解析新型電力系統(tǒng)的新路徑

國網(wǎng)江蘇省電力有限公司徐州供電分公司 時(shí) 盟

電是我國社會(huì)生產(chǎn)、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(shè)備的運(yùn)行狀況十分必要，提高電力設(shè)備的檢修維修質(zhì)量，從而為我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和居民生活質(zhì)量的提高做出更大貢獻(xiàn)。構(gòu)建以新能源為主體的新電力系統(tǒng)，需要充分利用智能技術(shù)，在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的支持下，構(gòu)建新系統(tǒng)的智慧物聯(lián)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系。所以，新型配電系統(tǒng)是建設(shè)新型電力系統(tǒng)、推進(jìn)“雙碳”目標(biāo)的重要組成部分。

新能源的發(fā)展為電網(wǎng)建設(shè)帶來的挑戰(zhàn)

數(shù)據(jù)顯示，我國2020年新能源裝機(jī)容量占總裝機(jī)容量24.3%，發(fā)電量占9.5%。在新能源大裝機(jī)、小電量、隨機(jī)性的基礎(chǔ)上，如何在保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)上，以最快的速度、最優(yōu)化地吸收更多新能源，這個(gè)問題需電網(wǎng)企業(yè)的重視和重視。隨著新能源建設(shè)進(jìn)程的推進(jìn)，新能源建設(shè)與電網(wǎng)建設(shè)的聯(lián)系日益緊密，也使電網(wǎng)規(guī)模逐步擴(kuò)大，但在智能設(shè)備、電網(wǎng)自動(dòng)化效率、信息傳播與部門協(xié)調(diào)、信息共享等多個(gè)層面要求隨之提高。因此，對(duì)電網(wǎng)發(fā)展而言，建立新型電力系統(tǒng)是一項(xiàng)極其艱巨的任務(wù)。

具體地說，體現(xiàn)在電網(wǎng)安全、運(yùn)行效率和新技術(shù)應(yīng)用三個(gè)層面：首先，保證供需實(shí)時(shí)平衡和即時(shí)響應(yīng)是對(duì)電力系統(tǒng)核心和樞紐電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重大考驗(yàn)。如：電網(wǎng)的調(diào)峰調(diào)頻難度增加，電力電子設(shè)備的非線性、脆弱性都很強(qiáng)，一旦發(fā)生故障還會(huì)引發(fā)連鎖反應(yīng)，威脅到系統(tǒng)安全；其次，如想減少新能源的使用，電力和常規(guī)電源的投資力度需要加強(qiáng)，并保障相應(yīng)的配套服務(wù)，這涉及電力系統(tǒng)運(yùn)行效率和安全問題，顯然傳統(tǒng)電力管理無法滿足當(dāng)前需求；最后，利用數(shù)字化技術(shù)和電力技術(shù)促進(jìn)兩者的融合，降低新能源系統(tǒng)不確定性的風(fēng)險(xiǎn)。

美國社會(huì)研究學(xué)家JeremyRivkin 在他出版的《第三次工業(yè)革命》一書中大膽預(yù)測了新一代電力系統(tǒng)的形式，并提出：未來社會(huì)人人都是能源消費(fèi)者和能源生產(chǎn)者，人類將迎來能源民主化的新時(shí)代；能源革命將使分布式智能網(wǎng)絡(luò)成為電網(wǎng)主體。綜觀新能源電力領(lǐng)域近十年的發(fā)展和變化，可謂印證了杰里米·里夫金的觀點(diǎn)：

