近日，2023年中國電機工程學會年會在南京召開。年會自2002年設立以來已成功舉辦了21屆，是我國能源與電力領域最具影響力的年度學術盛會。本次年會由中國電機工程學會主辦，國家電網有限公司、中國華電集團有限公司、中國廣核集團有限公司聯合主辦。

國家電網公司副總經理陳國平在此次年會上做了題為《關于電力系統轉型過程中有關問題的思考》的主旨報告。

電力系統轉型帶來的變化

經過一百多年的發展 , 以交流電技術為基礎的電力系統成為全球最大的人工動態系統。隨著能源電力清潔轉型、新能源的快速發展，電源結構也開始了深度調整。直流輸電、FACTS等電力電子技術廣泛應用，使電力系統的設備基礎發生了重大變化。

“從電源結構看，新能源占比在不斷提高。中國電網是目前新能源發展最快、裝機規模最大的電力系統，新能源裝機規模居世界第一位，局部富集地區裝機占比超過40%。預計到2023年年底，全國的新能源裝機將會達到十個億——這主要是指風和光。預計到‘十四五’末，新能源將超7億千瓦。”陳國平介紹道。

資料顯示，2019年國家電網公司范圍內可再生能源裝機占比、可再生能源電量占比分別為37%、24%; 根據國家發改委發布的《中國可再生能源展望2019》，到2025年，上述兩個數據在國家電網公司范圍內將達到53%、35%，2035年將增至74%、58%。

“從電網結構看，跨區跨省的通道規模在快速增長。國家電網公司經營區跨省跨區的送電能力達到了3.5個億；從負荷特點看，現在是產銷并存、多元互動的趨勢在加劇。特別是分布式快速發展，預計全國分布式光伏的裝機在今年年底將達到2.5個億，主要集中在山東、河南、河北、江蘇和浙江等省份。電動汽車等新型負荷的不斷涌現也使得配電網形態發生了重大變化；從儲能發展看，各類儲能正在加速改變傳統的平衡模式，抽蓄裝機載運5000萬，在建1.2個億。預計到‘十五五末’，國家電網公司經營區的抽蓄裝機可能會超過一個億。”

“從新能源開發模式看，‘一西一東’西邊三個樁在往西移，從東邊看，海上風電也會加快開發；從運營模式看，新能源開發利用出現新業態、新形式，比如水光一體、風光火一體等多能互補模式。同時，平臺經濟的發展也催生了虛擬電廠、微電網和負荷聚合商等新形態；從技術的發展看，新技術、新裝備的應用不斷突破，大容量柔性直流、大容量風機、構網型設備，有構網型風光、構網型儲能等電子裝備也不斷突破。包括先進的核電、水電，還有最近幾年快速發展的調相機、變速抽蓄等也持續在升級。”陳國平從電網結構、負荷特點、儲能發展、新能源開發模式、運營模式、技術發展等方面進一步介紹了電力系統的轉型變化。他認為，在新型電力系統轉型過程中，系統的結構、形態、功能和技術正在重構新型電力系統，各類變化帶來的影響最終也會集中到電力系統的運行環節。

關于平衡和安全的問題

平衡問題和安全問題是現在需要關注的兩大問題。關于平衡問題，陳國平說：“實時平衡是電力系統的技術特征。目前，電力供應的保障和清潔能源的消納是當前平衡問題的兩個焦點。今后很長一段時間電力負荷因電能替代還會出現剛性增長，而新能源的大幅度波動又將對系統提出更高的調節要求。負荷特性和新能源出力不匹配將導致電力的供應保障問題和清潔能源消納問題并存。這是在轉型期面臨的平衡問題挑戰。”

儲能本質上是為電力平衡提供調節手段，儲能的規模化應用也是解決新型電力統平衡問題的重要途徑。不可否認，電網的大范圍資源優化配置，在解決發動電空間的不平衡、實現時間上的互濟方面發揮了重要作用，特別是在大電網清潔能源的消納中，這種作用非常明顯。“現在還出現了多能互補、產銷一體等新的經營形態，也出現了一些局部平衡的模式。”陳國平說，“我們在關注平衡問題的同時還要關注電網的安全問題，安全、穩定始終是電力系統正常運行和可靠供電的基礎，也應該是轉型發展的基礎和保障。未來較長時間內，電力系統仍以交流電技術為基礎。但隨著轉型的深化，我們認為交流電力系統的穩定問題仍然存在，而且會更復雜。特別要解決好轉型期，交流電力系統的功角、頻率和電壓問題。”

陳國平進一步解釋道：“我為什么要先講平衡問題？因為平衡問題處理不好，會給電力系統帶來功角、電壓和頻率調整等問題。因此，我們必須準確把握好轉型情況下電力系統的穩定問題，這也是構建新型電力系統的一個重要基礎。安全問題是一個系統性問題，從全系統角度看，是源網荷儲相互作用的結果。解決好平衡的問題，就必須重視安全問題。”陳國平在現場舉例說明了平衡和安全的關系：“從直流的受端看，大量的直流饋入到受端電網，在電力和電量上替代了大量的交流同步發電機。但本身受端電網還是交流的電力系統，同步的慣量問題、調頻和動態支撐能力不足等問題會導致直流的連鎖故障反應，從而降低整個系統的穩定水平；再比如關于柔性直流組網，柔性直能組網很好地解決了局部新能源的友好接網，但電流的消納需要柔性直流組建的直流網仍要并入到交流電網，實際上也是大電網的一部分。給交流電網注入的是大規模的有功功率，帶來的平衡問題和安全問題也需要引起高度重視。”

談及水風光一體化運營模式，陳國平指出：“一體化的運營不是簡單的局部平衡問題。從系統上講，各類電源均要參與系統故障期間的暫態響應。從全局的平衡上看，水電是系統重要的調節資源，水電的發展規劃和運行不僅僅是為了解決局部風光的消納問題，它一定要參與系統的調解。所以，水光互補理念很好，但從本質上講，還有很多科學問題有待深入思考。”

關于科學構建新型電力系統的一些思考

2023年11月初，國家能源局組織召開了新形勢下全國電力系統安全穩定工作會議，國家能源局和發改委也出臺了《關于新形勢下電力系統安全穩定工作的意見》，旨在解決平衡問題的同時系統性地解決安全問題。

陳國平說：“儲能實際上是電力電量在時間上的平移，大規模的儲能上來后，一定要走構網型的發展方式。只有這樣，讓儲能通過電力電子的變換能夠在頻率電壓方面提供支撐，這是構建新型電力系統時應該思考的問題；對于抽蓄機組也應該提出新標準。一般抽蓄機組利用小時數也就2000~3000小時，當大量的風光上來之后，電壓問題怎么辦？在標準上是不是可以引導抽蓄機組具備調相功能？這樣實際上解決的是電力系統P和Q的問題。這些問題在《新形勢下電力系統安全穩定工作的意見》中都有描述。希望我們在電力系統的發展規劃和運營方面，將電力系統穩定工作意見所確定的原則作為我們思考構建新型電力系統的根本。”

陳國平總結道：“應對客觀存在的變化，必須從系統的角度思考現代電力系統的重構問題。按照交流電力系統的基本原理和技術規律，構建科學合理的電源結構和電網結構，從而實現現代電力系統自身發展的重構、認知體系的重構、控制體系的重構、故障防御體系的重構。我們應遵循系統的要求研發和應用先進電力技術裝備，從而實現現代電力系統的科學發展和運行協調。

（本文未經報告人審核）