碳達峰、碳中和是一場廣泛而深刻的經(jīng)濟社會系統(tǒng)性變革，能源是主戰(zhàn)場，電力是主力軍。作為我國碳排放占比最大的單一行業(yè)，構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)是實現(xiàn)碳達峰、碳中和目標的關(guān)鍵舉措。
十余年來，南方電網(wǎng)超高壓公司建成了“八交十直”西電東送主網(wǎng)架大通道，送電能力達5660萬千瓦。作為南方電網(wǎng)新型電力系統(tǒng)建設(shè)的先行者、主力軍，南方電網(wǎng)超高壓公司正加快打造適應(yīng)新型電力系統(tǒng)的西電東送主網(wǎng)架，為實現(xiàn)碳達峰、碳中和目標貢獻獨特價值。
符合新型電力系統(tǒng)綠色高效、
柔性開放、數(shù)字賦能的特點
西電東送主網(wǎng)架固有的特色、使命，以及南方電網(wǎng)超高壓公司近年來的發(fā)展理念，符合新型電力系統(tǒng)綠色高效、柔性開放、數(shù)字賦能的特點。
西電東送主網(wǎng)架是直流輸電原創(chuàng)技術(shù)的策源地。作為西電東送主網(wǎng)架的建設(shè)運營單位之一，南方電網(wǎng)超高壓公司多年來廣拓深耕直流輸電技術(shù)：2001年，天廣直流初步構(gòu)建直流核心能力；2010年，云廣直流實現(xiàn)特高壓直流技術(shù)世界首創(chuàng)；2016年，魯西直流形成大容量柔直運維體系；2020年，昆柳龍直流實現(xiàn)三端特高壓混合直流世界首創(chuàng)。隨著西部新能源基地建設(shè)、東部深遠海風(fēng)電大規(guī)模開發(fā)及電網(wǎng)柔性互聯(lián)分區(qū)推進，高壓直流遠距離、大容量、調(diào)節(jié)靈活等特點將在大規(guī)模清潔能源并網(wǎng)、傳輸、消納等環(huán)節(jié)中發(fā)揮重要作用。
西電東送主網(wǎng)架是新能源跨省區(qū)配置的樞紐平臺。南方電網(wǎng)非化石能源裝機、電量占比均連續(xù)五年超過50%，其中西電東送主網(wǎng)架有效支撐了南方電網(wǎng)水能利用率超過99.5%，基本實現(xiàn)全額消納。在構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的過程中，風(fēng)、光等新能源將成為南方區(qū)域新增的電源主體，并將逐步在電源結(jié)構(gòu)中占據(jù)主導(dǎo)地位。作為南方電網(wǎng)能源資源跨省區(qū)高效優(yōu)化配置的樞紐平臺，西電東送主網(wǎng)架消納高比例新能源的核心作用將更加顯著，柔性互聯(lián)促進資源互濟共享的作用也將進一步提升。
西電東送主網(wǎng)架是數(shù)字電網(wǎng)建設(shè)的先行者。作為新型電力系統(tǒng)的核心要素，南方電網(wǎng)主網(wǎng)架正以“可觀、可測、可控”為目標，加快數(shù)字電網(wǎng)建設(shè)步伐。其中，直流工程作為多參數(shù)、多變量的復(fù)雜系統(tǒng)，主網(wǎng)架作為數(shù)據(jù)流、能量流的集中通道，南方電網(wǎng)超高壓公司發(fā)揮專業(yè)優(yōu)勢，構(gòu)建了基于“四層架構(gòu)”（決策指揮、業(yè)務(wù)管理、生產(chǎn)一線、技術(shù)底座）的數(shù)字化體系，推動從西換流站數(shù)字化試點完成101項算法開發(fā)、牛從直流線路實現(xiàn)智能巡視覆蓋率達100%，有效提升了電網(wǎng)強感知能力、智能決策能力和快速執(zhí)行能力，為實現(xiàn)西電東送主網(wǎng)架安全智能可控奠定了堅實的基礎(chǔ)。
安全、生產(chǎn)、經(jīng)營
等工作面臨新挑戰(zhàn)
新型電力系統(tǒng)下的電源將由確定性、可控連續(xù)向不確定性、隨機波動轉(zhuǎn)變，生產(chǎn)組織模式將由“源隨荷動” 向“源網(wǎng)荷儲協(xié)同”轉(zhuǎn)變，主網(wǎng)架的安全、生產(chǎn)、經(jīng)營等工作面臨重大挑戰(zhàn)，具體包括：
以新能源為主體將對主網(wǎng)架安全帶來挑戰(zhàn)。新能源發(fā)電“雙高”“三性”（高比例、高電力電子裝備，間歇性、波動性、不穩(wěn)定性）特點，以及當(dāng)前單工程大容量和小容量分布式的接入方式，決定了各類安全風(fēng)險的跨界性、關(guān)聯(lián)性、穿透性及放大性比傳統(tǒng)電力系統(tǒng)顯著增強，電網(wǎng)安全穩(wěn)定機理發(fā)生深刻變化。目前諧波諧振已對主網(wǎng)架主設(shè)備、直流系統(tǒng)安全運行形成威脅，隨著源網(wǎng)荷儲各環(huán)節(jié)新能源的持續(xù)深化、增長，瞬間失去大負荷疊加系統(tǒng)慣量變小帶來的頻率失穩(wěn)等隱患將進一步凸顯。
