新型电力系统的技术突破方向

——作者    赵岩

当今世界，百年未有之大变局加速演进，气候变化、局势动荡给全人类生存和发展带来严峻挑战，全球能源产业链、供应链遭受严重冲击，国际能源价格高位振荡，能源供需版图深度调整，新一轮科技革命和产业革命深入发展，能源电力系统的安全高效、绿色低碳转型及数字化智能化技术创新已经成为全球发展趋势。

国家能源局于2023年6月2日，组织发布《新型电力系统发展蓝皮书》(以下简称《蓝皮书》)，全面阐述新型电力系统发展理念、内涵特征，描绘新型电力系统的发展阶段及显著特点，提出建设新型电力系统的总体架构和重点任务。强调了新能源技术的重要作用和技术创新，明确了在未来新型电力系统的建设发展中，应该重点突破的技术领域，从源网荷储各环节挖掘技术发展潜力，大力推广应用一批关键技术与重大装备，支撑新能源快速发展，推动新型电力系统逐步建成。

新型电力系统是以确保能源电力安全为基本前提，以满足经济社会高质量发展的电力需求为首要目标，以高比例新能源供给消纳体系建设为主线任务，以源网荷储多向协同、灵活互动为坚强支撑，以坚强、智能、柔性电网为枢纽平台，以技术创新和体制机制创新为基础保障的新时代电力系统，是新型能源体系的重要组成和实现“双碳”目标的关键载体。

构建新型电力系统的核心目标是清洁低碳，新型电力系统中，非化石能源发电将逐步转变为装机主体和电量主体，核、水、风、光、储等多种清洁能源协同互补发展，化石能源发电装机及发电量占比下降的同时，在新型低碳零碳负碳技术的引领下，电力系统碳排放总量逐步达到“双碳”目标要求。

目前电力新能源技术的应用，促进了新能源的发展，使可再生能源装机和发电量保持着高速增长趋势，但未来风、光新能源的大比例上网，对目前电网运行安全、调节能力、电能质量等带来极大的考验，目前凸显出来亟待需要通过技术发展和创新解决的突出问题。

1．弃风弃光问题：由于风能和太阳能的不稳定性和间歇性，对于油、汽、水比较少的地区，调峰调频能力整体比较差，加上目前储能材料技术跟不上再生能源的快速发展，仅仅靠火电机组调节速度慢，很难适应风电、光电出力的瞬间变化，导致电能无法及时消纳，造成弃风弃光严重。

2. 电网稳定性：近年来新能源的迅猛发展，由于其“有效转动惯量”与常规机组相比较小，导致电网抗扰动能力持续下降，价值新能源机组涉网性能不足，在系统遭受事故后迅速拖网，进一步加剧系统波动性，新能源的大规模并网对电网安全稳定运行带来冲击。

3. 电能质量：电能质量主要指的是供电质量，具体体现在电流质量、电压质量、用电质量等，衡量电能质量的指标有3项参数：电压、波形、频率。新能源大规模并入电网中，对主电网会产生一定影响，尤其是大功率电力电子开关设备广泛应用在分布式电源中，造成主电网电压波形畸变、频率偏差、三相不平衡、电压终端、瞬态过电压问题，严重影响了配电网的输电质量。

践行“双碳”战略，能源是主战场，电力是主力军。作为能源供给体系的核心，电力系统发展应逐渐向跨行业、跨领域协同转变，各产业用能方式向全面低碳化转型，以电力供给支撑经济增长，实现经济高效低碳发展。充分发挥技术创新对电力系统转型升级的支撑作用，通过源网荷储各环节的关键核心技术创新和重大装备攻关，大力推广应用一批关键技术与重大装备，支撑新能源快速发展，推动新型电力系统逐步建成。

一是清洁安全高效发电技术。在电力电子变流器虚拟同步控制技术、新型高功率高耐压电力半导体开关器件研发等领域取得重要突破。来推进深远海域海上风电开发及超大型海上风机、高效低成本晶体硅电池、长时间尺度新能源资源评估与功率预测、新能源发电并网及主动支撑、分布式新能源聚合等技术，以提升新能源发电效率与质量、提高并网友好性与可靠替代能力为核心发展技术。

二是先进灵活高效输配电技术。重点研发适应大规模新能源输送的特高压柔性直流技术、多端特高压柔性直流技术、柔性直流电网组网技术、可控电网换相换流技术等，推动高电压大容量柔性直流和柔性交流输电技术应用研究，以充分适应未来高比例新能源并网要求，提高新能源的消纳能力。

推进中低压配电网源网荷储组网协同运行控制关键技术、分布式发电协调优化技术、分布式电源并网及电压协调控制技术、低成本高效率低压柔性设备研制技术，以应对分布式电源渗透率逐步提高和源网荷储灵活互动需要为核心，实现配电网大规模分布式电源有序接入、灵活并网和多种能源协调优化调度，推动提升配电网运行效能。

三是电力系统安全稳定运行技术。

研发电力系统仿真分析及安全高效运行技术、含有大规模新能源接入电力系统的动态过程仿真技术等，提升以仿真为核心的新型电力系统分析认知能力。

研究宽频振荡分析与抑制技术、直流电网系统运行关键技术、高比例新能源和高比例电力电子装备接入电网稳定运行控制等技术，提升电力系统安全稳定运行水平。

研究电力系统安全稳定风险在线预防控制技术、新型电力系统综合防御体系构建技术、电力系统非常规安全风险识别及防范等技术， 提高电力系统安全稳定防御和应急处理能力。

从而科学应对新型电力系统的“双高”特征引发的系统稳定问题，在电力系统安全稳定运行技术领域取得根本性突破，提升电力系统安全稳定运行水平、电能质量。（作者系内蒙古电力（集团）有限责任公司信息通信分公司工程师）