文_本刊記者 張友良
《國家電網(wǎng)》
您認(rèn)為構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)的重要意義和價值是什么？
陳國平
2020年9月，國家主席習(xí)近平在第七十五屆聯(lián)合國大會一般性辯論上鄭重提出碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)?！半p碳”目標(biāo)是黨中央作出的重大決策，關(guān)系中華民族永續(xù)發(fā)展和構(gòu)建人類命運共同體。實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的過程是一場廣泛而深刻的經(jīng)濟(jì)社會變革，在能源供給側(cè)要構(gòu)建多元化清潔能源供應(yīng)體系，大力發(fā)展非化石能源，重點是加大風(fēng)電、光伏等新能源發(fā)電的開發(fā)利用，要求電力系統(tǒng)展現(xiàn)更大作為。2021年3月15日，習(xí)近平總書記在中央財經(jīng)委員會第九次會議上提出構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，是“雙碳”目標(biāo)背景下黨中央對電力系統(tǒng)發(fā)展作出的最新重大決策。
構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)是習(xí)近平生態(tài)文明思想的最新原創(chuàng)性成果，是我國能源電力發(fā)展的根本遵循。一是凸顯了電力系統(tǒng)在“雙碳”目標(biāo)實現(xiàn)過程中的關(guān)鍵作用。踐行碳達(dá)峰、碳中和，能源是主戰(zhàn)場，電力是主力軍。電力系統(tǒng)是重要的碳排放源，自身承擔(dān)著較大減排壓力，同時需要通過電能替代承接其他行業(yè)用能需求，支撐全社會減排。習(xí)近平總書記在實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的基本思路和主要舉措中特別提出構(gòu)建新型電力系統(tǒng)，明確了電力行業(yè)服務(wù)碳達(dá)峰、碳中和的重要責(zé)任和使命，體現(xiàn)了電力系統(tǒng)在“雙碳”能源轉(zhuǎn)型中的關(guān)鍵作用。二是明確了電力系統(tǒng)未來發(fā)展的目標(biāo)與方向。實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)時間緊迫、任務(wù)艱巨、影響廣泛，需要全行業(yè)迅速統(tǒng)一思想，形成推動能源電力轉(zhuǎn)型的強大合力。構(gòu)建新型電力系統(tǒng)要求的及時提出，以權(quán)威聲音解答了建設(shè)什么樣的電力系統(tǒng)、以何種主體能源建設(shè)電力系統(tǒng)等關(guān)鍵問題，為能源電力行業(yè)提供了根本行動指南，對實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)具有重大而深遠(yuǎn)的指導(dǎo)意義。
《國家電網(wǎng)》
在“雙碳”目標(biāo)背景下，構(gòu)建新型電力系統(tǒng)與落實國家能源安全新戰(zhàn)略之間存在什么內(nèi)在聯(lián)系？
陳國平
2014年，習(xí)近平總書記在中央財經(jīng)領(lǐng)導(dǎo)小組第六次會議上提出“四個革命、一個合作”國家能源安全新戰(zhàn)略，成為指導(dǎo)我國能源轉(zhuǎn)型的行動綱領(lǐng)，引領(lǐng)能源行業(yè)發(fā)展進(jìn)入了新時代?；凇笆濉逼陂g能源發(fā)展取得的階段性成果，黨中央審時度勢提出“雙碳”目標(biāo)，為能源革命制定了具體時間表。構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，是“四個革命、一個合作”能源安全新戰(zhàn)略的最新實踐與發(fā)展，是“雙碳”目標(biāo)背景下能源革命內(nèi)涵的深化，為電力發(fā)展指明了方向。
