薛禹勝：新型電力系統規劃運行需多目標協同優化

　　8月16日～17日，中國工程院工程科技學術研討會暨第十屆紫金論電學術研討會在南京召開。在會議主論壇，電網頭條記者就電力系統安全穩定、電網智能化改造、電力保供等話題專訪了中國工程院院士、國網電科院名譽院長薛禹勝。

電網頭條記者馬子瀟采訪薛禹勝院士

　　電網頭條：您曾提出“能源系統的穩定性需從信息-物理-社會多維度重構”，結合這一框架，您認為當前電力系統最急需突破的基礎理論是什么?這一理論突破將如何支撐新型電力系統的安全運行?

　　薛禹勝：能源安全是一個涉及多維度、多層次的綜合性問題，涵蓋能源電力系統、環境系統、政策制定以及全民參與意識等多個領域。在如此復雜的背景下，如何制訂科學合理的規劃方案，協調各方力量以滿足不同層面的需求，是我們當前面臨的重要課題。長期以來，我們習慣于將電力系統視為一個相對孤立的系統進行研究，主要通過化石能源發電的調節作用維持其邊界條件的穩定性，這種封閉式的研究方法源于傳統電力系統具有較好的可控性。然而，隨著系統邊界的開放，外部因素對電力系統的影響日益顯著，而電力系統內部的調整又會反作用于外部環境。這種多領域復雜系統的耦合關系，使得各子系統之間的相互作用更加緊密。

　　在故障情況下，局部電力系統故障可能引發整個電力系統的波動，在各種復雜子系統的相互作用下，可能影響電力市場、碳排放市場、一次能源供應等關聯領域。防范由局部子系統故障引發的系統性風險，要求我們必須從整體上厘清能源系統與非能源系統之間的關系。

　　從時間維度來看，長期規劃與短期運行調度密切相關，形成了一個完整的時間鏈條，每個環節的運行效率和控制效果都會對前后環節產生影響。這就要求我們在規劃和運行過程中，必須將信息系統、物理系統和社會系統(包括市場機制、管理體制、用戶互動、規則制定等)有機整合。隨著能源轉型和實現“雙碳”目標的深入推進，這兩個原本相對獨立的目標體系日益緊密地耦合在一起。我們需要采用整體優化的方法，而非割裂地追求單一目標。這就要求在規劃和運行中，必須綜合考慮不同領域的技術特性和經濟特性，實現多目標的協同優化。

　　具體而言，我們需要實現以下幾個方面的轉變：從孤立系統的分散優化轉向分散優化與整體系統的協同優化相結合;實現能源轉型目標與“雙碳”目標的多目標融合;建立自上而下、動態優化的規劃方法論。

　　我們需要探索適應新型能源體系的具有中國特色的規劃方法，通過整體把握各子系統間的相互影響和關聯關系，實現系統分解優化與整體協調的統一。這種系統性的思維方法和規劃理念，對于確保實現碳中和目標具有重大戰略意義。

　　電網頭條：在電網智能化改造進程中，南瑞正在推廣哪些輕量化、快部署的智能裝備?這些裝備如何幫助變電站或新能源場站快速提升實時調控能力?

　　薛禹勝：能源轉型與實現“雙碳”目標的整體進程中，需要分布式電源和分布式用戶能夠廣泛深入地參與到整個系統的調節中。因此，這些分布式裝置自身的智能化水平變得至關重要。若完全采用集中式控制方式，雖有協調優勢，但也存在一定問題。在新型能源體系中，如何讓分布式裝置能夠直接、靈活且高效地工作，同時確保它們彼此之間協調配合，成為了一大關鍵挑戰。這對控制系統提出了全新要求，即控制系統需具備快速獨立工作的能力，同時各部分之間又要實現協調統一。

　　這就如同無人機的群隊作業，當無人機以群隊形式工作時，其同步性、靈活性以及改變隊形的方式都需極為靈巧。分布式電源亦是如此，每個分布式電源相當于一個獨立的個體，它們如何共同協調工作，以滿足周圍電能不平衡波動時的補償需求，是亟待解決的問題。

　　對于大量分布式設備的控制器設計而言，需要兼顧經濟性、可靠性、靈活性與協調性。然而，這之間存在矛盾：若要提高靈活性，統一的協調可能會變得困難。因此，如何在系統層面實現協調，以整體目標進行控制，同時允許每個局部根據自身特點和周圍環境進行靈活調整，是當前面臨的重要課題。目前，我們面臨著大量分散且自主的設備，如何讓它們實現同步協調，是之前集中式控制模式下未曾充分考量的問題。以往，控制器通常采用集中式下達命令，然后逐級向下傳達的方式，這種方式在應對新情況時可能會產生沖擊和改變。

　　南瑞集團作為我國電力系統控制設備的主要供應商之一，如何讓控制設備滿足上述技術要求，對我們提出了極高的挑戰，南瑞集團正在全方位地努力提升支撐及服務的質量。

　　電網頭條：今年迎峰度夏期間，全國最大電力負荷多次創歷史新高，各地負荷屢攀新高，電網仍然保持安全穩定運行，電力持續可靠供應，您認為，這得益于什么?

　　薛禹勝：這得益于從上到下的管理體制變革與技術創新的緊密配合，系統規劃、運行、市場等環節的統籌發展，理論、技術、裝備的全面進步，以及迎峰度夏期間“源網荷儲”協同發力等多方面的因素。

　　值得強調的是，隨著系統規模的持續擴大和復雜程度的不斷提升，電力系統面臨的不確定性風險呈現多元化特征：既包括自然災害等傳統風險，也包括網絡安全等新的挑戰，電網安全運行面臨的挑戰會越來越大。

　　作為電力控制系統的重要研發單位，南瑞全體干部職工始終牢記這一使命的重大意義，并將持續努力推進技術創新和管理優化，為構建新型電力系統提供堅實的技術保障。(電網頭條記者：馬子瀟)