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為貫徹落實黨中央和國務院的重大決策部署，南方電網(wǎng)結合實際情況以數(shù)字電網(wǎng)推動構建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，支持南方五省區(qū)及港澳地區(qū)實現(xiàn)碳達峰、碳中和目標，保障南方區(qū)域能源供應安全。在此前提下，筆者對新型電力系統(tǒng)的運行模式進行了一定思考，希望能拋磚引玉。
電力系統(tǒng)的組成架構、組成要素以及系統(tǒng)特性正在發(fā)生顯著變化。
我國的電力系統(tǒng)以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架，不同等級電壓協(xié)調。在新能源高占比電力系統(tǒng)中，為了適應不同地區(qū)、不同“源”與“荷”特點以及電網(wǎng)特點，儲能被認為是解決新能源發(fā)電不穩(wěn)定的最主要工具。目前儲能以多種形式在網(wǎng)側、源側與荷側進行配置，成為新型電力系統(tǒng)又一重要組成部分。截至2019年，我國的新型儲能累積裝機規(guī)模為2.1吉瓦，傳統(tǒng)的“源、網(wǎng)、荷”系統(tǒng)將轉變?yōu)?ldquo;源、網(wǎng)、荷、儲”系統(tǒng)。新能源、電動汽車、電解鋁、硅等接入電網(wǎng)本質上都是依賴于電力電子設備，規(guī)?；慕尤雽е码娋W(wǎng)的轉動慣量下降，抗擾動性能變弱，全系統(tǒng)抵御故障沖擊的能力也大大降低。新能源發(fā)電系統(tǒng)、儲能等采用集中式或分布式的方式接入電網(wǎng)的“源、網(wǎng)、荷”各端，使得“源”已經(jīng)不是傳統(tǒng)的“源”，“荷”也不是傳統(tǒng)的“荷”，各元素之間相互耦合融合。工業(yè)、建筑、交通三大領域終端用能電氣化水平將從目前的30%、30%和5%提升至2060年約50%、75%和50%。隨著電力系統(tǒng)組成元素增加，元素之間的交互耦合以及特性的變化，使得電網(wǎng)的規(guī)劃、設計、運行、控制變得更為復雜。
傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的“源隨荷動”運行模式將逐漸轉變?yōu)槎喾N要素參與的互動模式。
保持電力系統(tǒng)電量的瞬間平衡和穩(wěn)定(涉及電壓、頻率、功角等參數(shù))一直都是電力系統(tǒng)規(guī)劃、設計、運行的基本任務。傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中用電側的用電無法自由控制，因此，運行邏輯是“源隨荷動”，即用可控的發(fā)電來匹配用電的變化情況，并在實際運行過程中滾動調節(jié)，實現(xiàn)電力系統(tǒng)安全可靠運行。這一特性決定了必須要有充足、符合電網(wǎng)運行條件的電源。然而，以風電、光伏為代表的新能源具有波動性、隨機性、間歇性的特點，無法適應“源隨荷動”的基本要求，打破了傳統(tǒng)的穩(wěn)定運行機制。尤其高占比新能源的裝機容量，對于電力系統(tǒng)而言是史無前例的，傳統(tǒng)的運行模式已經(jīng)無法適應高占比新能源電網(wǎng)的運行需求。
因此，需要通過儲能、用戶側需求響應等多種要素參與到系統(tǒng)的運行調節(jié)環(huán)節(jié)中來，形成源網(wǎng)荷儲用等多種要素參與的新型互動模式。
數(shù)字化電網(wǎng)技術是支撐新型電力系統(tǒng)高效、穩(wěn)定運行的關鍵。