具體而言，在能源供給革命方面，新型電力系統(tǒng)將以新能源為供應(yīng)主體，同時深度替代其他行業(yè)的化石能源使用，對建立多元能源供應(yīng)體系、保障供應(yīng)安全具有重要意義。在能源消費革命方面，新型電力系統(tǒng)將通過電能替代實現(xiàn)能源消費高度電氣化，有助于提高用能效率、控制能源消費總量，加快形成清潔低碳和節(jié)能型社會。在能源技術(shù)革命方面，新能源發(fā)電廣泛替代常規(guī)電源將深刻改變電力系統(tǒng)技術(shù)基礎(chǔ)，轉(zhuǎn)型將全面促進(jìn)電力技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新、商業(yè)模式創(chuàng)新，催生產(chǎn)業(yè)升級的新增長點。在能源體制革命方面，構(gòu)建新型電力系統(tǒng)是一項長期的系統(tǒng)性工程，現(xiàn)有電力結(jié)構(gòu)、發(fā)展模式、利益格局均面臨革命性變化，要求全面深化電力體制改革，進(jìn)一步發(fā)揮市場在能源清潔低碳轉(zhuǎn)型與資源配置中的決定性作用。能源國際合作方面，我國已成為全球最大的可再生能源市場和設(shè)備制造國，新型電力系統(tǒng)的建設(shè)將更加有力推動我國可再生能源技術(shù)、裝備和服務(wù)“走出去”，為全世界綠色低碳發(fā)展、打造能源命運共同體貢獻(xiàn)中國力量、中國智慧、中國方案。
《國家電網(wǎng)》
如何理解新型電力系統(tǒng)與電網(wǎng)之間的關(guān)系？
陳國平
電力系統(tǒng)是由發(fā)輸變配用各領(lǐng)域、源網(wǎng)荷儲各環(huán)節(jié)、技術(shù)體制各層面緊密耦合形成的有機整體。電網(wǎng)是連接電能生產(chǎn)與消費的基礎(chǔ)平臺設(shè)施，是電力系統(tǒng)的中樞環(huán)節(jié)。新型電力系統(tǒng)各方面的變化將更加凸顯電網(wǎng)的平臺作用，對未來電網(wǎng)的物理形態(tài)和技術(shù)特征提出了新的要求，具體表現(xiàn)為高度的安全性、開放性、適應(yīng)性。安全性方面，新型電力系統(tǒng)中各級電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展，多種電網(wǎng)技術(shù)相互融合，廣域資源優(yōu)化配置能力顯著提升，電網(wǎng)安全穩(wěn)定水平可控、能控、在控，能夠承載高比例新能源、直流等電力電子設(shè)備接入，有效保障國家能源安全、電力可靠供應(yīng)與電網(wǎng)安全運行。開放性方面，新型電力系統(tǒng)的電網(wǎng)具有高度多元、開放、包容特征，兼容各類新電力技術(shù)，滿足各種新設(shè)備便捷接入需求，支撐各類能源交互轉(zhuǎn)化、新型負(fù)荷雙向互動，是各能源網(wǎng)絡(luò)有機互聯(lián)的鏈接樞紐。適應(yīng)性方面，新型電力系統(tǒng)的電網(wǎng)與源、荷、儲各環(huán)節(jié)緊密銜接、協(xié)調(diào)互動，通過應(yīng)用先進(jìn)技術(shù)并擴展控制資源池，形成較強的靈活調(diào)節(jié)能力和高度智能的運行控制能力，適應(yīng)海量異構(gòu)資源廣泛接入并密集交互的應(yīng)用場景。
《國家電網(wǎng)》
在現(xiàn)有電力系統(tǒng)的基礎(chǔ)上構(gòu)建新型電力系統(tǒng)，電力調(diào)度面臨的主要挑戰(zhàn)和機遇有哪些？
