解析新型电力系统的新路径

国网江苏省电力有限公司徐州供电分公司 时 盟

电是我国社会生产、生活的基本能源之一，为满足人们的使用需求，全面检讨和完善电力设备的运行状况十分必要，提高电力设备的检修维修质量，从而为我国国民经济的发展和居民生活质量的提高做出更大贡献。构建以新能源为主体的新电力系统，需要充分利用智能技术，在技术标准的支持下，构建新系统的智慧物联技术标准体系。所以，新型配电系统是建设新型电力系统、推进“双碳”目标的重要组成部分。

新能源的发展为电网建设带来的挑战

数据显示，我国2020年新能源装机容量占总装机容量24.3%，发电量占9.5%。在新能源大装机、小电量、随机性的基础上，如何在保证电网安全稳定运行的基础上，以最快的速度、最优化地吸收更多新能源，这个问题需电网企业的重视和重视。随着新能源建设进程的推进，新能源建设与电网建设的联系日益紧密，也使电网规模逐步扩大，但在智能设备、电网自动化效率、信息传播与部门协调、信息共享等多个层面要求随之提高。因此，对电网发展而言，建立新型电力系统是一项极其艰巨的任务。

具体地说，体现在电网安全、运行效率和新技术应用三个层面：首先，保证供需实时平衡和即时响应是对电力系统核心和枢纽电网安全稳定运行的重大考验。如：电网的调峰调频难度增加，电力电子设备的非线性、脆弱性都很强，一旦发生故障还会引发连锁反应，威胁到系统安全；其次，如想减少新能源的使用，电力和常规电源的投资力度需要加强，并保障相应的配套服务，这涉及电力系统运行效率和安全问题，显然传统电力管理无法满足当前需求；最后，利用数字化技术和电力技术促进两者的融合，降低新能源系统不确定性的风险。

美国社会研究学家JeremyRivkin 在他出版的《第三次工业革命》一书中大胆预测了新一代电力系统的形式，并提出：未来社会人人都是能源消费者和能源生产者，人类将迎来能源民主化的新时代；能源革命将使分布式智能网络成为电网主体。综观新能源电力领域近十年的发展和变化，可谓印证了杰里米·里夫金的观点：

第一，新能源电力系统抛弃了传统技术路线。随着机组容量、功率密度、电压等级和传输距离的增加，传统电力系统遵循的路径越来越多，其本质就是不断提高高压等级，以解决电网发展中的问题。但新一代电力系统的发展路线是结合新能源的特点以分布式开发为主，将分散、小功率电源接入配电网或一般高压电网，使电网趋向扁平化、分布化、局域化；第二，电网技术特性正发生质的改变，一是转动惯量，以往系统转动惯量随着电网规模的扩大而呈正比关系相应扩大，而新型电力系统则是太阳能和风电的装机容量越大，火电被替代数量越多系统的转动惯量则变得越小；第三，是电网形态的不同。传统电网主要是以交流同步发电机主导的交流电网，而新型电力系统则是拥有高比例变流器的交直流混联电网；第四，电源处理稳定情况的把控。传统电源出力可基本保持稳定性，而新能源电力系统则会出现不稳定、间歇性等情况。

新型电力系统的实践新路径分析

一、构建电力产供储销体系

建立一套适合系能电力系统发展的电力产供储销系统，可有效地控制新能源电力系统的不稳定性因素，确保电力安全运行。在具体的实践中可从以下方面考虑：一是要牢牢守住电力安全的底线；二是要加强局域网建设，优化电网资源配置；三是要加强局域网建设，优化电网整体运行质量和效益；四是要加大支撑电源和基础电源建设力度；五是建设规模合理、功能分区、安全稳定的电力系统，增强对电力输送的安全和防火能力。

推动源网荷储的互动融合，提升电力运行效率和服务质量，结合不同用户的电力使用需求，针对性功能优化，为电力用户提供专业化、优质的供给服务。同时借助电力新型模式实现供需平衡，供给侧需实现多元互补与优化升级；需求侧则需电热冷气多元深度融合，提高电力系统服务的水平，并落实多元能源的互补。

