饒宏：建立與新型電力系統相適應的理論技術體系

　　近年來，我國新能源發展速度非常快，主要體現于以下兩方面：一是截至2024年9月，我國新能源裝機超12.5億千瓦，提前六年多實現了原定目標;二是2023年新能源發電量約1.47萬億千瓦時，占全社會用電量的16%，其中，新能源新增發電量滿足新增用電量的50%。預計到2030年，新能源裝機要達到28億千瓦，年均新增約2.5億千瓦，裝機規模和發電量持續增加，中國步入新型電力系統時代。

　　新型電力系統的“新”，從現象上看，體現在“高比例新能源”。以云南電網為例，預計到2027年，云南新能源滲透率將超80%，全年約1270小時運行在滲透率50%以上。從本質看，體現在“高比例電力電子化”。未來，隨著沙戈荒新能源基地及海上風電直流輸電、電網柔性互聯及支撐性設備、新型儲能、電動車充電樁等設備的不斷建設，大量的電力電子設備接入電網，新型電力系統的電力電子化特征將更加顯著。

　　當前，大規模分布式新能源、需求側響應、虛擬電廠、可控負荷等大量涌現，電力市場全面實施，我國的電力系統正在發生全面的、深刻的變化。我這里引用國家電網有關報告提出的一個觀點來總結這一形勢：“電力系統正面臨著有電一百多年以來技術上的重大變化，并且正在由量變轉入質變。”

　　綜合來看，電力系統正在從過去純粹的“同步發電機”轉變為“同步發電機+變流器”共同主導的系統。我們知道，傳統電力系統機理明確、理論體系完備，并經過了全世界近百年的實踐檢驗。而新型電力系統的重要特征意味著傳統由“機電”主導的同步機制過渡到了“機電+控制”主導的同步機制：轉子運動方程描述的物理同步向控制同步拓展，同步方式更加多樣;能量載體由轉子動能向電磁能拓展，時間尺度更小;能量轉換由電磁變換向電力電子變換拓展，控制作用更大。所以，有的專家認為，變流器設備在新型電力系統電壓大幅跌落、相位/頻率快速變化過程中的暫態特性及同步機制不同于同步機，新型電力系統遵循的基本規律已發生了顯著改變。

　　因此，我們正在面臨著一系列挑戰。第一，在“同步機+變流器”時代，亟待揭示高比例電力電子化電力系統的穩定機理，建立完備的控制理論體系并創新發展。第二，氣象條件的不確定性等將導致新能源出力大幅波動，理論上變流器占比(電力電子化率)可能是任意比例，隨著系統規模不斷擴大化、復雜化，將會形成多構成、多模式、不確定的混合系統。第三，“同步機+變流器”理論體系是新型電力系統發展演化的重要支撐，國際權威學術組織已經在設定邊界和仿真研究的基礎上，對此類系統作出了可行的技術判斷，我國需加快基礎性研究，提出基礎理論依據。第四，“同步機+變流器”理論體系也將對系統規模、網架結構等理念產生影響，由于電力電子設備具有主動支撐能力，防控風險、提高可靠性的新導則、新范式將不斷涌現。第五，新型電力系統由于變流器的加入而出現了新的挑戰，能否通過變流器的優化控制來解決這些難題，將是更大規模步入電力電子化電力系統的關鍵。第六，海量被控對象、不同電壓等級間的潮流分布以及運行方式去典型化等問題，亟待研發滿足需求的計算分析方法和新一代仿真工具，未來的電力系統還需要更多的在線分析和實時決策。第七，新型電力系統分析控制對象在規模和精細程度方面的要求都有數量級的躍升，應用AI技術是重要的技術選擇，此外還需要解決科學原理與實現范式、結果可解釋性與可靠性等關鍵問題。

　　可以確定的是，高比例電力電子化系統已經到來，系統結構、運行機制、穩定機理、分析調控、關鍵裝備等領域都在發生轉變，我們加強基礎研究的重大需求愈加凸顯。我們迫切需要全面研究新型電力系統特性，建立與之相適應的相關理論技術體系，大力推動人工智能等新技術的推廣應用來解決我們遇到的諸多挑戰。(通訊員 盧欣 根據論壇演講內容整理)