中國儲能網(wǎng)訊：國家電網(wǎng)有限公司董事長舒印彪在第三屆國際能源變革論壇電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型分論壇上作了題為《構(gòu)建新一代電力系統(tǒng)》的開幕致辭和主旨發(fā)言。
金秋十月，大美姑蘇。今天，我們相聚在這里，交流電力發(fā)展最新成果，探討電力清潔發(fā)展、電能替代、電力市場建設(shè)、未來電網(wǎng)發(fā)展趨勢等關(guān)鍵問題，對于促進電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型、推動能源生產(chǎn)和消費革命，具有重要意義。今天召開的電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型論壇，由中國國家電網(wǎng)公司承辦，國際能源署、中國電力規(guī)劃設(shè)計總院給予大力支持，來自各國政府機構(gòu)、國際組織、電力企業(yè)、研究機構(gòu)、高等院校以及制造廠商的100余名代表參加會議。在此，我謹代表論壇承辦方，向出席會議的各位嘉賓表示熱烈歡迎和衷心感謝！
中國國家電網(wǎng)公司成立于2002年12月，以投資建設(shè)運營電網(wǎng)為核心業(yè)務(wù)，致力于為經(jīng)濟社會發(fā)展提供可持續(xù)的電力保障，連續(xù)3年位居世界500強企業(yè)第2位，是全球最大的公用事業(yè)企業(yè)。在國內(nèi)，我們運營著全球裝機規(guī)模最大、輸電能力最強的特大型電網(wǎng)，為超過11億人口提供供電服務(wù)；在境外，我們投資運營7個國家和地區(qū)的骨干能源網(wǎng)，并以工程承包等方式參與能源電力基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，管理境外資產(chǎn)約655億美元，擁有良好的市場信譽和國際影響力。
下面，結(jié)合論壇主題和中國國家電網(wǎng)公司的實踐，就構(gòu)建新一代電力系統(tǒng)與大家分享三個方面的認識。
1、中國電力系統(tǒng)發(fā)展實踐
電是人類歷史上最偉大的科學發(fā)現(xiàn)之一，電能的廣泛應(yīng)用，極大地解放了社會生產(chǎn)力，促進人類文明的進步。如今，電能已經(jīng)成為全球使用最廣泛、最重要的能源之一，遍布世界各地的電力系統(tǒng)，每天源源不斷地為人類社會發(fā)展提供不竭動力。
中國有電始于1882年。到1949年全國發(fā)電裝機容量185萬千瓦，年發(fā)電量43億千瓦時，人均裝機僅有3瓦。新中國成立后，中國政府把電力工業(yè)作為國民經(jīng)濟的先行工業(yè)擺在優(yōu)先發(fā)展的位置，經(jīng)過近70年的艱苦努力，特別是改革開放40年來的快速發(fā)展，中國電力工業(yè)取得舉世矚目的成就。
回顧新中國成立以來的電力發(fā)展歷程，大致可分為三個階段：
第一個階段：從建國后的1949年到改革開放前的1978年。
這一時期，中國電力發(fā)展的主要任務(wù)是加快建立電力工業(yè)體系，提高電力自主建設(shè)能力,電力系統(tǒng)的主要特點是小機組、低電壓、省內(nèi)聯(lián)網(wǎng)，電力供需主要在省內(nèi)平衡。到1978年，中國平均單機容量僅為3萬千瓦，初步形成以220千伏為主網(wǎng)架的省級電網(wǎng)。
第二階段：從改革開放后的1979年到上世紀末的2000年。
這一時期，隨著改革開放的深入，中國經(jīng)濟加快發(fā)展，電力需求快速增長，電力供應(yīng)長期緊缺，中國電力發(fā)展的主要任務(wù)是通過引進先進技術(shù)、多方集資辦電，著力解決缺電問題，電力系統(tǒng)的主要特點是大機組、高電壓、省間聯(lián)網(wǎng)，電力供需主要在區(qū)域內(nèi)統(tǒng)籌平衡。到2000年，30萬千瓦及以上機組逐步成為主力機型，電網(wǎng)主網(wǎng)架向500千伏升級，跨省聯(lián)網(wǎng)規(guī)模不斷擴大，基本形成六大區(qū)域電網(wǎng)。