利用人工智能、大数据、物联网先进信息通信等技术，进行与电力技术的深度融合，通过技术手段攻克新型电力系统难关，并通过新型电力系统试验示范，加强推广应用；推进电力市场建设和体制创新，构建新型电力系统的市场体系。运用电力市场机制、发挥市场资源配置以及政府职能作用，构建能适应新能源电力系统发展、有强大的电力市场竞争力的机制体系。

二、应用5G 技术助力新型电力系统布局

5G 技术不但能提升大电网源网的交互性，也能提高用户的供需互动能力和传感信息采集能力。今后应加快应用适配性研究，研制系列定制设备，解决5G 网络确定性、安全性、覆盖性、开放性等问题，降低综合应用成本，突破应用瓶颈。华为公司在节能领域的有诸多最新研究成果和实践，如构建通讯领域的全景式低碳ICT 解决方案，通过建设低碳站点目标网、低碳数据中心帮助运营商加速实现碳达峰、碳中和。另外，在低碳目标网络方面，需建立碳排放指标体系和管理平台，实现碳排放的可视、可控、优化、预测。重新构造网站形态，目前网站的许多资源配置都不是最好的，如机房的电池、电源等传统的老旧配套设备和每一种制式主设备没有进行有效整合，造成了机房空间与能耗的浪费。与此同时，基于网络结构和话务模式的特点，华为智能节能平台可持续提升站点能效，利用在线AI 技术减少无效能耗，在保持网络KPI 稳定的基础上优化网络能耗，4G 网络节能15%以上。

三、推行“五要素流向配置”工作检验法，促进安全发展

“五要素”具体是指企业管理最重要、最关键的领导者关注力要素、人力资源配置要素、资金配置要素、实物配置要素和激励机制要素，抓住这五个关键要素就是抓住了安全管理的核心本质。五要素流向配置工作检验法的基本逻辑是，立足于企业关键核心要素，通过检验五要素指标流向来检验安全工作落实情况，从而有效杜绝安全管理空喊口号、流于形式，扎实推动安全工作落地见效。新能源场站分布偏散远，安全管理基础薄弱，运用五要素流向配置工作检验法，首先从抓领导思想重视开始，按照人事相宜、统筹人事平衡的原则抓好“人”这一关键环节，加强对新能源场站安全生产投入，高标准配置生产物资，将薪酬激励、荣誉激励、岗位激励向一线场站倾斜，树立干多干少不一样、干好干坏不一样的良好导向。

四、构建以新能源为主体的新型电力系统

一是加速推动主体电源向新能源转变。统筹做好发展与保护的关系，在推动新能源与生态文明建设协调发展基础上，坚持集中与分布并举、陆上与海上并举、就地消纳与远距离外送并举等发展原则，努力实现新能源大规模、高比例、多元化发展，推动新能源替代煤电成为新的主体电源。完善新能源开发支持政策，建立健全新能源消纳长效机制，促进新能源产业快速健康发展。按照优化存量、严控增量的原则，加快推进煤电由提供电力电量的主体电源向提供可靠容量、调节服务的兜底保障基础性电源转变，积极开展存量煤电清洁低碳化改造。

二是加速推动电力系统调节能力和保障能力提升。以电力消纳为抓手，构建源网荷储协同消纳体系，推动新能源与电力系统融合发展；三是加速推动电力新业态、新模式、新产业发展。引导电力系统加快应用云计算、大数据、物联网等先进信息通信技术，积极探索微网、储能、综合能源系统等电力新业态与生态环境保护、新型智慧城市等融合发展，推广“互联网+”智慧能源、多能互补集成优化等新业态示范，实现多种能源协同供应和梯级利用。