第一，新能源電力系統(tǒng)拋棄了傳統(tǒng)技術(shù)路線。隨著機(jī)組容量、功率密度、電壓等級(jí)和傳輸距離的增加，傳統(tǒng)電力系統(tǒng)遵循的路徑越來越多，其本質(zhì)就是不斷提高高壓等級(jí)，以解決電網(wǎng)發(fā)展中的問題。但新一代電力系統(tǒng)的發(fā)展路線是結(jié)合新能源的特點(diǎn)以分布式開發(fā)為主，將分散、小功率電源接入配電網(wǎng)或一般高壓電網(wǎng)，使電網(wǎng)趨向扁平化、分布化、局域化；第二，電網(wǎng)技術(shù)特性正發(fā)生質(zhì)的改變，一是轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，以往系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量隨著電網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大而呈正比關(guān)系相應(yīng)擴(kuò)大，而新型電力系統(tǒng)則是太陽能和風(fēng)電的裝機(jī)容量越大，火電被替代數(shù)量越多系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量則變得越小；第三，是電網(wǎng)形態(tài)的不同。傳統(tǒng)電網(wǎng)主要是以交流同步發(fā)電機(jī)主導(dǎo)的交流電網(wǎng)，而新型電力系統(tǒng)則是擁有高比例變流器的交直流混聯(lián)電網(wǎng)；第四，電源處理穩(wěn)定情況的把控。傳統(tǒng)電源出力可基本保持穩(wěn)定性，而新能源電力系統(tǒng)則會(huì)出現(xiàn)不穩(wěn)定、間歇性等情況。

新型電力系統(tǒng)的實(shí)踐新路徑分析

一、構(gòu)建電力產(chǎn)供儲(chǔ)銷體系

建立一套適合系能電力系統(tǒng)發(fā)展的電力產(chǎn)供儲(chǔ)銷系統(tǒng)，可有效地控制新能源電力系統(tǒng)的不穩(wěn)定性因素，確保電力安全運(yùn)行。在具體的實(shí)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(qiáng)局域網(wǎng)建設(shè)，優(yōu)化電網(wǎng)資源配置；三是要加強(qiáng)局域網(wǎng)建設(shè)，優(yōu)化電網(wǎng)整體運(yùn)行質(zhì)量和效益；四是要加大支撐電源和基礎(chǔ)電源建設(shè)力度；五是建設(shè)規(guī)模合理、功能分區(qū)、安全穩(wěn)定的電力系統(tǒng)，增強(qiáng)對(duì)電力輸送的安全和防火能力。

推動(dòng)源網(wǎng)荷儲(chǔ)的互動(dòng)融合，提升電力運(yùn)行效率和服務(wù)質(zhì)量，結(jié)合不同用戶的電力使用需求，針對(duì)性功能優(yōu)化，為電力用戶提供專業(yè)化、優(yōu)質(zhì)的供給服務(wù)。同時(shí)借助電力新型模式實(shí)現(xiàn)供需平衡，供給側(cè)需實(shí)現(xiàn)多元互補(bǔ)與優(yōu)化升級(jí)；需求側(cè)則需電熱冷氣多元深度融合，提高電力系統(tǒng)服務(wù)的水平，并落實(shí)多元能源的互補(bǔ)。

利用人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)先進(jìn)信息通信等技術(shù)，進(jìn)行與電力技術(shù)的深度融合，通過技術(shù)手段攻克新型電力系統(tǒng)難關(guān)，并通過新型電力系統(tǒng)試驗(yàn)示范，加強(qiáng)推廣應(yīng)用；推進(jìn)電力市場建設(shè)和體制創(chuàng)新，構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的市場體系。運(yùn)用電力市場機(jī)制、發(fā)揮市場資源配置以及政府職能作用，構(gòu)建能適應(yīng)新能源電力系統(tǒng)發(fā)展、有強(qiáng)大的電力市場競爭力的機(jī)制體系。