第三階段：新世紀以來至今。
這一時期，中國工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進程不斷加快，資源、環(huán)境對經(jīng)濟社會發(fā)展的制約日益突出，電力發(fā)展的主要任務(wù)是滿足電力供應(yīng)和優(yōu)化結(jié)構(gòu)并重，電力系統(tǒng)的主要特點是大基地、特高壓、全國聯(lián)網(wǎng)，電力資源在全國范圍內(nèi)統(tǒng)籌平衡。到2017年，全國電力裝機達到17.8億千瓦，年發(fā)電量6.4萬億千瓦時，均居世界第一位，實現(xiàn)了除臺灣以外的全國聯(lián)網(wǎng)，在西部、北部建成一批大型能源基地，電網(wǎng)大規(guī)模、遠距離輸電能力顯著發(fā)揮，形成了大規(guī)?！拔麟姈|送”“北電南供”電力配置格局。
中國電力工業(yè)是一個不斷創(chuàng)新、進步的過程，是一個從弱到強、從跟跑到并跑再到領(lǐng)跑的過程。在這個過程中，形成了兩大標志性工程。
第一個標志性工程是三峽輸變電工程。三峽輸變電工程是三峽工程的重要組成部分，承擔著三峽水電送出的任務(wù)。通過三峽輸變電工程建設(shè)，不僅實現(xiàn)了三峽水電送出，而且大幅提高了中國電網(wǎng)技術(shù)水平，掌握了±500千伏直流輸電的核心技術(shù)，實現(xiàn)了華中、華東、華北、南方電網(wǎng)互聯(lián)，有力地促進了全國聯(lián)網(wǎng)。三峽輸變電工程是中國電網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)由跟跑到并跑的關(guān)鍵性工程，也是實現(xiàn)全國聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)性工作。
第二個標志性工程是特高壓輸電工程。特高壓輸電是指1000千伏交流、±800千伏直流及以上的輸電技術(shù)，具有大容量、遠距離、低損耗、占地少的綜合優(yōu)勢，是目前世界最先進的輸電技術(shù)。國家電網(wǎng)公司于2005年全面啟動特高壓工作，依靠自主創(chuàng)新全面掌握了特高壓交、直流核心技術(shù)并實現(xiàn)工程應(yīng)用，2009年建成晉東南-荊門特高壓交流試驗示范工程、2010年建成向家壩-上海特高壓直流示范工程。目前，中國國家電網(wǎng)公司已建成投運“八交十直”18項特高壓工程，合計交流變電容量1.29億千伏安，直流輸電容量8360萬千瓦，線路長度超過3萬公里。特高壓使中國在遠距離輸電技術(shù)上實現(xiàn)了從并跑到領(lǐng)先的跨越，為構(gòu)建全球能源互聯(lián)網(wǎng)、推動能源在更大范圍內(nèi)優(yōu)化配置提供了重要支撐。國際大電網(wǎng)委員會（CIGRE）認為：“中國的特高壓工程是一個偉大的技術(shù)成就，是世界電力工業(yè)發(fā)展史上的里程碑”。
2、能源轉(zhuǎn)型對電力系統(tǒng)的挑戰(zhàn)
進入21世紀，為應(yīng)對氣候變化、保護生態(tài)環(huán)境、保障能源供應(yīng)，世界各國都加快推進能源轉(zhuǎn)型。2015年達成的《巴黎協(xié)定》，為這一輪能源轉(zhuǎn)型提供了新的驅(qū)動力。從本質(zhì)上看，這一輪能源轉(zhuǎn)型是一個再電氣化的過程，同以往的電氣化相比，這一輪再電氣化進程有明顯不同。能源生產(chǎn)環(huán)節(jié)，體現(xiàn)為電能越來越多的由非化石能源轉(zhuǎn)換而來，最終將主要由非化石能源特別是可再生能源轉(zhuǎn)換而來；終端能源消費環(huán)節(jié)，體現(xiàn)為電能的利用范圍前所未有的拓展，電力將成為支撐現(xiàn)代信息社會和數(shù)字經(jīng)濟的主要能源品種。