四是加快推动智能化、数字化电力运行体系建设。全面实施电力系统各环节的数字化升级改造，实现电力系统各环节“原生”的泛在感知，实现生产到消费的数据融合，大幅提升系统整体技术水平和运行效率，实现源网荷双向安全高效互动；五是加快推进适应新型电力系统的体制机制建设。推进电力体制改革，全面推动电力系统市场化转型，健全适应新型电力系统构建的市场体系标准规范和政策机制，实现各类电源、用户负荷、独立储能设施公平无歧视参与市场交易。

五、开展多元创新实践方式

结合国家电网开展关于新能源电力系统建设发展的创新实践分析，具体来看，电网企业协同供电企业合为电力用户，开展新能源资源大范围的优化配置并促进各种能源互补互济，在源网荷储协同互动等方面发挥着引领和统筹作用。近年来，国家电网高度重视新能源的发展，围绕生态文明建设提出绿色、低碳、共享等发展理念，推动着电源结构优化布局及多元化新能源供应体系的建设。在此基础上融入了智能化技术的应用，更加速了传统电网向能源互联网转型升级，构造清洁能源和各类资源的配置与利用，不仅降低社会能源过度消耗，还能节约能源并增效，通过对电力技术装备的创新升级，提高电气自动化水平，使电力市场机制更加完善。

与此同时，国家电网也针对新能源规模建设提出了相关政策支持，到2020年底全国新能源装机5.3亿千瓦，其中国家电网并网达到4.5亿千瓦，占全国新能源总装机的85%，新能源利用率达到97.1%，全面完成国家清洁能源消纳三年行动计划目标。结合上述电力企业创新实践，也明确立足于中国特色的能源互联网战略目标，其实践本质是以能源互联网为中心的平台和方式，发挥电网对能源汇集输送和转换利用的作用，推进以新能源为主体的新型电力系统建设，加速电力科技创新，深化体制改革。一是需要进行数字化转型，运用现代信息和通信技术，推动发电侧、电网侧、用户侧智能化，形成高效运作、科学互动的有机智能整体，围绕新能源电力系统带来的波动性、不稳定性等影响，进行有效解决；二是加强市场化机制建设，如建立健全辅助服务机制、提升新能源消纳水平，加强虚拟电厂建设研究和探索等。

六、加快数字化转型，构建新型电力系统

一是创新电网发展方式，充分利用数字技术为电网赋能，加快建设现代智慧电网，促进微电网和分布式能源的发展，满足各类电力设施的便捷接入；二是满足多元用能的需要，提升用户的体验，丰富服务的内容，创新服务方式，满足客户多元化、互动化、个性化的用能需求。积极开展包括能效服务在内的综合能源服务，促进全社会的节能降耗低碳发展；三是构建互利共赢的生态，加强同国内国际各方面的经验交流和成果分享，推进技术合作和标准互认，携手解决共性的技术难题。主动变革突破，推动构建新型电力系统，培育能源数字经济的新模式。

七、实现能源转型、达成“双碳”目标

一是要解决好安全问题。在碳达峰、碳中和目标下，随着生产和消费侧电能占比的提高，电力作为基础能源的作用和地位愈加重要，而电力生产又以强不确定性的风光为主，各时空尺度的能源安全（主要体现在电力）挑战巨大，从毫秒级的设备安全、秒/分的运行控制安全、小时/天调度安全、周/年的供给安全，以及物理、功能、跨行业和社会等广义空间尺度的安全。需要从全社会的视角审视电力安全问题，需要通过创新解决电力安全问题。

二是要多行业、多主体统筹推进。电力安全是一复杂的系统工程，需要各级政府、各行各业协同，通过政策、法规和体制机制创新，业态、市场和电价机制创新，以及技术创新共同解决；三是要明确阶段、分步实施。从能源电力系统的发展来看，近期是能源转型期，任务是市场、法规、技术的研发；中期是新型电力系统形成期，完善政策法规和市场电价机制，解决新型电力系统构建和安全运行问题；远期是新一代能源系统形成期，解决能源近零排放和能源电力安全问题，全面建成以新能源为主体的新型电力系统。