陳國平
傳統(tǒng)電力系統(tǒng)向新型電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型升級的過程中，電力系統(tǒng)的物質(zhì)基礎(chǔ)和技術(shù)基礎(chǔ)持續(xù)變化。一是電力生產(chǎn)結(jié)構(gòu)發(fā)生深刻變化。新型電力系統(tǒng)的一次能源供應(yīng)主體將由穩(wěn)定可控的煤、氣、水等常規(guī)能源轉(zhuǎn)向風(fēng)能、太陽能等新能源。新能源供應(yīng)與氣象環(huán)境相關(guān)，具有隨機、波動、間歇特性，為電源出力引入高度不確定性；新能源資源不能運輸或存儲，只能就地轉(zhuǎn)換，按照資源分布進(jìn)行集中或分散式開發(fā)，電源總體接入位置愈偏遠(yuǎn)、愈加深入低電壓等級。二是電力系統(tǒng)技術(shù)基礎(chǔ)發(fā)生深刻變化。傳統(tǒng)電力系統(tǒng)以交流電技術(shù)為基礎(chǔ)，常規(guī)電源通過機械旋轉(zhuǎn)部件帶動同步發(fā)電機并網(wǎng)，以機電—電磁耦合作用實現(xiàn)同步運行。新能源機組通過靜止式電力電子裝置并網(wǎng)，依賴鎖相環(huán)等控制機制實現(xiàn)同步，交流電力系統(tǒng)同步運行機理由物理特性主導(dǎo)轉(zhuǎn)向人為控制算法主導(dǎo)。三是電力系統(tǒng)控制基礎(chǔ)發(fā)生深刻變化。傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的控制對象是同質(zhì)化大容量常規(guī)發(fā)電機組，具有連續(xù)調(diào)節(jié)和控制能力，采用集中控制模式。新能源單機容量小、數(shù)量眾多、布點分散、特性多樣，電力電子設(shè)備采用基于快速切換的離散控制，使得新型電力系統(tǒng)控制模式發(fā)生根本性改變。
隨著電力系統(tǒng)各方面發(fā)生快速而深刻的變化，以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)調(diào)度運行面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。一是電力平衡保障難度加大。電力系統(tǒng)是一個發(fā)用電實時平衡系統(tǒng)，隨著出力隨機波動的新能源發(fā)電占比提升，新能源小發(fā)期間電力供應(yīng)不足和大發(fā)期間消納困難的問題將頻繁交替出現(xiàn)。特別是在極熱極寒無風(fēng)、連續(xù)陰雨等特殊天氣下，新能源對高峰電力平衡支撐有限。例如，2021年1月上旬全國大范圍寒潮期間，晚高峰時段新能源出力僅為裝機的13%，電力供應(yīng)保障困難的問題已經(jīng)顯現(xiàn)。二是電網(wǎng)安全運行風(fēng)險加大。在未來相當(dāng)長的時間內(nèi)，電力系統(tǒng)仍將以交流同步技術(shù)為主導(dǎo)，而隨著新能源發(fā)電等電力電子靜止設(shè)備大量替代旋轉(zhuǎn)同步電源，維持交流電網(wǎng)安全穩(wěn)定的物理基礎(chǔ)被不斷削弱，功角、頻率、電壓等傳統(tǒng)穩(wěn)定問題呈惡化趨勢。當(dāng)前新能源機組抗擾動能力不夠強，面對頻率、電壓波動容易脫網(wǎng)，使故障演變過程更加復(fù)雜，存在大面積停電風(fēng)險。電力電子設(shè)備比例不斷升高，更寬時間尺度的交互影響加強，出現(xiàn)寬頻振蕩等新形態(tài)穩(wěn)定問題，電網(wǎng)呈現(xiàn)多失穩(wěn)模式耦合的復(fù)雜特性。三是運行控制模式亟待創(chuàng)新。未來新型電力系統(tǒng)中，控制原理將發(fā)生根本性變化，控制規(guī)模呈指數(shù)級增長，控制對象特性差異極大，運行監(jiān)視與控制難度加大。供需雙側(cè)不確定性增加導(dǎo)致電網(wǎng)未來運行狀態(tài)可預(yù)見性降低，使得現(xiàn)有基于確定性框架的預(yù)防控制邊界和故障防御策略制定面臨很大困難。