二、應(yīng)用5G 技術(shù)助力新型電力系統(tǒng)布局

5G 技術(shù)不但能提升大電網(wǎng)源網(wǎng)的交互性，也能提高用戶的供需互動(dòng)能力和傳感信息采集能力。今后應(yīng)加快應(yīng)用適配性研究，研制系列定制設(shè)備，解決5G 網(wǎng)絡(luò)確定性、安全性、覆蓋性、開放性等問題，降低綜合應(yīng)用成本，突破應(yīng)用瓶頸。華為公司在節(jié)能領(lǐng)域的有諸多最新研究成果和實(shí)踐，如構(gòu)建通訊領(lǐng)域的全景式低碳ICT 解決方案，通過建設(shè)低碳站點(diǎn)目標(biāo)網(wǎng)、低碳數(shù)據(jù)中心幫助運(yùn)營商加速實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和。另外，在低碳目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)方面，需建立碳排放指標(biāo)體系和管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)碳排放的可視、可控、優(yōu)化、預(yù)測。重新構(gòu)造網(wǎng)站形態(tài)，目前網(wǎng)站的許多資源配置都不是最好的，如機(jī)房的電池、電源等傳統(tǒng)的老舊配套設(shè)備和每一種制式主設(shè)備沒有進(jìn)行有效整合，造成了機(jī)房空間與能耗的浪費(fèi)。與此同時(shí)，基于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和話務(wù)模式的特點(diǎn)，華為智能節(jié)能平臺(tái)可持續(xù)提升站點(diǎn)能效，利用在線AI 技術(shù)減少無效能耗，在保持網(wǎng)絡(luò)KPI 穩(wěn)定的基礎(chǔ)上優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)能耗，4G 網(wǎng)絡(luò)節(jié)能15%以上。

三、推行“五要素流向配置”工作檢驗(yàn)法，促進(jìn)安全發(fā)展

“五要素”具體是指企業(yè)管理最重要、最關(guān)鍵的領(lǐng)導(dǎo)者關(guān)注力要素、人力資源配置要素、資金配置要素、實(shí)物配置要素和激勵(lì)機(jī)制要素，抓住這五個(gè)關(guān)鍵要素就是抓住了安全管理的核心本質(zhì)。五要素流向配置工作檢驗(yàn)法的基本邏輯是，立足于企業(yè)關(guān)鍵核心要素，通過檢驗(yàn)五要素指標(biāo)流向來檢驗(yàn)安全工作落實(shí)情況，從而有效杜絕安全管理空喊口號(hào)、流于形式，扎實(shí)推動(dòng)安全工作落地見效。新能源場站分布偏散遠(yuǎn)，安全管理基礎(chǔ)薄弱，運(yùn)用五要素流向配置工作檢驗(yàn)法，首先從抓領(lǐng)導(dǎo)思想重視開始，按照人事相宜、統(tǒng)籌人事平衡的原則抓好“人”這一關(guān)鍵環(huán)節(jié)，加強(qiáng)對(duì)新能源場站安全生產(chǎn)投入，高標(biāo)準(zhǔn)配置生產(chǎn)物資，將薪酬激勵(lì)、榮譽(yù)激勵(lì)、崗位激勵(lì)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(dǎo)向。

四、構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)

一是加速推動(dòng)主體電源向新能源轉(zhuǎn)變。統(tǒng)籌做好發(fā)展與保護(hù)的關(guān)系，在推動(dòng)新能源與生態(tài)文明建設(shè)協(xié)調(diào)發(fā)展基礎(chǔ)上，堅(jiān)持集中與分布并舉、陸上與海上并舉、就地消納與遠(yuǎn)距離外送并舉等發(fā)展原則，努力實(shí)現(xiàn)新能源大規(guī)模、高比例、多元化發(fā)展，推動(dòng)新能源替代煤電成為新的主體電源。完善新能源開發(fā)支持政策，建立健全新能源消納長效機(jī)制，促進(jìn)新能源產(chǎn)業(yè)快速健康發(fā)展。按照優(yōu)化存量、嚴(yán)控增量的原則，加快推進(jìn)煤電由提供電力電量的主體電源向提供可靠容量、調(diào)節(jié)服務(wù)的兜底保障基礎(chǔ)性電源轉(zhuǎn)變，積極開展存量煤電清潔低碳化改造。