中國是全球最大的能源消費國，能源結(jié)構(gòu)長期以煤為主，能源需求呈較快增長趨勢，油氣對外依存度持續(xù)提升，推進能源轉(zhuǎn)型的任務(wù)十分緊迫。中國政府出臺了一系列政策，積極支持能源轉(zhuǎn)型。《中國能源生產(chǎn)和消費革命戰(zhàn)略（2016-2030）》明確提出，到2020、2030、2050年非化石能源占一次能源消費比重分別達到15%、20%和50%；2030年前碳排放總量達到峰值。
在中國政府大力推動下，中國能源轉(zhuǎn)型進程不斷加快。2008-2017年，中國風電、太陽能發(fā)電裝機年均增長達到44%和191%，大大高于全球19%和46%的平均增速。截至2017年底，中國可再生能源裝機6.5億千瓦（水3.4、風1.6、光1.3億千瓦），占比36.6%(略低于歐洲2015年38.7%的水平，遠高于美國19.6%的水平)。與此同時，電能占終端能源消費比重不斷提升，2000年以來，中國電能占終端能源消費比重由14.8%提高到23.5%，提升了約9個百分點，比全球平均水平高約5個百分點。預(yù)計2020、2035、2050年，電能占終端能源消費比重將由目前的23.5%提升至25%、30%、40%。
能源轉(zhuǎn)型持續(xù)推進，特別是風能、太陽能等具有間歇性、波動性特征的新能源大規(guī)?？焖侔l(fā)展，給電力系統(tǒng)帶來一系列重大挑戰(zhàn)。
一、電網(wǎng)資源配置能力的挑戰(zhàn)。
中國能源資源與需求逆向分布，80%以上的水電、風電、太陽能發(fā)電資源集中在西部北部地區(qū)，與東中部負荷中心相距1000-3000公里。大規(guī)模開發(fā)西部北部的可再生能源，持續(xù)擴大“西電東送”“北電南供”規(guī)模，對電網(wǎng)大范圍配置能力提出了挑戰(zhàn)。
二、確保系統(tǒng)安全的挑戰(zhàn)。
隨著新能源和直流輸電的快速發(fā)展，電力電子技術(shù)廣泛應(yīng)用，電力系統(tǒng)的運行特性和機理發(fā)生深刻變化。風電的“弱轉(zhuǎn)動慣量”和光伏的“零轉(zhuǎn)動慣量”導(dǎo)致電力系統(tǒng)等效轉(zhuǎn)動慣量大幅度降低，抗擾動能力下降，易發(fā)生穩(wěn)定破壞。同時，機電和電磁暫態(tài)過程交織，系統(tǒng)穩(wěn)定形態(tài)復(fù)雜，大直流送端過電壓問題更為突出，多直流饋入地區(qū)的電壓崩潰風險顯著提高。
三、系統(tǒng)平衡調(diào)節(jié)的挑戰(zhàn)。
電力系統(tǒng)具有發(fā)、供、用實時平衡的特點，傳統(tǒng)的電網(wǎng)運行控制方式是利用常規(guī)電源的調(diào)節(jié)能力滿足負荷的動態(tài)變化。風電、太陽能發(fā)電等具有顯著的間歇性、波動性和隨機性特征，不具備常規(guī)電源有功、無功調(diào)節(jié)性能，導(dǎo)致電網(wǎng)短路容量大幅下降，系統(tǒng)動態(tài)調(diào)節(jié)能力嚴重不足。同時，我國電源結(jié)構(gòu)以煤電為主，其調(diào)節(jié)能力和調(diào)節(jié)速度不能滿足新能源大規(guī)模并網(wǎng)要求。
四、系統(tǒng)靈活控制的挑戰(zhàn)。
隨著越來越多的電力電子元件接入，系統(tǒng)設(shè)備基礎(chǔ)由傳統(tǒng)交流設(shè)備向電力電子化轉(zhuǎn)變，電力電子設(shè)備并網(wǎng)存在諧波、諧振與振蕩風險，頻率分布于更寬的頻帶范圍，與火電機組次同步振蕩等問題交織，給電網(wǎng)無功和諧波控制帶來困難。分布式新能源、微電網(wǎng)、電動汽車大規(guī)模接入，系統(tǒng)運行特征由潮流從電網(wǎng)到用戶的單向流動模式向雙向互動轉(zhuǎn)變，系統(tǒng)控制的復(fù)雜性大幅增加。
五、政策和市場設(shè)計的挑戰(zhàn)。