直面問題、迎難而上，攻克新型電力系統(tǒng)調(diào)度控制難題，保障新型電力系統(tǒng)的平穩(wěn)轉(zhuǎn)型與安全優(yōu)質(zhì)運行，是時代賦予電力調(diào)度的神圣職責(zé)與使命，也是電力調(diào)度全面轉(zhuǎn)型升級的重大歷史機遇。一是升級電力系統(tǒng)分析認(rèn)知體系。開展新型電力系統(tǒng)穩(wěn)定機理認(rèn)知與分析基礎(chǔ)理論研究，建設(shè)以全電磁暫態(tài)、平臺化、智能化為特征的大電網(wǎng)多時間尺度仿真分析手段，對高比例新能源、高比例電力電子設(shè)備的“雙高”電力系統(tǒng)特性認(rèn)知更加全面、更加精確、更加高效。二是完善電力系統(tǒng)運行控制體系。促進(jìn)“大云物移智鏈”等先進(jìn)信息通信技術(shù)與電力技術(shù)深度融合，依托市場化機制充分挖掘源網(wǎng)荷儲各方資源控制調(diào)節(jié)潛力，實現(xiàn)全業(yè)務(wù)信息感知、全系統(tǒng)協(xié)同控制、全過程在線決策、全時空優(yōu)化平衡、全方位負(fù)荷調(diào)度，全面支撐新型電力系統(tǒng)運行控制需求。三是強化電力系統(tǒng)故障防御體系。根據(jù)新型電力系統(tǒng)特性認(rèn)知，重構(gòu)故障防御標(biāo)準(zhǔn)和體系架構(gòu)。構(gòu)建運行風(fēng)險主動防控體系，基于電網(wǎng)全景全頻段狀態(tài)感知，在線評估電網(wǎng)安全態(tài)勢，通過風(fēng)險預(yù)測、預(yù)判、預(yù)警和預(yù)控，實現(xiàn)安全風(fēng)險的事前主動防御。發(fā)揮電力電子設(shè)備調(diào)節(jié)快速、可塑性強的特點，充分利用豐富的控制資源，通過大范圍多資源協(xié)同快速緊急控制，增強電網(wǎng)故障的事中防御、事后恢復(fù)能力。
《國家電網(wǎng)》
在技術(shù)條件和市場機制研究方面，哪些工作亟待開展？
陳國平
化石能源時代的國際能源競爭是資源的競爭，新能源時代的競爭是核心技術(shù)競爭。世界上主要國家和地區(qū)均將能源技術(shù)視為新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)革命的突破口。傳統(tǒng)電工理論與技術(shù)在構(gòu)建新型電力系統(tǒng)過程中面臨瓶頸，迫切需要新理論、新方法、新材料與新設(shè)備的支撐，必須以科技創(chuàng)新為引領(lǐng)，為新型電力系統(tǒng)發(fā)展提供源源不斷的內(nèi)生動力。能源電力行業(yè)具有技術(shù)資金密集的特點，存量系統(tǒng)龐大，轉(zhuǎn)型不能“急剎車”“急轉(zhuǎn)彎”，近期應(yīng)重點挖掘先進(jìn)成熟技術(shù)潛力，支撐新能源快速發(fā)展，同時集中科研力量開展關(guān)鍵基礎(chǔ)理論、顛覆性技術(shù)攻關(guān)，為未來構(gòu)建新型電力系統(tǒng)做好技術(shù)儲備。需要突破的基礎(chǔ)理論包括新型電力系統(tǒng)供需平衡理論、“雙高”電力系統(tǒng)過渡過程及穩(wěn)定性認(rèn)知分析理論、廣域分散協(xié)同優(yōu)化控制理論等；近期亟需的應(yīng)用技術(shù)包括新能源機組及儲能主動支撐“構(gòu)網(wǎng)”技術(shù)、遠(yuǎn)距離海上風(fēng)電及匯集送出技術(shù)、“雙高”電力系統(tǒng)仿真評估技術(shù)、源網(wǎng)荷儲資源協(xié)調(diào)控制技術(shù)等；未來構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的顛覆性技術(shù)包括高效電氫雙向轉(zhuǎn)換、大容量低成本儲能、高效碳捕捉與循環(huán)利用、柔性直流組網(wǎng)技術(shù)等。
