碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)是我國(guó)能源安全和經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型的內(nèi)在需求和必然選擇，事關(guān)中華民族永續(xù)發(fā)展，對(duì)國(guó)際社會(huì)綠色低碳發(fā)展將起到促進(jìn)作用，彰顯了負(fù)責(zé)任大國(guó)對(duì)構(gòu)建人類(lèi)命運(yùn)共同體的使命與擔(dān)當(dāng)。
在碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)指引下，預(yù)計(jì)到2060年，我國(guó)風(fēng)電、光伏等新能源發(fā)電量占比將達(dá)65%，未來(lái)的能源消費(fèi)比重中，可再生能源將從能源電力消費(fèi)的增量補(bǔ)充變?yōu)樵隽恐黧w。這意味著在未來(lái)電力系統(tǒng)中新能源將成為主力電源，煤電等傳統(tǒng)化石能源將退為輔助性電源。
廣泛接入的新能源將改變傳統(tǒng)電力系統(tǒng)未來(lái)格局。在供給側(cè)，新能源呈集中式和分布式并存的局面，且根據(jù)資源特點(diǎn)、地理分布、建設(shè)條件等靈活布局，將出現(xiàn)“新能源+儲(chǔ)能”“新能源+氫能”“水電+光伏+儲(chǔ)能”等多元協(xié)調(diào)電源新模式。在需求側(cè)，電能占終端能源消費(fèi)的比重大幅提升，終端能源消費(fèi)“新電氣化”進(jìn)程加快，電能替代將持續(xù)提高建筑、交通、工業(yè)終端用能領(lǐng)域的電能占比。供給側(cè)和需求側(cè)的結(jié)構(gòu)性變化將給能源電力網(wǎng)絡(luò)的安全穩(wěn)定和綠色高效帶來(lái)重大挑戰(zhàn)。因此，亟需開(kāi)展新型電力系統(tǒng)建設(shè)，發(fā)揮其在全社會(huì)能源資源優(yōu)化配置中的積極作用，促進(jìn)能源綠色生產(chǎn)和消費(fèi)，落實(shí)能源發(fā)展戰(zhàn)略，支撐“雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。
新型電力系統(tǒng)具有綠色低碳、
靈活柔性、數(shù)字智能三大特征
新型電力系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)數(shù)字技術(shù)進(jìn)步與用戶需求變革驅(qū)動(dòng)，以建設(shè)多樣互動(dòng)的用電體系為目標(biāo)，推動(dòng)源網(wǎng)荷儲(chǔ)互動(dòng)融合和關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用，更加關(guān)注電網(wǎng)數(shù)據(jù)價(jià)值發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)造，表現(xiàn)為綠色低碳、靈活柔性、數(shù)字智能三大特征。
綠色低碳：新能源占主導(dǎo)地位，預(yù)計(jì)到“十四五”末，我國(guó)可再生能源發(fā)電裝機(jī)占比將超過(guò)50%，可再生能源在全社會(huì)用電量增量中的占比將達(dá)2/3左右，未來(lái)在新一輪科技革命推動(dòng)下，電力系統(tǒng)將向深度低碳或零碳電力系統(tǒng)不斷演進(jìn)。
靈活柔性：隨著新能源裝機(jī)規(guī)模迅速增加，電源出力特性愈發(fā)復(fù)雜，不確定性明顯。特高壓柔性直流輸電技術(shù)將支撐大規(guī)模新能源集中開(kāi)發(fā)與跨省區(qū)高效優(yōu)化配置，數(shù)字化調(diào)控技術(shù)將使電網(wǎng)更加靈活可控，可實(shí)現(xiàn)新能源靈活、安全、高效廣泛接入電網(wǎng)，以及分布式新能源高效就地消納。
數(shù)字智能：新一代數(shù)字技術(shù)通過(guò)設(shè)備終端提升電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集、分析和應(yīng)用能力，使電網(wǎng)具備超強(qiáng)感知能力、強(qiáng)大“算力+電力”能力、智慧決策能力和快速執(zhí)行能力，數(shù)字技術(shù)與傳統(tǒng)電力技術(shù)深度融合促進(jìn)電力系統(tǒng)上下游各環(huán)節(jié)智能化、智慧化，為源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化協(xié)調(diào)發(fā)展提供關(guān)鍵保障。
由此可見(jiàn)，新型電力系統(tǒng)作為新能源優(yōu)化配置平臺(tái)的作用將更加顯著，可提升能源消納效率和經(jīng)濟(jì)性。同時(shí)，新一代數(shù)字技術(shù)使電網(wǎng)“可觀、可測(cè)、可控”成為現(xiàn)實(shí)。
高比例新能源特性將對(duì)
可靠供電等帶來(lái)新挑戰(zhàn)
新型電力系統(tǒng)將呈現(xiàn)高比例新能源特性，對(duì)可靠供電、安全穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行等帶來(lái)新挑戰(zhàn)：
電力系統(tǒng)持續(xù)可靠供電面臨新挑戰(zhàn)。新能源隨機(jī)性、波動(dòng)性、間歇性等特點(diǎn)對(duì)持續(xù)可靠供電帶來(lái)挑戰(zhàn)，常規(guī)電源調(diào)節(jié)難以應(yīng)對(duì)新能源日內(nèi)功率波動(dòng)，新能源消納存在巨大挑戰(zhàn)。而且，風(fēng)光發(fā)電不確定性大，風(fēng)電發(fā)電主要集中在春冬兩季，光伏發(fā)電主要集中在夏秋兩季。同時(shí)，風(fēng)電利用小時(shí)數(shù)、光伏利用小時(shí)數(shù)相差大，這對(duì)系統(tǒng)規(guī)劃提出了更高要求。