“源網(wǎng)荷儲協(xié)同”模式將對主網(wǎng)架生產(chǎn)帶來挑戰(zhàn)。隨著“源隨荷動”向“源網(wǎng)荷儲協(xié)同”的模式轉(zhuǎn)變，電網(wǎng)的動態(tài)特性將呈現(xiàn)較大的不確定性，設(shè)備操作及故障異常對電網(wǎng)穩(wěn)定性帶來的沖擊也將存在較大的不確定性。這對設(shè)備的穩(wěn)定性、靈活性提出了更高要求，既要求主網(wǎng)架設(shè)備具備快速響應(yīng)的能力，也要求其生產(chǎn)組織模式、運維人員具備快速響應(yīng)的能力。
通道利用率下降將對主網(wǎng)架經(jīng)營帶來挑戰(zhàn)。未來新能源將替代化石能源，但短期內(nèi)兩者仍是互補關(guān)系。目前，新能源裝機替代能力較低，仍需大量常規(guī)機組（煤電、氣電等）發(fā)揮靈活調(diào)節(jié)作用，保障電網(wǎng)安全。在新型電力系統(tǒng)下，新能源外送通道、常規(guī)電源外送通道的利用率可能大幅降低，這將對主網(wǎng)架經(jīng)營造成巨大壓力。
需優(yōu)化管控策略、打造最優(yōu)形態(tài)、
創(chuàng)新經(jīng)營模式
為加快打造適應(yīng)新型電力系統(tǒng)的西電東送主網(wǎng)架，積極應(yīng)對新型電力系統(tǒng)背景下主網(wǎng)架安全、生產(chǎn)、經(jīng)營等方面的挑戰(zhàn)，南方電網(wǎng)超高壓公司將重點做好以下三個方面工作：
優(yōu)化適應(yīng)新型電力系統(tǒng)的主網(wǎng)架管控策略。在構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的過程中，確保主網(wǎng)架安全穩(wěn)定運行；在工程規(guī)劃階段，統(tǒng)籌處理好新能源發(fā)展與電力保障、電網(wǎng)安全之間的關(guān)系；在工程建設(shè)階段，深入研究新型電力系統(tǒng)穩(wěn)定控制、自然災(zāi)害防護預(yù)警等重大技術(shù)問題，做好高地震烈度、高海拔地區(qū)設(shè)備安全性和適應(yīng)性的校核；在工程運維階段，形成清晰的設(shè)備管控策略及適應(yīng)發(fā)展的生產(chǎn)組織模式。
打造承載新型電力系統(tǒng)的主網(wǎng)架最佳形態(tài)。加快完成數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，實現(xiàn)數(shù)字與物理系統(tǒng)深度融合。同時，推動新型電力系統(tǒng)總體框架、形態(tài)特征與典型場景研究，應(yīng)用新一代數(shù)字技術(shù)對所轄電網(wǎng)和設(shè)備進行數(shù)字化改造，提升數(shù)據(jù)采集能力和全域物聯(lián)能力，實現(xiàn)主網(wǎng)架全景感知、全維分析和全域控制。
推動面向新型電力系統(tǒng)的主網(wǎng)架模式創(chuàng)新。發(fā)揮西電東送主網(wǎng)架的平臺作用、要素稟賦和專業(yè)優(yōu)勢，推動創(chuàng)新鏈與產(chǎn)業(yè)鏈深度融合。同時，協(xié)同科技創(chuàng)新、管理創(chuàng)新、服務(wù)和商業(yè)模式創(chuàng)新，以資產(chǎn)全生命周期技術(shù)標準為基礎(chǔ)，以直流、海纜“知識包”體系為核心，向產(chǎn)業(yè)鏈上下游拓展，向更前沿的技術(shù)延伸，全力催生主網(wǎng)架經(jīng)營新模式和新業(yè)態(tài)。
如前所述，構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)是一項長期的系統(tǒng)工程，南方電網(wǎng)超高壓公司將發(fā)揮直流及海纜專業(yè)優(yōu)勢、跨省區(qū)資源配置平臺優(yōu)勢、智能輸變電技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢，堅持創(chuàng)新驅(qū)動、數(shù)字賦能，克服系統(tǒng)特性變化、生產(chǎn)組織模式轉(zhuǎn)變、通道利用率下降等挑戰(zhàn)，打造適應(yīng)新型電力系統(tǒng)的西電東送主網(wǎng)架，全面助力碳達峰、碳中和目標實現(xiàn)。
（高錫明系南方電網(wǎng)超高壓輸電公司副總經(jīng)理；江秀臣系國家能源智能電網(wǎng)中心主任；李喆系上海交通大學(xué)副教授）
