中國電器工業(yè)協(xié)會近日發(fā)布的報告顯示，預計到2030年，煤電裝機將達11.74億千瓦，占比達30.9%，發(fā)電量4.54萬億千瓦時，占比達42%;新能源裝機將達17億千瓦，占比達44.71%，發(fā)電量2.92萬億千瓦時，占比升至27%。到2060年，我國新能源裝機將達59億千瓦，發(fā)電量占比超60%，煤電占比僅約7%。那么，大規(guī)模新能源并網給現有電力系統(tǒng)帶來什么影響?電力規(guī)劃工作如何與構建新型電力系統(tǒng)的目標相匹配?保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的關鍵是什么?電網彈性研究的重點又是什么?圍繞這些問題，記者近日采訪了西安交通大學副校長、電氣工程學院院長別朝紅。
電力系統(tǒng)“三高雙峰”特征漸顯
中國能源報：隨著新能源發(fā)電裝機規(guī)模日益增大，給電力系統(tǒng)帶來哪些挑戰(zhàn)?
別朝紅：新型電力系統(tǒng)具有高比例新能源接入、高比例電力電子設備接入、發(fā)電和用能高自由度，以及夏季、冬季雙用電高峰的“三高雙峰”特征，對電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行提出了新挑戰(zhàn)。
具體體現在：以不確定性電源為主導的新型電力系統(tǒng)靈活性需求增加，但隨著傳統(tǒng)電源被替代，常規(guī)靈活性資源減少，靈活調節(jié)能力不足，致使電力系統(tǒng)可靠運行受到威脅;間歇性可再生能源大規(guī)模并網，電網轉動慣量下降，使得電網安全穩(wěn)定問題日益突出;隨著大量自動化信息化設備及電力電子裝置融入電網，電力系統(tǒng)結構和運行方式趨于復雜，運行風險增大;新能源的低抗擾性存在大規(guī)模脫網風險，引發(fā)連鎖反應后，將進一步惡化事故后果，尤其是極端事件造成的安全風險將更加突出。
中國能源報：保障新型電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的關鍵是什么?
別朝紅：保障新型電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的關鍵包括多個方面：要加強儲能規(guī)模化布局與應用，推動抽水蓄能多元化發(fā)展，推進源網荷各側新型儲能多應用場景發(fā)展，推動新型儲能與電力系統(tǒng)協(xié)同運行;要建設智慧化電力系統(tǒng)運行體系和適應新能源發(fā)展的新型調度運行體系，并推動電網智能升級，打造新型數字基礎設施，構建能源數字經濟平臺;要推動新型電力系統(tǒng)標準化工作，完善源網荷儲各環(huán)節(jié)相關標準，推動電力市場相關標準出臺，加強電力安全領域標準研究，切實保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行和電力可靠供應。
此外，還要積極發(fā)展數據挖掘、機器學習、人工智能等新興技術，提升新型電力系統(tǒng)規(guī)劃運行決策的效率和準確性。
電力規(guī)劃工作面臨諸多挑戰(zhàn)
中國能源報：新型電力系統(tǒng)給電力規(guī)劃工作帶來哪些新挑戰(zhàn)?合理規(guī)劃新能源與電力發(fā)展需要注意什么?
別朝紅：新型電力系統(tǒng)規(guī)劃主要面臨以下挑戰(zhàn)：
新型電力系統(tǒng)不確定性廣泛存在于各環(huán)節(jié)，供需由總量平衡向資源時空均衡轉化，這種本質特征的變化導致規(guī)劃的內在機理和外在邊界難以刻畫。同時，現有以充裕度為核心的確定性規(guī)劃難以應對供需平衡特征的變化，亟需開展新型電力系統(tǒng)特征變化對規(guī)劃的影響機理研究。
在不確定性電源的主導下，電力系統(tǒng)運行特性更加復雜多變，規(guī)劃與運行的耦合更加緊密，需在規(guī)劃中對系統(tǒng)安全運行約束進行精準刻畫。因此，現有基于典型常規(guī)場景的電力規(guī)劃方法不再適用，亟需突破不確定性電源主導下的安全約束構建及高效的求解方法。
極端事件頻發(fā)給電力系統(tǒng)安全運行帶來的影響不容忽視，新型電力系統(tǒng)規(guī)劃需充分考慮極端場景的影響，但極端場景與常規(guī)場景的技術經濟性存在天然矛盾，難以兼顧。在這種情況下，傳統(tǒng)僅針對常規(guī)運行場景的電力規(guī)劃方法不再適用，需兼顧常規(guī)場景與極端場景，開展動態(tài)適應性規(guī)劃技術研究。
合理規(guī)劃是電力系統(tǒng)安全運行的先決條件和基石。因此，從規(guī)劃階段就考慮彈性提升開展新型電力系統(tǒng)規(guī)劃，以智能化手段，從影響機理、建模求解、評估決策等方面開展理論探索與方法創(chuàng)新，從源網荷儲多角度、全方位為電力系統(tǒng)提供應對擾動事件的必要資源，從而從源頭保障新型電力系統(tǒng)安全。
電力彈性研究日益重要
中國能源報：您長期從事電力系統(tǒng)彈性基礎理論研究與關鍵技術研發(fā)工作，國內外開展了哪些相關工作?
