解析新型電力系統的新路徑

國網江蘇省電力有限公司徐州供電分公司 時 盟

電是我國社會生產、生活的基本能源之一，為滿足人們的使用需求，全面檢討和完善電力設備的運行狀況十分必要，提高電力設備的檢修維修質量，從而為我國國民經濟的發展和居民生活質量的提高做出更大貢獻。構建以新能源為主體的新電力系統，需要充分利用智能技術，在技術標準的支持下，構建新系統的智慧物聯技術標準體系。所以，新型配電系統是建設新型電力系統、推進“雙碳”目標的重要組成部分。

新能源的發展為電網建設帶來的挑戰

數據顯示，我國2020年新能源裝機容量占總裝機容量24.3%，發電量占9.5%。在新能源大裝機、小電量、隨機性的基礎上，如何在保證電網安全穩定運行的基礎上，以最快的速度、最優化地吸收更多新能源，這個問題需電網企業的重視和重視。隨著新能源建設進程的推進，新能源建設與電網建設的聯系日益緊密，也使電網規模逐步擴大，但在智能設備、電網自動化效率、信息傳播與部門協調、信息共享等多個層面要求隨之提高。因此，對電網發展而言，建立新型電力系統是一項極其艱巨的任務。

具體地說，體現在電網安全、運行效率和新技術應用三個層面：首先，保證供需實時平衡和即時響應是對電力系統核心和樞紐電網安全穩定運行的重大考驗。如：電網的調峰調頻難度增加，電力電子設備的非線性、脆弱性都很強，一旦發生故障還會引發連鎖反應，威脅到系統安全；其次，如想減少新能源的使用，電力和常規電源的投資力度需要加強，并保障相應的配套服務，這涉及電力系統運行效率和安全問題，顯然傳統電力管理無法滿足當前需求；最后，利用數字化技術和電力技術促進兩者的融合，降低新能源系統不確定性的風險。

美國社會研究學家JeremyRivkin 在他出版的《第三次工業革命》一書中大膽預測了新一代電力系統的形式，并提出：未來社會人人都是能源消費者和能源生產者，人類將迎來能源民主化的新時代；能源革命將使分布式智能網絡成為電網主體。綜觀新能源電力領域近十年的發展和變化，可謂印證了杰里米·里夫金的觀點：

第一，新能源電力系統拋棄了傳統技術路線。隨著機組容量、功率密度、電壓等級和傳輸距離的增加，傳統電力系統遵循的路徑越來越多，其本質就是不斷提高高壓等級，以解決電網發展中的問題。但新一代電力系統的發展路線是結合新能源的特點以分布式開發為主，將分散、小功率電源接入配電網或一般高壓電網，使電網趨向扁平化、分布化、局域化；第二，電網技術特性正發生質的改變，一是轉動慣量，以往系統轉動慣量隨著電網規模的擴大而呈正比關系相應擴大，而新型電力系統則是太陽能和風電的裝機容量越大，火電被替代數量越多系統的轉動慣量則變得越小；第三，是電網形態的不同。傳統電網主要是以交流同步發電機主導的交流電網，而新型電力系統則是擁有高比例變流器的交直流混聯電網；第四，電源處理穩定情況的把控。傳統電源出力可基本保持穩定性，而新能源電力系統則會出現不穩定、間歇性等情況。

新型電力系統的實踐新路徑分析

一、構建電力產供儲銷體系

建立一套適合系能電力系統發展的電力產供儲銷系統，可有效地控制新能源電力系統的不穩定性因素，確保電力安全運行。在具體的實踐中可從以下方面考慮：一是要牢牢守住電力安全的底線；二是要加強局域網建設，優化電網資源配置；三是要加強局域網建設，優化電網整體運行質量和效益；四是要加大支撐電源和基礎電源建設力度；五是建設規模合理、功能分區、安全穩定的電力系統，增強對電力輸送的安全和防火能力。

推動源網荷儲的互動融合，提升電力運行效率和服務質量，結合不同用戶的電力使用需求，針對性功能優化，為電力用戶提供專業化、優質的供給服務。同時借助電力新型模式實現供需平衡，供給側需實現多元互補與優化升級；需求側則需電熱冷氣多元深度融合，提高電力系統服務的水平，并落實多元能源的互補。

