数字电网推动构建以新能源为主体的新型电力系统

中国南方电网有限责任公司首席技术专家 饶 宏

2021年3月15日，中央财经委员会第九次会议指出，“十四五”是碳达峰的关键期、窗口期，要构建清洁、低碳、安全、高效的能源体系，控制化石能源总量，着力提高利用效能，实施可再生能源替代行动，深化电力体制改革，构建以新能源为主体的新型电力系统。电网连接能源生产和消费，是构建新型电力系统的枢纽平台。南方电网公司将在构建新型电力系统进程中加快步伐，发挥先行示范作用。

深刻认识新型电力系统的重大意义和显著特征

构建以新能源为主体的新型电力系统，是实现碳达峰、碳中和目标的战略选择，是推动能源革命的必然要求，是全面建设社会主义现代化强国的物质基础，具有重大历史意义和现实意义。要实现这一目标，必须准确把握新型电力系统的丰富内涵和显著特征：

绿色高效。风光新能源将成为新增电源的主体，并在电源结构中占主导地位。伴随着能源革命进程的加快推进，新能源将迎来爆发式增长。初步测算，到2030年和2060年，我国以风光为主的新能源发电量占比将分别超过25%和60%，电力供给将朝着实现零碳化迈进。终端能源消费“新电气化”进程加快，用能清洁化和能效水平持续提升。初步测算，工业、建筑、交通三大领域终端用能电气化水平将从目前的30%、30%和5%提升至2060年约50%、75%和50%，数字经济的快速发展和电力电子装备的广泛应用将推动终端用能电气化水平和能效的提升。有效电力市场机制在挖掘各类资源调节潜力、促进清洁能源消纳中的作用更加凸显。灵活多样的市场化需求响应交易模式将引导供需互动、节约高效的能源消费方式，进一步提升电力系统整体效率。

柔性开放。电网作为新能源优化配置平台的作用更加显著。特高压柔性直流输电技术支撑大规模新能源集中开发与跨省区高效优化配置，大电网柔性互联促进资源互济共享能力进一步提升，“跨省区主干电网﹢中小型区域电网﹢配网及微网”的柔性互联形态和数字化调控技术将使电网更加灵活可控，实现新能源按资源禀赋因地制宜广泛接入电网；配电网将呈现交直流混合柔性电网与有源微电网等多种形式协同发展态势，具备更高的灵活性与主动性，实现多元化源荷的开放接入和双向互动，促进分布式新能源高效就地消纳。储能技术将加快发展并规模化应用于支撑大规模新能源柔性并网和分布式新能源开放接入，全面感知的数字电网技术推动源网荷储各环节深度融合，展现出现代化电网的显著特征。

数字赋能。新型电力系统将呈现数字与物理系统深度融合的特征，以数据流引领和优化能量流、业务流。以数据作为核心生产要素，打通源网荷储各环节信息，发电侧实现“全面可观、精确可测、高度可控”，电网侧形成云边融合的调控体系，用电侧有效聚合海量可调节资源支撑实时动态响应，通过海量信息数据分析和高性能计算技术，使电网具备超强感知能力、智慧决策能力和快速执行能力。

系统谋划统筹好构建新型电力系统的三大关系

构建以新能源为主体的新型电力系统，全面支撑碳达峰、碳中和目标实现，是对能源电力行业的一场全局性革命性变革。要系统谋划、统筹处理好三个方面的关系。

一是统筹好新能源与电力保障的关系。持续可靠供电是保障经济发展和人民追求美好生活的重要基础。风光等新能源发电具有较强的随机性、波动性和间歇性，对极端天气的耐受能力相对脆弱。随着新能源发电占比迅速提高，要统筹好新能源发展与电力保障的关系，加强各类电源协调规划，并通过市场化手段大力推进需求侧响应和储能规模化应用。

二是统筹好新能源与电网安全的关系。新能源为主体、高度电力电子化的新型电力系统将呈现低转动惯量、宽频域振荡、源荷双侧波动等新的动态特性，其运行规律和技术标准将发生深刻改变。要准确把握新型电力系统的运行特性，研究新型电力系统运行控制技术，并抓紧出台新型电力系统技术标准，打造本质安全的现代化电网。