近年來，新能源開發(fā)成本持續(xù)下降，但與常規(guī)電源相比，成本依然偏高，新能源比例較大的國家普遍存在補貼數(shù)額巨大和終端用戶電價持續(xù)上漲的壓力。中國也不例外，目前新能源補貼已出現(xiàn)資金缺口，省間壁壘嚴重制約資源優(yōu)化配置，火電參與調(diào)峰、儲能技術(shù)發(fā)展、電力負荷參與系統(tǒng)調(diào)節(jié)的有效價格激勵機制尚沒有形成，棄風、棄光問題突出，政策和市場設(shè)計的精準性有待提升。
能源轉(zhuǎn)型的深入推進，對電網(wǎng)的功能作用、運行方式提出了前所未有的考驗，迫切需要推進傳統(tǒng)電力系統(tǒng)換代升級?；谖覀兊难芯亢蛯嵺`，我認為，未來的電力系統(tǒng)，在功能上將向能源互聯(lián)網(wǎng)演進，在技術(shù)上將向新一代電力系統(tǒng)升級。
3、新一代電力系統(tǒng)發(fā)展方向
與傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)相比，新一代電力系統(tǒng)的物理特性、設(shè)備基礎(chǔ)、運行特征、控制方式都將發(fā)生根本改變，具有廣泛互聯(lián)、智能互動、靈活柔性、安全可控、開放共享五個方面特征。
廣泛互聯(lián)
是指系統(tǒng)規(guī)模大、接入主體多，電網(wǎng)成為資源大范圍優(yōu)化配置平臺。電力系統(tǒng)接入主體更加多樣化，分布式電源、微電網(wǎng)、儲能、電動汽車等大量新型用能設(shè)備大量接入；電網(wǎng)、信息網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)深度融合，網(wǎng)絡(luò)跨地域、跨領(lǐng)域互聯(lián)，能夠?qū)崿F(xiàn)大范圍的能源互濟供應(yīng)。
智能互動
是指系統(tǒng)具備高度智慧化和交互性，電力生產(chǎn)、消費與電力市場緊密融合?！按笤莆镆啤焙腿斯ぶ悄芗夹g(shù)得到廣泛應(yīng)用，電力系統(tǒng)全環(huán)節(jié)具備智能感知能力、實時監(jiān)測能力、智能決策水平。發(fā)電和用戶的雙向選擇權(quán)放開，發(fā)電側(cè)與售電側(cè)各主體在電力市場中廣泛參與、充分競爭，用戶通過經(jīng)濟政策或價格信號，實現(xiàn)主動負荷需求響應(yīng)。
靈活柔性
是指系統(tǒng)具有強大的適應(yīng)性和抗干擾能力，新能源消納水平顯著提升。儲能、虛擬同步機、大功率電力電子器件、柔性輸電等新技術(shù)、新設(shè)備廣泛應(yīng)用，系統(tǒng)的靈活性和適應(yīng)性顯著提升。源隨荷動、荷隨網(wǎng)動，源網(wǎng)荷實現(xiàn)聯(lián)動，電網(wǎng)運行的彈性顯著增強。
安全可控
是指系統(tǒng)具有高度穩(wěn)定性和可靠性，電網(wǎng)安全可控能控。電網(wǎng)預(yù)防和抵御事故風險的能力顯著提升，降低大面積停電風險。交流與直流、各電壓等級電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展，主網(wǎng)、配電網(wǎng)效率效益和供電可靠性雙提升。網(wǎng)絡(luò)信息加密技術(shù)普及，電力系統(tǒng)信息安全防護水平顯著增強。
開放共享
是指系統(tǒng)具有高度開放性和共享度，電網(wǎng)成為綜合能源服務(wù)平臺。電力、燃氣、熱力、儲能等資源，通過電網(wǎng)實現(xiàn)互聯(lián)互通，能源綜合利用效率得到優(yōu)化?；ヂ?lián)網(wǎng)理念貫穿各類用電業(yè)務(wù)，形成透明開放的服務(wù)網(wǎng)絡(luò)。支撐分布式能源、各類用能設(shè)備友好接入。
構(gòu)建新一代電力系統(tǒng)，技術(shù)創(chuàng)新是關(guān)鍵，需要在以下五個方面重點突破。