別朝紅：電力系統(tǒng)彈性指的是對極端事件的預防、抵御及快速恢復負荷的能力。現代社會對電力供應的依存度越來越高，然而近年來臺風、暴雨、極寒、高溫等極端事件頻發(fā)，給電力系統(tǒng)安全運行帶來了嚴峻挑戰(zhàn)，因此電力系統(tǒng)彈性得到社會各界的廣泛關注。
目前，國內在彈性電力系統(tǒng)內涵、彈性評估手段、配電網層面的彈性提升技術等方面取得了一系列成果。學術界針對電力系統(tǒng)彈性概念和內涵、防災應急資源優(yōu)化決策、配網故障恢復等方面開展了大量研究;工業(yè)界成立了電力系統(tǒng)非常規(guī)狀態(tài)研究中心等專門機構，構建了保障核心區(qū)域及關鍵用戶在極端自然災害下不停電、少停電的保底電網，探索建設了能源互聯(lián)網形態(tài)下的多元融合高彈性電網，并從極端天氣建模、彈性評估、云計算事故推演、柔性負荷調控、優(yōu)化恢復策略、全景信息可視化等方面開展了項目研究與示范應用。
中國能源報：哪些技術是未來電力彈性的研究重點?
別朝紅：目前電力彈性研究仍有很多問題待解，如未形成系統(tǒng)性的規(guī)劃、運行理論與技術成果，以及理論與實踐結合不緊密等。未來既需研究能源轉型與電力系統(tǒng)彈性提升的電源結構與布局優(yōu)化，也需深入探究配網柔性互聯(lián)與用戶側資源挖掘、彈性電力系統(tǒng)與能源市場融合及與多基礎設施系統(tǒng)協(xié)作等問題。需開展的技術攻關主要包括：電力系統(tǒng)最大風險和薄弱環(huán)節(jié)辨識技術;關鍵節(jié)點加固、應急響應和快速恢復技術;彈性電力系統(tǒng)與數據挖掘、機器學習、人工智能等新興技術的結合;電力信息物理融合系統(tǒng)彈性提升技術等。
微電網發(fā)展前景廣闊
中國能源報：您主持制定了微電網國際標準“微網規(guī)劃及設計導則”，微電網在我國的發(fā)展前景如何?面臨的主要挑戰(zhàn)是什么?
別朝紅：微電網是由分布式電源、儲能及負荷等構成的一種新型發(fā)配電力系統(tǒng)，有助于實現源網荷儲資源高效利用，提升電力系統(tǒng)的靈活性與經濟性，對新型電力系統(tǒng)發(fā)展具有重要的支撐作用。微電網具備提高可再生能源滲透率、新能源發(fā)電設備協(xié)同管理與集群優(yōu)化、需求側管理及主動響應和提升極端事件下負荷恢復能力等技術優(yōu)勢，能適應新型電力系統(tǒng)的運行要求，具有廣闊的發(fā)展前景。
微電網發(fā)展面臨的主要挑戰(zhàn)包括：規(guī)劃面臨多種能源發(fā)電不確定性的挑戰(zhàn);自動發(fā)電、智能控制和最優(yōu)運行等新技術仍有較大不足，難以滿足用戶需求;作為相對獨立的單元，微電網集成各類分布式能源的能力有限，在極端事件下的暫態(tài)電壓穩(wěn)定能力及長時間孤島運行能力不足。
為應對上述挑戰(zhàn)，一方面，需加強微電網與電力、能源市場融合，完善彈性提升及微電網參與供電服務的激勵與補償機制;另一方面，可以發(fā)展多微電網互聯(lián)、動態(tài)邊界微電網、交直流微電網等技術，研究多微電網能量管理與源網荷儲協(xié)調控制方法，提高其常規(guī)運行下的靈活性、能源利用效率及極端事件下的彈性。（中國能源報 記者 蘇南 董梓童）
作者：蘇南 董梓童
評論