新型電力系統(tǒng)的“發(fā)、輸、變、配、用、儲”等設備的系統(tǒng)變化和功能調整體現(xiàn)為電力流、信息流、價值流的重新分配。物理層與信息層的高度融合，打通源網(wǎng)荷儲各環(huán)節(jié)信息，通過構建更加堅強的互聯(lián)互通網(wǎng)絡平臺，實現(xiàn)季節(jié)差互補、風光水火互調和跨地區(qū)、跨領域補償調節(jié)等效益。對于風、光新能源可以主動平抑波動，具備可調可控能力，提升主動支撐性能。需要依靠數(shù)字化電網(wǎng)技術，高效、有序地調控各類資源，使其穩(wěn)定、可靠運行，實現(xiàn)信息化、智慧化、互動化；由部分感知、單向控制、計劃為主轉變?yōu)楦叨雀兄?、雙向互動和智能高效，使電網(wǎng)具備超強感知能力、智慧決策能力和快速執(zhí)行能力。
新型電力系統(tǒng)包含了“發(fā)、輸、變、配、用、儲”各環(huán)節(jié)高度耦合的物理系統(tǒng)和與之相適應的信息系統(tǒng)，通過科學化、制度化、規(guī)范化的管理來實現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定高效運行。
>>鏈接：構建新型電力系統(tǒng)的展望：
以新能源為主體的理解
以新能源為主體不能簡單地理解為全部能源都是新能源，而是需要因地制宜。如云南地區(qū)水電資源較為豐富，可以考慮風、光、水等多種能源的合理配置，在優(yōu)先考慮無碳、低碳能源使用的同時，根據(jù)低碳發(fā)展階段平衡安全、經(jīng)濟等各方面的考慮，選擇最佳的以新能源為主體的多元電源組合系統(tǒng)。從而減少對煤炭、天然氣等碳基能源發(fā)電的消耗與進口能源的依賴，盡可能多地高效開發(fā)、轉化利用本土各類型清潔能源用于發(fā)電。
靈活資源的優(yōu)化配置
隨著新能源大規(guī)模、高比例的廣泛接入以及負荷側高度的電氣化水平，電網(wǎng)需要具備良好的靈活資源配置能力，以此解決新能源的不確定和負荷的聯(lián)動問題。在云南地區(qū)，抽水蓄能電站以及大型工業(yè)負荷的需求響應均可以作為很好的靈活資源，但是在實際中如何合理、合規(guī)地調節(jié)靈活資源，需要技術和政策的支撐。針對靈活資源的調節(jié)機制和價格機制仍然處于空白，有待深入地探索和研究。
高效協(xié)調的多元互動
需要確保電能“質”和“量”兩方面的要求。在新型電力系統(tǒng)建設過程中，由于隨機性高、波動性大的新能源發(fā)電大規(guī)模進入電力系統(tǒng)，電網(wǎng)、電力負荷、儲能設備等都將受到不同程度的影響，需要源網(wǎng)荷儲進行聯(lián)動，形成相輔相成、協(xié)同優(yōu)化的情況，從而更好地利用資源、提高用能的安全性和經(jīng)濟性。此外，構建新型電力系統(tǒng)也不能僅僅依賴于電網(wǎng)，需要與其他形式的能源(例如燃氣、動力電池等)形成一定的耦合。
新型商業(yè)模式的探索
新型電力系統(tǒng)中大規(guī)模的、安全性高、經(jīng)濟性好的靈活調節(jié)資源和設備，由于市場化的空白尚未達到商業(yè)規(guī)模，使得靈活性資源未能有效發(fā)揮作用。因此，亟待政策和技術的突破，探索新型的商業(yè)模式，推動各類靈活資源的高效利用，促進儲能技術、電動汽車集群響應等技術實現(xiàn)商業(yè)化發(fā)展。
數(shù)字電網(wǎng)建設推動新型電力系統(tǒng)發(fā)展
通過數(shù)字電網(wǎng)的建設，發(fā)揮數(shù)字電網(wǎng)的基礎性、關鍵性、支撐性作用，實現(xiàn)“源、網(wǎng)、荷、儲、用”等多個環(huán)節(jié)信息的連通，以此推動新型電力系統(tǒng)的發(fā)展。在以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)中，發(fā)電側實現(xiàn)“全面可觀、精確可測、高度可控”，電網(wǎng)側形成云邊融合的調控體系，用電側有效聚合海量可調節(jié)資源支撐實時動態(tài)響應，實現(xiàn)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行和資源大范圍優(yōu)化配置。
云南電網(wǎng)公司 翟蘇巍
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