利用人工智能、大數據、物聯網先進信息通信等技術，進行與電力技術的深度融合，通過技術手段攻克新型電力系統難關，并通過新型電力系統試驗示范，加強推廣應用；推進電力市場建設和體制創新，構建新型電力系統的市場體系。運用電力市場機制、發揮市場資源配置以及政府職能作用，構建能適應新能源電力系統發展、有強大的電力市場競爭力的機制體系。

二、應用5G 技術助力新型電力系統布局

5G 技術不但能提升大電網源網的交互性，也能提高用戶的供需互動能力和傳感信息采集能力。今后應加快應用適配性研究，研制系列定制設備，解決5G 網絡確定性、安全性、覆蓋性、開放性等問題，降低綜合應用成本，突破應用瓶頸。華為公司在節能領域的有諸多最新研究成果和實踐，如構建通訊領域的全景式低碳ICT 解決方案，通過建設低碳站點目標網、低碳數據中心幫助運營商加速實現碳達峰、碳中和。另外，在低碳目標網絡方面，需建立碳排放指標體系和管理平臺，實現碳排放的可視、可控、優化、預測。重新構造網站形態，目前網站的許多資源配置都不是最好的，如機房的電池、電源等傳統的老舊配套設備和每一種制式主設備沒有進行有效整合，造成了機房空間與能耗的浪費。與此同時，基于網絡結構和話務模式的特點，華為智能節能平臺可持續提升站點能效，利用在線AI 技術減少無效能耗，在保持網絡KPI 穩定的基礎上優化網絡能耗，4G 網絡節能15%以上。

三、推行“五要素流向配置”工作檢驗法，促進安全發展

“五要素”具體是指企業管理最重要、最關鍵的領導者關注力要素、人力資源配置要素、資金配置要素、實物配置要素和激勵機制要素，抓住這五個關鍵要素就是抓住了安全管理的核心本質。五要素流向配置工作檢驗法的基本邏輯是，立足于企業關鍵核心要素，通過檢驗五要素指標流向來檢驗安全工作落實情況，從而有效杜絕安全管理空喊口號、流于形式，扎實推動安全工作落地見效。新能源場站分布偏散遠，安全管理基礎薄弱，運用五要素流向配置工作檢驗法，首先從抓領導思想重視開始，按照人事相宜、統籌人事平衡的原則抓好“人”這一關鍵環節，加強對新能源場站安全生產投入，高標準配置生產物資，將薪酬激勵、榮譽激勵、崗位激勵向一線場站傾斜，樹立干多干少不一樣、干好干壞不一樣的良好導向。

四、構建以新能源為主體的新型電力系統

一是加速推動主體電源向新能源轉變。統籌做好發展與保護的關系，在推動新能源與生態文明建設協調發展基礎上，堅持集中與分布并舉、陸上與海上并舉、就地消納與遠距離外送并舉等發展原則，努力實現新能源大規模、高比例、多元化發展，推動新能源替代煤電成為新的主體電源。完善新能源開發支持政策，建立健全新能源消納長效機制，促進新能源產業快速健康發展。按照優化存量、嚴控增量的原則，加快推進煤電由提供電力電量的主體電源向提供可靠容量、調節服務的兜底保障基礎性電源轉變，積極開展存量煤電清潔低碳化改造。

二是加速推動電力系統調節能力和保障能力提升。以電力消納為抓手，構建源網荷儲協同消納體系，推動新能源與電力系統融合發展；三是加速推動電力新業態、新模式、新產業發展。引導電力系統加快應用云計算、大數據、物聯網等先進信息通信技術，積極探索微網、儲能、綜合能源系統等電力新業態與生態環境保護、新型智慧城市等融合發展，推廣“互聯網+”智慧能源、多能互補集成優化等新業態示范，實現多種能源協同供應和梯級利用。

