中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：二氧化碳排放不斷增加，氣候變暖日益加劇，是當(dāng)今國際社會(huì)共同面對(duì)的重大挑戰(zhàn)，已深刻影響到人類的生存與發(fā)展。數(shù)據(jù)顯示，2024年全球平均氣溫較工業(yè)化前（1850~1900年）上升1.55攝氏度。當(dāng)前，綠色低碳發(fā)展已成為全球共識(shí)，多國及國際組織出臺(tái)了中長(zhǎng)期清潔能源發(fā)展規(guī)劃。我國也提出了明確發(fā)展目標(biāo)：二氧化碳排放力爭(zhēng)2030年前達(dá)到峰值，力爭(zhēng)2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。
作為碳減排的“主戰(zhàn)場(chǎng)”，我國能源活動(dòng)碳排放中電力行業(yè)占比達(dá)40%左右。同時(shí)，隨著電能替代的深入推進(jìn)，電力系統(tǒng)還將承接工業(yè)、交通、建筑等領(lǐng)域轉(zhuǎn)移的碳排放，電源結(jié)構(gòu)的清潔化轉(zhuǎn)型勢(shì)在必行。新能源的清潔低碳優(yōu)勢(shì)是實(shí)現(xiàn)減排目標(biāo)、應(yīng)對(duì)氣候變化的重要支撐。且由于我國油氣對(duì)外依存度高，大力發(fā)展新能源也是破解能源安全難題的重要舉措。
在國家有關(guān)政策的大力支持下，我國新能源發(fā)展取得了舉世矚目的成就。2024年，我國新能源新增裝機(jī)容量突破3億千瓦，超過全球新增裝機(jī)的一半。截至2024年底，總裝機(jī)容量達(dá)14.1億千瓦，占全國發(fā)電總裝機(jī)比重升至42%。2025年6月底，全國新能源裝機(jī)容量進(jìn)一步增至16.72億千瓦，超過火電成為我國第一大電源。
但與此同時(shí)，隨著新能源滲透率不斷增加，部分電網(wǎng)新能源發(fā)電滲透率已接近或超過50%，對(duì)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行和電力可靠供應(yīng)的影響日益突出，電力系統(tǒng)清潔轉(zhuǎn)型正面臨多重挑戰(zhàn)。
首先是基礎(chǔ)理論方面的三大挑戰(zhàn)：一是系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行理論。新能源高比例接入導(dǎo)致常規(guī)電源占比下降，維持系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量持續(xù)降低（Tm-Te-Td=J×dω/dt），低慣量、低阻尼、弱電壓支撐等問題凸顯，系統(tǒng)抗干擾能力下降。傳統(tǒng)電力系統(tǒng)穩(wěn)定理論難以適應(yīng)“雙高”（高比例新能源、高比例電力電子設(shè)備）系統(tǒng)特性。二是發(fā)用同時(shí)完成的鐵律。大規(guī)模儲(chǔ)能在電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的接入，改變了傳統(tǒng)“發(fā)、輸、用”同時(shí)完成且無法大規(guī)模儲(chǔ)存的鐵律，系統(tǒng)平衡與調(diào)度理論面臨重構(gòu)。三是配電網(wǎng)進(jìn)入有源化轉(zhuǎn)型期。大量分布式電源（含微電網(wǎng)、虛擬電廠等）的接入，推動(dòng)傳統(tǒng)“單向潮流、無源受電”的配電網(wǎng)向“雙向潮流、有源互動(dòng)”轉(zhuǎn)變，面臨電壓調(diào)節(jié)難度增加、保護(hù)系統(tǒng)適應(yīng)性不足、電能質(zhì)量惡化、可靠性管理復(fù)雜等多維度挑戰(zhàn)。
在運(yùn)行層面也面臨三大挑戰(zhàn)：一是電網(wǎng)調(diào)節(jié)難度持續(xù)加大。電網(wǎng)負(fù)荷變化規(guī)律性強(qiáng)，用電高峰、低谷明顯。但新能源出力具有隨機(jī)性、波動(dòng)性和間歇性，且預(yù)測(cè)難度大，常規(guī)電源不僅要跟蹤負(fù)荷變化，還需平衡新能源波動(dòng)，大幅增加了電網(wǎng)平衡壓力。二是電力可靠供應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)上升。隨著新能源逐漸成為主力電源，其“大裝機(jī)小電量”“極熱無風(fēng)”和“傍晚無光”的特性愈發(fā)突出，與電網(wǎng)連續(xù)運(yùn)行、實(shí)時(shí)平衡的要求不匹配，對(duì)保障電力穩(wěn)定供應(yīng)提出了新課題。如2024年1月寒潮期間，東北電網(wǎng)新能源出力降至10%左右。三是電力系統(tǒng)的穩(wěn)定形態(tài)更加復(fù)雜。新能源、直流輸電、FACTS以及變頻器、儲(chǔ)能設(shè)備的廣泛應(yīng)用，使得發(fā)電、輸電、用電各環(huán)節(jié)電力電子設(shè)備占比不斷提高，傳統(tǒng)電力系統(tǒng)進(jìn)入大規(guī)模電力電子化新時(shí)代。由于電力電子裝置的快速響應(yīng)特性，在傳統(tǒng)同步電網(wǎng)以工頻為基礎(chǔ)的穩(wěn)定問題之外，出現(xiàn)了中頻帶的新問題。