二是加速推動(dòng)電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力和保障能力提升。以電力消納為抓手，構(gòu)建源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)同消納體系，推動(dòng)新能源與電力系統(tǒng)融合發(fā)展；三是加速推動(dòng)電力新業(yè)態(tài)、新模式、新產(chǎn)業(yè)發(fā)展。引導(dǎo)電力系統(tǒng)加快應(yīng)用云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)信息通信技術(shù)，積極探索微網(wǎng)、儲(chǔ)能、綜合能源系統(tǒng)等電力新業(yè)態(tài)與生態(tài)環(huán)境保護(hù)、新型智慧城市等融合發(fā)展，推廣“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源、多能互補(bǔ)集成優(yōu)化等新業(yè)態(tài)示范，實(shí)現(xiàn)多種能源協(xié)同供應(yīng)和梯級(jí)利用。

四是加快推動(dòng)智能化、數(shù)字化電力運(yùn)行體系建設(shè)。全面實(shí)施電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的數(shù)字化升級(jí)改造，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)“原生”的泛在感知，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)到消費(fèi)的數(shù)據(jù)融合，大幅提升系統(tǒng)整體技術(shù)水平和運(yùn)行效率，實(shí)現(xiàn)源網(wǎng)荷雙向安全高效互動(dòng)；五是加快推進(jìn)適應(yīng)新型電力系統(tǒng)的體制機(jī)制建設(shè)。推進(jìn)電力體制改革，全面推動(dòng)電力系統(tǒng)市場化轉(zhuǎn)型，健全適應(yīng)新型電力系統(tǒng)構(gòu)建的市場體系標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和政策機(jī)制，實(shí)現(xiàn)各類電源、用戶負(fù)荷、獨(dú)立儲(chǔ)能設(shè)施公平無歧視參與市場交易。

五、開展多元?jiǎng)?chuàng)新實(shí)踐方式

結(jié)合國家電網(wǎng)開展關(guān)于新能源電力系統(tǒng)建設(shè)發(fā)展的創(chuàng)新實(shí)踐分析，具體來看，電網(wǎng)企業(yè)協(xié)同供電企業(yè)合為電力用戶，開展新能源資源大范圍的優(yōu)化配置并促進(jìn)各種能源互補(bǔ)互濟(jì)，在源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)同互動(dòng)等方面發(fā)揮著引領(lǐng)和統(tǒng)籌作用。近年來，國家電網(wǎng)高度重視新能源的發(fā)展，圍繞生態(tài)文明建設(shè)提出綠色、低碳、共享等發(fā)展理念，推動(dòng)著電源結(jié)構(gòu)優(yōu)化布局及多元化新能源供應(yīng)體系的建設(shè)。在此基礎(chǔ)上融入了智能化技術(shù)的應(yīng)用，更加速了傳統(tǒng)電網(wǎng)向能源互聯(lián)網(wǎng)轉(zhuǎn)型升級(jí)，構(gòu)造清潔能源和各類資源的配置與利用，不僅降低社會(huì)能源過度消耗，還能節(jié)約能源并增效，通過對(duì)電力技術(shù)裝備的創(chuàng)新升級(jí)，提高電氣自動(dòng)化水平，使電力市場機(jī)制更加完善。