能源電力是國民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)行業(yè)，電力價格的變化對經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展影響巨大。新型電力系統(tǒng)的構(gòu)建是對傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的全方位變革，會帶來一定的轉(zhuǎn)型成本，必然會傳導(dǎo)到電力價格中去。必須算好轉(zhuǎn)型經(jīng)濟(jì)賬，深化電力體制改革，科學(xué)設(shè)計市場模式，合理構(gòu)建電力價格形成及成本疏導(dǎo)機制，為構(gòu)建新型電力系統(tǒng)提供有力的體制與資金保障，確保為經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展提供綠色經(jīng)濟(jì)優(yōu)質(zhì)的電力。一是研究建立科學(xué)合理的電價體系，全面分析新能源大規(guī)模發(fā)展帶來的系統(tǒng)成本上升問題，保持合理電價水平。推動建立以節(jié)約能源為導(dǎo)向的電價機制，抑制不合理的能源消費，推動能源轉(zhuǎn)型和節(jié)能提效。出臺抽水蓄能、電化學(xué)儲能價格形成機制和可中斷負(fù)荷電價機制。二是持續(xù)推進(jìn)電力市場建設(shè)，研究建立促進(jìn)新能源消納的市場機制，加快構(gòu)建全國統(tǒng)一電力市場，完善輔助服務(wù)市場，引導(dǎo)抽蓄、儲能、可中斷負(fù)荷等參與系統(tǒng)調(diào)節(jié)。研究微電網(wǎng)、新能源汽車等參與電力市場交易的機制。三是推動碳市場和電力市場協(xié)同發(fā)展，將電能價格與碳排放成本有機結(jié)合，發(fā)揮兩個市場相互促進(jìn)、協(xié)同互補作用，提高清潔能源的市場競爭力，助推碳減排技術(shù)快速進(jìn)步。
《國家電網(wǎng)》
未來發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)和用電側(cè)的生態(tài)圖景如何？電網(wǎng)企業(yè)如何更好地發(fā)揮作用？
陳國平
構(gòu)建新型電力系統(tǒng)將催生大量新技術(shù)、新業(yè)態(tài)，未來發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、用電側(cè)均將出現(xiàn)全新生態(tài)圖景。發(fā)電側(cè)加快西部、北部新能源集中開發(fā)與東中部分布式新能源開發(fā)，東部海上風(fēng)電由近海逐步向遠(yuǎn)海拓展；新能源既是裝機主體、電力與電量供應(yīng)主體，也是責(zé)任主體，具備相當(dāng)程度的主動支撐、調(diào)節(jié)與故障穿越能力；水電、核電、生物質(zhì)等清潔能源協(xié)同發(fā)展，非化石能源資源稟賦得到充分發(fā)揮；化石能源電源的功能變?yōu)槎档妆Ｕ?、調(diào)節(jié)與支撐。電網(wǎng)側(cè)向適應(yīng)電力生產(chǎn)與消費結(jié)構(gòu)變化的新形態(tài)轉(zhuǎn)變，西部、北部大型清潔能源基地向東中部負(fù)荷中心的輸電能力進(jìn)一步提高；微電網(wǎng)、海上風(fēng)電匯集和大規(guī)模柔直等新型組網(wǎng)技術(shù)快速發(fā)展，交直流混聯(lián)大電網(wǎng)與多種形態(tài)電網(wǎng)并存；現(xiàn)代智慧配電網(wǎng)快速發(fā)展，支持分布式新能源、電動汽車、儲能等設(shè)備海量接入，滿足功率雙向流動和多元負(fù)荷用電需要。