四是加快推動智能化、數字化電力運行體系建設。全面實施電力系統各環節的數字化升級改造，實現電力系統各環節“原生”的泛在感知，實現生產到消費的數據融合，大幅提升系統整體技術水平和運行效率，實現源網荷雙向安全高效互動；五是加快推進適應新型電力系統的體制機制建設。推進電力體制改革，全面推動電力系統市場化轉型，健全適應新型電力系統構建的市場體系標準規范和政策機制，實現各類電源、用戶負荷、獨立儲能設施公平無歧視參與市場交易。

五、開展多元創新實踐方式

結合國家電網開展關于新能源電力系統建設發展的創新實踐分析，具體來看，電網企業協同供電企業合為電力用戶，開展新能源資源大范圍的優化配置并促進各種能源互補互濟，在源網荷儲協同互動等方面發揮著引領和統籌作用。近年來，國家電網高度重視新能源的發展，圍繞生態文明建設提出綠色、低碳、共享等發展理念，推動著電源結構優化布局及多元化新能源供應體系的建設。在此基礎上融入了智能化技術的應用，更加速了傳統電網向能源互聯網轉型升級，構造清潔能源和各類資源的配置與利用，不僅降低社會能源過度消耗，還能節約能源并增效，通過對電力技術裝備的創新升級，提高電氣自動化水平，使電力市場機制更加完善。

與此同時，國家電網也針對新能源規模建設提出了相關政策支持，到2020年底全國新能源裝機5.3億千瓦，其中國家電網并網達到4.5億千瓦，占全國新能源總裝機的85%，新能源利用率達到97.1%，全面完成國家清潔能源消納三年行動計劃目標。結合上述電力企業創新實踐，也明確立足于中國特色的能源互聯網戰略目標，其實踐本質是以能源互聯網為中心的平臺和方式，發揮電網對能源匯集輸送和轉換利用的作用，推進以新能源為主體的新型電力系統建設，加速電力科技創新，深化體制改革。一是需要進行數字化轉型，運用現代信息和通信技術，推動發電側、電網側、用戶側智能化，形成高效運作、科學互動的有機智能整體，圍繞新能源電力系統帶來的波動性、不穩定性等影響，進行有效解決；二是加強市場化機制建設，如建立健全輔助服務機制、提升新能源消納水平，加強虛擬電廠建設研究和探索等。

六、加快數字化轉型，構建新型電力系統

一是創新電網發展方式，充分利用數字技術為電網賦能，加快建設現代智慧電網，促進微電網和分布式能源的發展，滿足各類電力設施的便捷接入；二是滿足多元用能的需要，提升用戶的體驗，豐富服務的內容，創新服務方式，滿足客戶多元化、互動化、個性化的用能需求。積極開展包括能效服務在內的綜合能源服務，促進全社會的節能降耗低碳發展；三是構建互利共贏的生態，加強同國內國際各方面的經驗交流和成果分享，推進技術合作和標準互認，攜手解決共性的技術難題。主動變革突破，推動構建新型電力系統，培育能源數字經濟的新模式。

七、實現能源轉型、達成“雙碳”目標

一是要解決好安全問題。在碳達峰、碳中和目標下，隨著生產和消費側電能占比的提高，電力作為基礎能源的作用和地位愈加重要，而電力生產又以強不確定性的風光為主，各時空尺度的能源安全（主要體現在電力）挑戰巨大，從毫秒級的設備安全、秒/分的運行控制安全、小時/天調度安全、周/年的供給安全，以及物理、功能、跨行業和社會等廣義空間尺度的安全。需要從全社會的視角審視電力安全問題，需要通過創新解決電力安全問題。

二是要多行業、多主體統籌推進。電力安全是一復雜的系統工程，需要各級政府、各行各業協同，通過政策、法規和體制機制創新，業態、市場和電價機制創新，以及技術創新共同解決；三是要明確階段、分步實施。從能源電力系統的發展來看，近期是能源轉型期，任務是市場、法規、技術的研發；中期是新型電力系統形成期，完善政策法規和市場電價機制，解決新型電力系統構建和安全運行問題；遠期是新一代能源系統形成期，解決能源近零排放和能源電力安全問題，全面建成以新能源為主體的新型電力系統。