電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)難度加大。作為清潔的終端能源，電能將成為主要的能源消費(fèi)品種，電力負(fù)荷結(jié)構(gòu)將更加多元化，電動(dòng)汽車(chē)充電等消費(fèi)側(cè)多樣性行為將導(dǎo)致電力負(fù)荷預(yù)測(cè)和協(xié)調(diào)難度加大，源、網(wǎng)、荷互動(dòng)和交織將加劇電力系統(tǒng)波動(dòng)。
大規(guī)模儲(chǔ)能增加電力系統(tǒng)復(fù)雜度。廣泛的新能源并網(wǎng)消納需合理配置大規(guī)模儲(chǔ)能，以提高系統(tǒng)的可控性和靈活性。預(yù)計(jì)到2060年，全國(guó)儲(chǔ)能裝機(jī)容量將達(dá)7.5億千瓦，大量電力電子變換器型儲(chǔ)能裝置增加將使得系統(tǒng)的復(fù)雜度進(jìn)一步增加。
電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行難度增大。新能源具有廣泛的接入優(yōu)勢(shì)，這使得電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定控制問(wèn)題突出。大規(guī)模新能源接入使電力系統(tǒng)不確定性增加，對(duì)電網(wǎng)安全構(gòu)成威脅，而且，新能源存在發(fā)電單體容量小、數(shù)量多的問(wèn)題。未來(lái)，全國(guó)新能源發(fā)電單元將達(dá)數(shù)千萬(wàn)級(jí)，氣象環(huán)境、運(yùn)行控制等信號(hào)數(shù)量可達(dá)數(shù)十億，系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行極其復(fù)雜，控制措施配置和實(shí)施難度增大。
需突破大規(guī)模新能源高效消納、
先進(jìn)儲(chǔ)能、氫能等關(guān)鍵核心技術(shù)
作為保障國(guó)家能源安全的“國(guó)家隊(duì)”、黨和人民信賴依靠的“大國(guó)重器”，電網(wǎng)企業(yè)需發(fā)揮“引領(lǐng)者”作用，堅(jiān)持不懈推進(jìn)科技進(jìn)步與創(chuàng)新，在新型電力系統(tǒng)構(gòu)建的關(guān)鍵核心技術(shù)領(lǐng)域取得領(lǐng)先突破。
大規(guī)模新能源高效消納技術(shù)是新型電力系統(tǒng)建設(shè)的關(guān)鍵，需集中突破新能源發(fā)電場(chǎng)站和集群精確建模技術(shù)、新能源發(fā)電監(jiān)測(cè)與預(yù)測(cè)技術(shù)。在新能源消納方面，需突破源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)調(diào)規(guī)劃技術(shù)、概率化電力電量平衡與全景運(yùn)行模擬技術(shù)，以提升電網(wǎng)大規(guī)模新能源承載能力。
電力電子裝備接入電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行控制技術(shù)。系統(tǒng)運(yùn)行控制技術(shù)亟需變革創(chuàng)新，需研究和突破高比例電力電子化設(shè)備接入系統(tǒng)后的穩(wěn)定性難題、特大型交直流串并聯(lián)復(fù)雜大電網(wǎng)數(shù)字化調(diào)控技術(shù)、新型電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定防控體系重構(gòu)技術(shù)，以及針對(duì)極端天氣和外部攻擊的主動(dòng)防御與快速恢復(fù)技術(shù)。
先進(jìn)儲(chǔ)能及應(yīng)用技術(shù)。儲(chǔ)能是未來(lái)新型能源系統(tǒng)的重要應(yīng)用技術(shù)，其中，推進(jìn)電動(dòng)汽車(chē)規(guī)模化應(yīng)用，有利于節(jié)能減排，實(shí)現(xiàn)用戶側(cè)調(diào)節(jié)電力需求；進(jìn)一步推動(dòng)抽水蓄能電站、壓縮空氣儲(chǔ)能、超導(dǎo)磁儲(chǔ)能系統(tǒng)等技術(shù)應(yīng)用，研究和應(yīng)用系統(tǒng)集成與調(diào)控技術(shù)，將滿足新型電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行需求。
氫能相關(guān)技術(shù)。氫能是一種理想的零碳能源。通過(guò)風(fēng)光等新能源電力制氫，將氫與燃料電池結(jié)合發(fā)電，以此形成氫能產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈，有助于加快構(gòu)建低碳化的氫能供應(yīng)體系。同時(shí)，發(fā)展電解水制氫技術(shù)，利用棄風(fēng)、棄光、棄水資源制取“綠氫”，在碳中和進(jìn)程中與可再生能源無(wú)法發(fā)揮作用的領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)互補(bǔ)。
下一步，南方電網(wǎng)公司將加快推動(dòng)新型電力系統(tǒng)發(fā)展，以科技創(chuàng)新支撐新型電力系統(tǒng)構(gòu)建，助力實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和。
（作者系南方電網(wǎng)深圳數(shù)字電網(wǎng)研究院有限公司董事長(zhǎng)、黨委書(shū)記）
