微信客服
微信公众号
近日，2023年中国电机工程学会年会在南京召开。年会自2002年设立以来已成功举办了21届，是我国能源与电力领域最具影响力的年度学术盛会。本次年会由中国电机工程学会主办，国家电网有限公司、中国华电集团有限公司、中国广核集团有限公司联合主办。
国家电网公司副总经理陈国平在此次年会上做了题为《关于电力系统转型过程中有关问题的思考》的主旨报告。
电力系统转型带来的变化
经过一百多年的发展 , 以交流电技术为基础的电力系统成为全球最大的人工动态系统。随着能源电力清洁转型、新能源的快速发展，电源结构也开始了深度调整。直流输电、FACTS等电力电子技术广泛应用，使电力系统的设备基础发生了重大变化。
“从电源结构看，新能源占比在不断提高。中国电网是目前新能源发展最快、装机规模最大的电力系统，新能源装机规模居世界第一位，局部富集地区装机占比超过40%。预计到2023年年底，全国的新能源装机将会达到十个亿——这主要是指风和光。预计到‘十四五’末，新能源将超7亿千瓦。”陈国平介绍道。
资料显示，2019年国家电网公司范围内可再生能源装机占比、可再生能源电量占比分别为37%、24%; 根据国家发改委发布的《中国可再生能源展望2019》，到2025年，上述两个数据在国家电网公司范围内将达到53%、35%，2035年将增至74%、58%。
“从电网结构看，跨区跨省的通道规模在快速增长。国家电网公司经营区跨省跨区的送电能力达到了3.5个亿；从负荷特点看，现在是产销并存、多元互动的趋势在加剧。特别是分布式快速发展，预计全国分布式光伏的装机在今年年底将达到2.5个亿，主要集中在山东、河南、河北、江苏和浙江等省份。电动汽车等新型负荷的不断涌现也使得配电网形态发生了重大变化；从储能发展看，各类储能正在加速改变传统的平衡模式，抽蓄装机载运5000万，在建1.2个亿。预计到‘十五五末’，国家电网公司经营区的抽蓄装机可能会超过一个亿。”
“从新能源开发模式看，‘一西一东’西边三个桩在往西移，从东边看，海上风电也会加快开发；从运营模式看，新能源开发利用出现新业态、新形式，比如水光一体、风光火一体等多能互补模式。同时，平台经济的发展也催生了虚拟电厂、微电网和负荷聚合商等新形态；从技术的发展看，新技术、新装备的应用不断突破，大容量柔性直流、大容量风机、构网型设备，有构网型风光、构网型储能等电子装备也不断突破。包括先进的核电、水电，还有最近几年快速发展的调相机、变速抽蓄等也持续在升级。”陈国平从电网结构、负荷特点、储能发展、新能源开发模式、运营模式、技术发展等方面进一步介绍了电力系统的转型变化。他认为，在新型电力系统转型过程中，系统的结构、形态、功能和技术正在重构新型电力系统，各类变化带来的影响最终也会集中到电力系统的运行环节。
关于平衡和安全的问题
平衡问题和安全问题是现在需要关注的两大问题。关于平衡问题，陈国平说：“实时平衡是电力系统的技术特征。目前，电力供应的保障和清洁能源的消纳是当前平衡问题的两个焦点。今后很长一段时间电力负荷因电能替代还会出现刚性增长，而新能源的大幅度波动又将对系统提出更高的调节要求。负荷特性和新能源出力不匹配将导致电力的供应保障问题和清洁能源消纳问题并存。这是在转型期面临的平衡问题挑战。”
储能本质上是为电力平衡提供调节手段，储能的规模化应用也是解决新型电力统平衡问题的重要途径。不可否认，电网的大范围资源优化配置，在解决发动电空间的不平衡、实现时间上的互济方面发挥了重要作用，特别是在大电网清洁能源的消纳中，这种作用非常明显。“现在还出现了多能互补、产销一体等新的经营形态，也出现了一些局部平衡的模式。”陈国平说，“我们在关注平衡问题的同时还要关注电网的安全问题，安全、稳定始终是电力系统正常运行和可靠供电的基础，也应该是转型发展的基础和保障。未来较长时间内，电力系统仍以交流电技术为基础。但随着转型的深化，我们认为交流电力系统的稳定问题仍然存在，而且会更复杂。特别要解决好转型期，交流电力系统的功角、频率和电压问题。”
陈国平进一步解释道：“我为什么要先讲平衡问题？因为平衡问题处理不好，会给电力系统带来功角、电压和频率调整等问题。因此，我们必须准确把握好转型情况下电力系统的稳定问题，这也是构建新型电力系统的一个重要基础。安全问题是一个系统性问题，从全系统角度看，是源网荷储相互作用的结果。解决好平衡的问题，就必须重视安全问题。”陈国平在现场举例说明了平衡和安全的关系：“从直流的受端看，大量的直流馈入到受端电网，在电力和电量上替代了大量的交流同步发电机。但本身受端电网还是交流的电力系统，同步的惯量问题、调频和动态支撑能力不足等问题会导致直流的连锁故障反应，从而降低整个系统的稳定水平；再比如关于柔性直流组网，柔性直能组网很好地解决了局部新能源的友好接网，但电流的消纳需要柔性直流组建的直流网仍要并入到交流电网，实际上也是大电网的一部分。给交流电网注入的是大规模的有功功率，带来的平衡问题和安全问题也需要引起高度重视。”
谈及水风光一体化运营模式，陈国平指出：“一体化的运营不是简单的局部平衡问题。从系统上讲，各类电源均要参与系统故障期间的暂态响应。从全局的平衡上看，水电是系统重要的调节资源，水电的发展规划和运行不仅仅是为了解决局部风光的消纳问题，它一定要参与系统的调解。所以，水光互补理念很好，但从本质上讲，还有很多科学问题有待深入思考。”
关于科学构建新型电力系统的一些思考
2023年11月初，国家能源局组织召开了新形势下全国电力系统安全稳定工作会议，国家能源局和发改委也出台了《关于新形势下电力系统安全稳定工作的意见》，旨在解决平衡问题的同时系统性地解决安全问题。
陈国平说：“储能实际上是电力电量在时间上的平移，大规模的储能上来后，一定要走构网型的发展方式。只有这样，让储能通过电力电子的变换能够在频率电压方面提供支撑，这是构建新型电力系统时应该思考的问题；对于抽蓄机组也应该提出新标准。一般抽蓄机组利用小时数也就2000~3000小时，当大量的风光上来之后，电压问题怎么办？在标准上是不是可以引导抽蓄机组具备调相功能？这样实际上解决的是电力系统P和Q的问题。这些问题在《新形势下电力系统安全稳定工作的意见》中都有描述。希望我们在电力系统的发展规划和运营方面，将电力系统稳定工作意见所确定的原则作为我们思考构建新型电力系统的根本。”
陈国平总结道：“应对客观存在的变化，必须从系统的角度思考现代电力系统的重构问题。按照交流电力系统的基本原理和技术规律，构建科学合理的电源结构和电网结构，从而实现现代电力系统自身发展的重构、认知体系的重构、控制体系的重构、故障防御体系的重构。我们应遵循系统的要求研发和应用先进电力技术装备，从而实现现代电力系统的科学发展和运行协调。
（本文未经报告人审核）
0 条