與此同時(shí)，國家電網(wǎng)也針對(duì)新能源規(guī)模建設(shè)提出了相關(guān)政策支持，到2020年底全國新能源裝機(jī)5.3億千瓦，其中國家電網(wǎng)并網(wǎng)達(dá)到4.5億千瓦，占全國新能源總裝機(jī)的85%，新能源利用率達(dá)到97.1%，全面完成國家清潔能源消納三年行動(dòng)計(jì)劃目標(biāo)。結(jié)合上述電力企業(yè)創(chuàng)新實(shí)踐，也明確立足于中國特色的能源互聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略目標(biāo)，其實(shí)踐本質(zhì)是以能源互聯(lián)網(wǎng)為中心的平臺(tái)和方式，發(fā)揮電網(wǎng)對(duì)能源匯集輸送和轉(zhuǎn)換利用的作用，推進(jìn)以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)建設(shè)，加速電力科技創(chuàng)新，深化體制改革。一是需要進(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)型，運(yùn)用現(xiàn)代信息和通信技術(shù)，推動(dòng)發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、用戶側(cè)智能化，形成高效運(yùn)作、科學(xué)互動(dòng)的有機(jī)智能整體，圍繞新能源電力系統(tǒng)帶來的波動(dòng)性、不穩(wěn)定性等影響，進(jìn)行有效解決；二是加強(qiáng)市場化機(jī)制建設(shè)，如建立健全輔助服務(wù)機(jī)制、提升新能源消納水平，加強(qiáng)虛擬電廠建設(shè)研究和探索等。

六、加快數(shù)字化轉(zhuǎn)型，構(gòu)建新型電力系統(tǒng)

一是創(chuàng)新電網(wǎng)發(fā)展方式，充分利用數(shù)字技術(shù)為電網(wǎng)賦能，加快建設(shè)現(xiàn)代智慧電網(wǎng)，促進(jìn)微電網(wǎng)和分布式能源的發(fā)展，滿足各類電力設(shè)施的便捷接入；二是滿足多元用能的需要，提升用戶的體驗(yàn)，豐富服務(wù)的內(nèi)容，創(chuàng)新服務(wù)方式，滿足客戶多元化、互動(dòng)化、個(gè)性化的用能需求。積極開展包括能效服務(wù)在內(nèi)的綜合能源服務(wù)，促進(jìn)全社會(huì)的節(jié)能降耗低碳發(fā)展；三是構(gòu)建互利共贏的生態(tài)，加強(qiáng)同國內(nèi)國際各方面的經(jīng)驗(yàn)交流和成果分享，推進(jìn)技術(shù)合作和標(biāo)準(zhǔn)互認(rèn)，攜手解決共性的技術(shù)難題。主動(dòng)變革突破，推動(dòng)構(gòu)建新型電力系統(tǒng)，培育能源數(shù)字經(jīng)濟(jì)的新模式。

七、實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型、達(dá)成“雙碳”目標(biāo)

一是要解決好安全問題。在碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)下，隨著生產(chǎn)和消費(fèi)側(cè)電能占比的提高，電力作為基礎(chǔ)能源的作用和地位愈加重要，而電力生產(chǎn)又以強(qiáng)不確定性的風(fēng)光為主，各時(shí)空尺度的能源安全（主要體現(xiàn)在電力）挑戰(zhàn)巨大，從毫秒級(jí)的設(shè)備安全、秒/分的運(yùn)行控制安全、小時(shí)/天調(diào)度安全、周/年的供給安全，以及物理、功能、跨行業(yè)和社會(huì)等廣義空間尺度的安全。需要從全社會(huì)的視角審視電力安全問題，需要通過創(chuàng)新解決電力安全問題。

二是要多行業(yè)、多主體統(tǒng)籌推進(jìn)。電力安全是一復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要各級(jí)政府、各行各業(yè)協(xié)同，通過政策、法規(guī)和體制機(jī)制創(chuàng)新，業(yè)態(tài)、市場和電價(jià)機(jī)制創(chuàng)新，以及技術(shù)創(chuàng)新共同解決；三是要明確階段、分步實(shí)施。從能源電力系統(tǒng)的發(fā)展來看，近期是能源轉(zhuǎn)型期，任務(wù)是市場、法規(guī)、技術(shù)的研發(fā)；中期是新型電力系統(tǒng)形成期，完善政策法規(guī)和市場電價(jià)機(jī)制，解決新型電力系統(tǒng)構(gòu)建和安全運(yùn)行問題；遠(yuǎn)期是新一代能源系統(tǒng)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(tǒng)。