面對(duì)能源轉(zhuǎn)型的諸多挑戰(zhàn)，一方面要強(qiáng)化基礎(chǔ)理論研究：一是“雙高”電力系統(tǒng)穩(wěn)定理論。研究低慣量或無慣量電力系統(tǒng)廣域同步穩(wěn)定機(jī)理，探索建立“樂隊(duì)理論”（所有新能源電源像不同的樂器演奏者一樣跟隨樂隊(duì)指揮，同步演奏音樂）等創(chuàng)新體系（首次提出）。目前重點(diǎn)要攻關(guān)構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)，提升新能源與儲(chǔ)能的主動(dòng)快速功率支撐與電壓暫態(tài)支撐能力。二是完善調(diào)度平衡體系。在“統(tǒng)一調(diào)度、分級(jí)管理”原則下，建立“統(tǒng)一平衡+分散平衡”相結(jié)合的新電網(wǎng)運(yùn)行機(jī)制，適應(yīng)源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化、虛擬電廠、微電網(wǎng)等新業(yè)態(tài)發(fā)展。三是深化新型配電網(wǎng)運(yùn)行理論研究。通過高精度感知（“四可”能力）、智能預(yù)測(cè)與優(yōu)化控制，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)從“被動(dòng)適應(yīng)”到“主動(dòng)掌控”的轉(zhuǎn)型；培育規(guī)范負(fù)荷聚合商、虛擬電廠以及源網(wǎng)荷儲(chǔ)等新型主體發(fā)展，協(xié)同支撐配電網(wǎng)安全運(yùn)行。
另一方面要加強(qiáng)運(yùn)行層面管理和技術(shù)研究：一是加強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)，為大規(guī)模新能源接入和大范圍資源優(yōu)化配置構(gòu)建堅(jiān)強(qiáng)的物理基礎(chǔ)。二是加快電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)資源建設(shè)。在加快傳統(tǒng)抽水蓄能電站建設(shè)的同時(shí)，深入推進(jìn)新型儲(chǔ)能建設(shè)。以電化學(xué)儲(chǔ)能為代表的新型儲(chǔ)能具備雙向毫秒級(jí)快速調(diào)控能力，在電力系統(tǒng)靈活性調(diào)節(jié)、緊急功率支撐、事故備用等方面作用突出，是應(yīng)對(duì)電力電量平衡與安全穩(wěn)定難題的有效手段。此外還要同步構(gòu)建負(fù)荷側(cè)的調(diào)節(jié)能力。三是保障電力可靠供應(yīng)。要充分發(fā)揮煤電在電力供應(yīng)和長(zhǎng)時(shí)調(diào)節(jié)方面的“壓艙石”作用，同時(shí)研究新型長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能，逐步替代煤電的長(zhǎng)時(shí)調(diào)節(jié)作用，保障電力的可靠供應(yīng)。四是加強(qiáng)儲(chǔ)能電站安全管理，包括電池、電器和消防安全，建立和完善儲(chǔ)能電站消防安全標(biāo)準(zhǔn)，樹立儲(chǔ)能電站全生命周期安全理念（覆蓋電池本體、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維等環(huán)節(jié)）。五是強(qiáng)化標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)與引領(lǐng)作用。落實(shí)新版《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》《風(fēng)電場(chǎng)接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定》及《電化學(xué)儲(chǔ)能電站接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》等標(biāo)準(zhǔn)，加快《構(gòu)網(wǎng)型變流器通用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》等標(biāo)準(zhǔn)制定。六是深化電力市場(chǎng)改革。結(jié)合國家發(fā)展改革委與國家能源局《關(guān)于深化新能源上網(wǎng)電價(jià)市場(chǎng)化改革促進(jìn)新能源高質(zhì)量發(fā)展的通知》，深入研究新能源和儲(chǔ)能系統(tǒng)參與電力系統(tǒng)調(diào)峰、調(diào)頻、備用等輔助服務(wù)市場(chǎng)的市場(chǎng)主體定位、價(jià)格形成機(jī)制和交易模式，逐步完善新能源和儲(chǔ)能商業(yè)模式。七是深化新型電力系統(tǒng)支撐技術(shù)研究。融合人工智能和5G等先進(jìn)技術(shù)，不斷完善新型電力系統(tǒng)自動(dòng)化系統(tǒng)功能，提高電力系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)動(dòng)支撐和保障能力。
在能源轉(zhuǎn)型的道路上，有機(jī)遇，也有挑戰(zhàn)，必須強(qiáng)基固本、守正創(chuàng)新、勇毅前行，破解新型電力系統(tǒng)面臨的問題與挑戰(zhàn)，著力構(gòu)建新型能源體系，保障“雙碳”目標(biāo)順利實(shí)現(xiàn)。
