，并且正在由量變轉(zhuǎn)入質(zhì)變。”
綜合來看，電力系統(tǒng)正在從過去純粹的“同步發(fā)電機”轉(zhuǎn)變?yōu)?ldquo;同步發(fā)電機+變流器”共同主導的系統(tǒng)。我們知道，傳統(tǒng)電力系統(tǒng)機理明確、理論體系完備，并經(jīng)過了全世界近百年的實踐檢驗。而新型電力系統(tǒng)的重要特征意味著傳統(tǒng)由“機電”主導的同步機制過渡到了“機電+控制”主導的同步機制：轉(zhuǎn)子運動方程描述的物理同步向控制同步拓展，同步方式更加多樣；能量載體由轉(zhuǎn)子動能向電磁能拓展，時間尺度更?。荒芰哭D(zhuǎn)換由電磁變換向電力電子變換拓展，控制作用更大。所以，有的專家認為，變流器設(shè)備在新型電力系統(tǒng)電壓大幅跌落、相位/頻率快速變化過程中的暫態(tài)特性及同步機制不同于同步機，新型電力系統(tǒng)遵循的基本規(guī)律已發(fā)生了顯著改變。
因此，我們正在面臨著一系列挑戰(zhàn)。第一，在“同步機+變流器”時代，亟待揭示高比例電力電子化電力系統(tǒng)的穩(wěn)定機理，建立完備的控制理論體系并創(chuàng)新發(fā)展。第二，氣象條件的不確定性等將導致新能源出力大幅波動，理論上變流器占比(電力電子化率)可能是任意比例，隨著系統(tǒng)規(guī)模不斷擴大化、復雜化，將會形成多構(gòu)成、多模式、不確定的混合系統(tǒng)。第三，“同步機+變流器”理論體系是新型電力系統(tǒng)發(fā)展演化的重要支撐，國際權(quán)威學術(shù)組織已經(jīng)在設(shè)定邊界和仿真研究的基礎(chǔ)上，對此類系統(tǒng)作出了可行的技術(shù)判斷，我國需加快基礎(chǔ)性研究，提出基礎(chǔ)理論依據(jù)。第四，“同步機+變流器”理論體系也將對系統(tǒng)規(guī)模、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)等理念產(chǎn)生影響，由于電力電子設(shè)備具有主動支撐能力，防控風險、提高可靠性的新導則、新范式將不斷涌現(xiàn)。第五，新型電力系統(tǒng)由于變流器的加入而出現(xiàn)了新的挑戰(zhàn)，能否通過變流器的優(yōu)化控制來解決這些難題，將是更大規(guī)模步入電力電子化電力系統(tǒng)的關(guān)鍵。第六，海量被控對象、不同電壓等級間的潮流分布以及運行方式去典型化等問題，亟待研發(fā)滿足需求的計算分析方法和新一代仿真工具，未來的電力系統(tǒng)還需要更多的在線分析和實時決策。第七，新型電力系統(tǒng)分析控制對象在規(guī)模和精細程度方面的要求都有數(shù)量級的躍升，應用AI技術(shù)是重要的技術(shù)選擇，此外還需要解決科學原理與實現(xiàn)范式、結(jié)果可解釋性與可靠性等關(guān)鍵問題。
可以確定的是，高比例電力電子化系統(tǒng)已經(jīng)到來，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、運行機制、穩(wěn)定機理、分析調(diào)控、關(guān)鍵裝備等領(lǐng)域都在發(fā)生轉(zhuǎn)變，我們加強基礎(chǔ)研究的重大需求愈加凸顯。我們迫切需要全面研究新型電力系統(tǒng)特性，建立與之相適應的相關(guān)理論技術(shù)體系，大力推動人工智能等新技術(shù)的推廣應用來解決我們遇到的諸多挑戰(zhàn)。
(通訊員 盧欣 根據(jù)論壇演講內(nèi)容整理)
