8月16日～17日，中國工程院工程科技學(xué)術(shù)研討會暨第十屆紫金論電學(xué)術(shù)研討會在南京召開。在會議主論壇，電網(wǎng)頭條記者就電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定、電網(wǎng)智能化改造、電力保供等話題專訪了中國工程院院士、國網(wǎng)電科院名譽院長薛禹勝。
電網(wǎng)頭條記者馬子瀟采訪薛禹勝院士
電網(wǎng)頭條：您曾提出“能源系統(tǒng)的穩(wěn)定性需從信息-物理-社會多維度重構(gòu)”，結(jié)合這一框架，您認(rèn)為當(dāng)前電力系統(tǒng)最急需突破的基礎(chǔ)理論是什么?這一理論突破將如何支撐新型電力系統(tǒng)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(tǒng)、環(huán)境系統(tǒng)、政策制定以及全民參與意識等多個領(lǐng)域。在如此復(fù)雜的背景下，如何制訂科學(xué)合理的規(guī)劃方案，協(xié)調(diào)各方力量以滿足不同層面的需求，是我們當(dāng)前面臨的重要課題。長期以來，我們習(xí)慣于將電力系統(tǒng)視為一個相對孤立的系統(tǒng)進行研究，主要通過化石能源發(fā)電的調(diào)節(jié)作用維持其邊界條件的穩(wěn)定性，這種封閉式的研究方法源于傳統(tǒng)電力系統(tǒng)具有較好的可控性。然而，隨著系統(tǒng)邊界的開放，外部因素對電力系統(tǒng)的影響日益顯著，而電力系統(tǒng)內(nèi)部的調(diào)整又會反作用于外部環(huán)境。這種多領(lǐng)域復(fù)雜系統(tǒng)的耦合關(guān)系，使得各子系統(tǒng)之間的相互作用更加緊密。
在故障情況下，局部電力系統(tǒng)故障可能引發(fā)整個電力系統(tǒng)的波動，在各種復(fù)雜子系統(tǒng)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(yīng)等關(guān)聯(lián)領(lǐng)域。防范由局部子系統(tǒng)故障引發(fā)的系統(tǒng)性風(fēng)險，要求我們必須從整體上厘清能源系統(tǒng)與非能源系統(tǒng)之間的關(guān)系。
從時間維度來看，長期規(guī)劃與短期運行調(diào)度密切相關(guān)，形成了一個完整的時間鏈條，每個環(huán)節(jié)的運行效率和控制效果都會對前后環(huán)節(jié)產(chǎn)生影響。這就要求我們在規(guī)劃和運行過程中，必須將信息系統(tǒng)、物理系統(tǒng)和社會系統(tǒng)(包括市場機制、管理體制、用戶互動、規(guī)則制定等)有機整合。隨著能源轉(zhuǎn)型和實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的深入推進，這兩個原本相對獨立的目標(biāo)體系日益緊密地耦合在一起。我們需要采用整體優(yōu)化的方法，而非割裂地追求單一目標(biāo)。這就要求在規(guī)劃和運行中，必須綜合考慮不同領(lǐng)域的技術(shù)特性和經(jīng)濟特性，實現(xiàn)多目標(biāo)的協(xié)同優(yōu)化。
具體而言，我們需要實現(xiàn)以下幾個方面的轉(zhuǎn)變：從孤立系統(tǒng)的分散優(yōu)化轉(zhuǎn)向分散優(yōu)化與整體系統(tǒng)的協(xié)同優(yōu)化相結(jié)合;實現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型目標(biāo)與“雙碳”目標(biāo)的多目標(biāo)融合;建立自上而下、動態(tài)優(yōu)化的規(guī)劃方法論。
我們需要探索適應(yīng)新型能源體系的具有中國特色的規(guī)劃方法，通過整體把握各子系統(tǒng)間的相互影響和關(guān)聯(lián)關(guān)系，實現(xiàn)系統(tǒng)分解優(yōu)化與整體協(xié)調(diào)的統(tǒng)一。這種系統(tǒng)性的思維方法和規(guī)劃理念，對于確保實現(xiàn)碳中和目標(biāo)具有重大戰(zhàn)略意義。
電網(wǎng)頭條：在電網(wǎng)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(diào)控能力?
薛禹勝：能源轉(zhuǎn)型與實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)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(tǒng)的調(diào)節(jié)中。因此，這些分布式裝置自身的智能化水平變得至關(guān)重要。若完全采用集中式控制方式，雖有協(xié)調(diào)優(yōu)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(xié)調(diào)配合，成為了一大關(guān)鍵挑戰(zhàn)。這對控制系統(tǒng)提出了全新要求，即控制系統(tǒng)需具備快速獨立工作的能力，同時各部分之間又要實現(xiàn)協(xié)調(diào)統(tǒng)一。
這就如同無人機的群隊作業(yè)，當(dāng)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(dāng)于一個獨立的個體，它們?nèi)绾喂餐瑓f(xié)調(diào)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(shè)備的控制器設(shè)計而言，需要兼顧經(jīng)濟性、可靠性、靈活性與協(xié)調(diào)性。然而，這之間存在矛盾：若要提高靈活性，統(tǒng)一的協(xié)調(diào)可能會變得困難。因此，如何在系統(tǒng)層面實現(xiàn)協(xié)調(diào)，以整體目標(biāo)進行控制，同時允許每個局部根據(jù)自身特點和周圍環(huán)境進行靈活調(diào)整，是當(dāng)前面臨的重要課題。目前，我們面臨著大量分散且自主的設(shè)備，如何讓它們實現(xiàn)同步協(xié)調(diào)，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(yīng)對新情況時可能會產(chǎn)生沖擊和改變。
南瑞集團作為我國電力系統(tǒng)控制設(shè)備的主要供應(yīng)商之一，如何讓控制設(shè)備滿足上述技術(shù)要求，對我們提出了極高的挑戰(zhàn)，南瑞集團正在全方位地努力提升支撐及服務(wù)的質(zhì)量。
電網(wǎng)頭條：今年迎峰度夏期間，全國最大電力負(fù)荷多次創(chuàng)歷史新高，各地負(fù)荷屢攀新高，電網(wǎng)仍然保持安全穩(wěn)定運行，電力持續(xù)可靠供應(yīng)，您認(rèn)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(shù)創(chuàng)新的緊密配合，系統(tǒng)規(guī)劃、運行、市場等環(huán)節(jié)的統(tǒng)籌發(fā)展，理論、技術(shù)、裝備的全面進步，以及迎峰度夏期間“源網(wǎng)荷儲”協(xié)同發(fā)力等多方面的因素。
值得強調(diào)的是，隨著系統(tǒng)規(guī)模的持續(xù)擴大和復(fù)雜程度的不斷提升，電力系統(tǒng)面臨的不確定性風(fēng)險呈現(xiàn)多元化特征：既包括自然災(zāi)害等傳統(tǒng)風(fēng)險，也包括網(wǎng)絡(luò)安全等新的挑戰(zhàn)，電網(wǎng)安全運行面臨的挑戰(zhàn)會越來越大。
作為電力控制系統(tǒng)的重要研發(fā)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(xù)努力推進技術(shù)創(chuàng)新和管理優(yōu)化，為構(gòu)建新型電力系統(tǒng)提供堅實的技術(shù)保障。(電網(wǎng)頭條記者：馬子瀟)
作者：馬子瀟
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