一是堅強的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。這是構(gòu)建新一代電力系統(tǒng)的基礎(chǔ)。從世界范圍看，加強電網(wǎng)互聯(lián)互通、擴大聯(lián)網(wǎng)規(guī)模，是很大國家實現(xiàn)能源資源大范圍優(yōu)化配置、推進能源清潔轉(zhuǎn)型的戰(zhàn)略性選擇。目前，歐洲已建成統(tǒng)一同步電網(wǎng)，可以實現(xiàn)新能源在各國互濟消納，為適應(yīng)風電、太陽能大規(guī)模發(fā)展的需要，歐盟計劃到2030年將各國的跨國輸電容量再增加一倍。中國國家電網(wǎng)到2035年的跨區(qū)輸電規(guī)模將從目前的1.9億千瓦進一步提高到3.8億千瓦，10多個特高壓直流群接入東中部地區(qū)，需要加快發(fā)展特高壓交流輸電，構(gòu)建堅強的送、受端同步電網(wǎng)，解決大直流帶來的潮流匯集與疏散安全問題。
二是綜合安全防御體系。加快發(fā)展更快、更強、廣域、智能的大系統(tǒng)控制技術(shù)，對電網(wǎng)故障的實時跟蹤分析將從分鐘級提升為秒級、毫秒級，安全防御體系向電源側(cè)、用戶側(cè)深度延伸，電源側(cè)重點提高集群控制的靈活性，用戶側(cè)重點提高分散控制的精確性。電網(wǎng)環(huán)節(jié)要加快發(fā)展柔性交、直流輸電，增強電力系統(tǒng)靈活調(diào)節(jié)能力。電網(wǎng)調(diào)度朝著高度智慧化方向發(fā)展，具備全網(wǎng)狀態(tài)感知能力、自適應(yīng)巡航能力，成為新一代電力系統(tǒng)的智能中樞，保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。
三是快速平衡調(diào)節(jié)能力。新一代電力系統(tǒng)的頻率調(diào)節(jié)與無功調(diào)節(jié)將朝著快速、動態(tài)、深度、精準方向發(fā)展。頻率調(diào)節(jié)方面，重點是推動傳統(tǒng)火電、核電機組增強深度調(diào)峰能力，加快發(fā)展新能源機組調(diào)頻技術(shù)和大規(guī)模電池儲能技術(shù)。無功調(diào)節(jié)方面，重點利用調(diào)相機、FACTS、柔性直流、儲能等動態(tài)無功裝置建立主網(wǎng)虛擬無功電源群。要加快發(fā)展精準負荷控制技術(shù)，支持電動汽車、分布式電源、微電網(wǎng)以及各類智能用電裝置參與系統(tǒng)平衡調(diào)節(jié)，實現(xiàn)源-網(wǎng)-荷-儲協(xié)調(diào)互動。
四是新能源友好并網(wǎng)。在新一代電力系統(tǒng)中，新能源機組應(yīng)當朝著更高效、更友好、更經(jīng)濟方向發(fā)展。一方面要加快發(fā)展大容量風機、更高轉(zhuǎn)化效率的光伏發(fā)電。另一方面，大力提升新能源機組涉網(wǎng)性能，使其逐步接近常規(guī)機組，重點要提高新能源機組的頻率、電壓耐受能力，加快發(fā)展虛擬同步機技術(shù)，主動支撐電網(wǎng)頻率、電壓穩(wěn)定。同時，要大力發(fā)展高精度電力氣象預(yù)測技術(shù)，實現(xiàn)新能源電站集群控制，推進電網(wǎng)友好型風電場和太陽能電站建設(shè)。
五是基礎(chǔ)理論和新一代仿真?；A(chǔ)理論方面，重點要研究電力電子化系統(tǒng)、交直流混聯(lián)系統(tǒng)的穩(wěn)定基礎(chǔ)理論。在新一代仿真方面，隨著能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的深入推進，系統(tǒng)仿真的領(lǐng)域要從電力領(lǐng)域向能源領(lǐng)域拓展，仿真的方法從電磁暫態(tài)+機電暫態(tài)仿真向電磁暫態(tài)+小步長仿真轉(zhuǎn)變，建設(shè)更高精度、更快速度、更強功能的仿真平臺。
推動能源清潔低碳轉(zhuǎn)型是世界各國普遍選擇，“再電氣化+新一代電力系統(tǒng)”是轉(zhuǎn)型的重要路徑。中國國家電網(wǎng)公司愿意與國內(nèi)外同行加強技術(shù)交流與合作，共同解決構(gòu)建新一代電力系統(tǒng)面臨的各種難題，為全球能源轉(zhuǎn)型、促進人類社會可持續(xù)發(fā)展作出積極貢獻。