用電側(cè)分布式電源廣泛存在，負(fù)荷從單一用電“消費者”變?yōu)榘l(fā)用電一體“產(chǎn)消者”；電、冷、熱、氣等多種能源相互耦合、靈活轉(zhuǎn)換，負(fù)荷呈現(xiàn)明顯差異性和互補性，可以提供相當(dāng)程度的調(diào)節(jié)與支撐能力。
電網(wǎng)是電力系統(tǒng)的中樞環(huán)節(jié)，電網(wǎng)企業(yè)在構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的過程中必將扮演極為重要的角色，應(yīng)當(dāng)多方面發(fā)力，積極服務(wù)和支撐能源轉(zhuǎn)型。一是加快開放型智能電網(wǎng)建設(shè)，提升新能源承載能力。加快建設(shè)跨省跨區(qū)輸電通道，建設(shè)大電網(wǎng)、構(gòu)建大市場，并同步加強送受端交流電網(wǎng)、擴大聯(lián)網(wǎng)規(guī)模以承載跨區(qū)大規(guī)模輸電需求。發(fā)展現(xiàn)代智慧配電網(wǎng)，提升城鄉(xiāng)配電網(wǎng)電氣化高承載力。積極推動分布式微電網(wǎng)建設(shè)，促進(jìn)多元化源荷即插即用與分布式新能源的就地消納。二是強化源網(wǎng)荷儲協(xié)調(diào)發(fā)展，保障新能源高效利用。推動合理安排新能源發(fā)展規(guī)模、布局和時序，促進(jìn)新能源與電網(wǎng)、新能源與靈活調(diào)節(jié)電源協(xié)調(diào)發(fā)展。盡早啟動并加快抽蓄電站建設(shè)，大力推動非抽蓄儲能發(fā)展，提升系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力。以并網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為抓手，著力提升新能源機組主動支撐能力。三是推動多能互補與電能替代，服務(wù)終端消費電氣化。發(fā)揮電網(wǎng)中樞作用，加強多種能源的相互轉(zhuǎn)換、聯(lián)合控制、互補利用，提升能源綜合利用效率。積極服務(wù)并聚合電動汽車、用能終端、儲能設(shè)備等，發(fā)揮負(fù)荷集群規(guī)模效應(yīng)，參與電網(wǎng)運行控制。多領(lǐng)域、多維度推進(jìn)電能替代，提升終端消費電氣化水平。四是開展關(guān)鍵技術(shù)裝備攻關(guān)，占據(jù)自主創(chuàng)新制高點。與政府、高校、產(chǎn)業(yè)上下游協(xié)同，聯(lián)合打造“政產(chǎn)學(xué)研用”深度融合科技創(chuàng)新體系，加強新型電力系統(tǒng)基礎(chǔ)理論研究，集中突破新型電力系統(tǒng)運行控制等關(guān)鍵技術(shù)以及大規(guī)模儲能等顛覆性技術(shù)，合力攻關(guān)核心技術(shù)裝備，推進(jìn)科技示范工程建設(shè)，全面提升國產(chǎn)電工電氣技術(shù)裝備水平。五是推動碳電市場體系建設(shè)，加快綠色能源價值實現(xiàn)。研究綠證、碳交易機制及其與電力市場的耦合方式，推動構(gòu)建適應(yīng)高比例新能源發(fā)展的市場模式，實現(xiàn)儲能和其他電源對支撐新能源發(fā)電的輔助服務(wù)價值回報，從經(jīng)濟(jì)上保障新型電力系統(tǒng)的建設(shè)與運行，同時匯聚各方力量促進(jìn)新機制、新業(yè)態(tài)的創(chuàng)新和融合。