三是统筹好新能源与电能供应经济性的关系。为适应高比例新能源并网消纳，保障新型电力系统安全可靠运行，电力系统源网荷储等环节的建设和运营成本将整体上升。要统筹好系统可靠安全供电与经济性之间的关系，及时开展电价趋势分析，推动电源侧降本增效，用户侧节能提效，电网企业履行好保底供电责任，源网荷储各环节协同发展。

探索以数字电网推动构建新型电力系统的实践路径

2019年南方电网公司研究提出加速推动数字电网建设，应用新一代数字技术对传统电网进行改造，促进电网安全、可靠、绿色、高效、智能运行。未来南方电网公司将依托数字电网建设，多措并举构建以新能源为主体的新型电力系统，支撑碳达峰、碳中和目标的实现。

以数据流打通能源生态系统，以数字电网打造承载新型电力系统的最佳形态。以数字技术改变传统作业模式，以数据驱动电网企业流程再造、组织变革和科学决策，实现与国家工业互联网的融通；通过数字技术引导能量、数据、服务有序流动，实现能源产业价值链整合优化，以数字电网为纽带构筑更加高效、绿色、经济的现代能源生态体系。通过构建面向产业链参与方的统一数字业务技术平台，实现生态共生、共享、共融、共赢。

创新驱动助力数字电网建设，支撑新型电力系统构建。南方电网公司主动服务国家创新驱动发展战略，强化国家战略科技力量建设，发挥科技创新的支撑作用，积极开展新型电力系统运行机理与发展形态等基础研究，在新能源发电大规模并网消纳、电网柔性互联、智能一体化调度、先进储能技术、虚拟电厂等方面实现突破，促进数字化技术与电力技术深度融合，建设支撑新型电力系统国家级创新平台，形成具有我国自主知识产权的新型电力系统关键技术和标准体系。加快实现关键领域核心技术独立自主和升级换代，促进形成完整且具备国际一流水平的电力产业链。

保障新能源充分消纳，推动构建多元能源供给体系。2020年，南方电网非化石能源装机和电量占比分别达到56%和53%，风光发电利用率均达99.7%，居于全国领先水平；抽水蓄能装机788万千瓦，占比2.07%，高于全国的1.43%。南方电网将通过加快推动源网荷侧多类型储能技术应用，建立健全跨省区清洁能源消纳机制，全力服务新能源快速发展。“十四五”和“十五五”期间，推动南方区域分别新增1亿千瓦风光新能源装机，新能源装机将从目前0.5亿千瓦增加到2030年2.5亿千瓦，支撑提前实现碳达峰目标。

加快构建坚强主网架和柔性配网，促进能源资源优化配置。南方电网公司拥有自主化的大容量特高压多端柔性直流输电技术，在大型交直流电网规划、建设和运行技术领域处于领先地位，受端电网直流受电比例已达到30%。南方电网将持续发展电网核心技术，应用先进电力电子与数字技术构建同步电网规模合理的柔性互联大电网，充分利用多端直流输电技术推动大规模海上风电、藏东南风光水互补能源基地的开发送出。建设灵活主动配网及微网，高效支撑分布式新能源的开发利用。

以数字技术助推能源消费革命，加快推动实施电力需求响应。目前，南方区域（以广东起步）电力现货市场和区域调频辅助服务市场在全国率先开展结算试运行，电力市场建设走在全国前列。南方电网公司将大力推动数字经济与传统电力行业深度融合，加快建设南方区域统一电力市场，丰富电力市场交易品种，探索灵活多样的市场化需求响应交易模式，试点基于分布式可控资源聚合的虚拟电厂运营，促进能源消费从单一、被动、通用化的利用模式向融合多种需求、主动参与、定制化的高效利用模式转变。

经过多年来发展，南方电网在非化石能源电量占比、可再生能源消纳水平、特高压柔性直流输电技术以及复杂大电网运行能力、电力市场建设、电网数字化技术等方面均处于国内领先水平，我们有基础、有经验、有能力，当好新型电力系统建设的先行者，打造清洁低碳电网典范，为我国实现碳达峰、碳中和目标贡献南网力量。