強化系統(tǒng)本質(zhì)安全 持續(xù)保障穩(wěn)定運行

中國工程院院士?舒印彪

　　習近平總書記強調(diào)，能源保障和安全事關(guān)國計民生，是須臾不可忽視的“國之大者”。黨中央提出“雙碳”目標以來，各行各業(yè)迅速行動，積極推動建設清潔低碳、安全充裕、經(jīng)濟高效、供需協(xié)同、靈活智能的新型電力系統(tǒng)，電力系統(tǒng)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)、運行機理、功能形態(tài)等發(fā)生深刻復雜變化，面臨電力保供與系統(tǒng)穩(wěn)定兩大安全挑戰(zhàn)。一方面，電源結(jié)構(gòu)由可控連續(xù)出力的煤電裝機占主導向強不確定性、弱可控出力的新能源發(fā)電裝機占主導轉(zhuǎn)變，新能源出力“靠天吃飯”，對電力保障支撐能力弱，同時未來較長一段時期內(nèi)電力消費仍將剛性增長，負荷特性由剛性、純消費型向柔性、生產(chǎn)與消費兼具型轉(zhuǎn)變，發(fā)電和負荷隨機性、波動性增強，電力供需形勢日趨復雜，供應安全面臨長期壓力。另一方面，新能源、直流等大量替代常規(guī)機組，電動汽車、分布式能源、儲能等交互式用能設備廣泛應用，電力系統(tǒng)呈現(xiàn)高比例可再生能源、高比例電力電子設備的“雙高”特征，系統(tǒng)轉(zhuǎn)動慣量和支撐能力下降，抗擾動能力弱，故障特性和連鎖反應更加復雜，系統(tǒng)安全運行面臨挑戰(zhàn)。

　　國家發(fā)展改革委、國家能源局、國家數(shù)據(jù)局印發(fā)《加快構(gòu)建新型電力系統(tǒng)行動方案（2024—2027年）》（以下簡稱《行動方案》），提出9大專項行動，其中“電力系統(tǒng)穩(wěn)定保障行動”聚焦系統(tǒng)兩大安全問題，從源、網(wǎng)、荷、技術(shù)四方面，明確了下階段新型電力系統(tǒng)安全保障總體要求和重點任務，為各地區(qū)和能源電力行業(yè)進一步夯實系統(tǒng)穩(wěn)定運行的物理基礎(chǔ)，提供了重要的指導作用。

　　從電網(wǎng)側(cè)看，要優(yōu)化加強主網(wǎng)架，打造清潔能源優(yōu)化配置平臺。推進能源清潔低碳轉(zhuǎn)型，關(guān)鍵是加快發(fā)展非化石能源，尤其風電、太陽能發(fā)電等新能源。我國95%左右的非化石能源主要通過轉(zhuǎn)化為電能加以利用。電網(wǎng)連接生產(chǎn)和消費，是保障電力送得出、用得好的關(guān)鍵平臺，是電力系統(tǒng)安全運行的物理基礎(chǔ)，是構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的核心環(huán)節(jié)。隨著我國電力需求的快速增長和能源結(jié)構(gòu)的加速轉(zhuǎn)型，電網(wǎng)局部地區(qū)還存在薄弱環(huán)節(jié)，骨干網(wǎng)架的脆弱性和控制復雜程度顯著增加，大電網(wǎng)的優(yōu)化配置資源能力仍需進一步增強?！缎袆臃桨浮诽岢隽藘?yōu)化加強電網(wǎng)主網(wǎng)架，補齊結(jié)構(gòu)短板，保障電力可靠供應和新能源高質(zhì)量發(fā)展的總體要求。一方面要完善電力規(guī)劃機制。目前電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)統(tǒng)一規(guī)劃還不夠，尤其是電源與電網(wǎng)、新能源與常規(guī)電源、新能源與調(diào)節(jié)電源的發(fā)展協(xié)同性不足，影響系統(tǒng)整體效率。要協(xié)調(diào)政府主管部門、電網(wǎng)企業(yè)、發(fā)電企業(yè)等建立溝通機制，科學統(tǒng)籌制定新增電源裝機規(guī)模、結(jié)構(gòu)、布局和建設時序，加強源網(wǎng)荷儲協(xié)同規(guī)劃，強化規(guī)劃方案安全穩(wěn)定和供電充裕性的系統(tǒng)性論證，提升規(guī)劃方案的適應性與安全性。另一方面要持續(xù)補強特高壓交直流網(wǎng)架。當前電網(wǎng)還存在強直弱交問題，交直流發(fā)展協(xié)調(diào)性不足，影響系統(tǒng)整體安全，也不利于輸電能力的發(fā)揮。要完善區(qū)域特高壓交流主網(wǎng)架，優(yōu)化500千伏網(wǎng)架，實現(xiàn)區(qū)域內(nèi)各500千伏分區(qū)電力余缺互濟。加快特高壓直流（含柔性直流）建設，提高沙戈荒等能源基地外送支撐能力和受端負荷中心電力供應能力。結(jié)合交流網(wǎng)架承載能力，合理控制同送同受直流群規(guī)模。此外，要提升電網(wǎng)抵御自然災害能力。近年來極端天氣、自然災害頻發(fā)，影響電力系統(tǒng)安全運行，影響新能源發(fā)電支撐能力和電力尖峰負荷，供需不穩(wěn)定性不確定性增加。要在自然條件惡劣、密集通道、同一氣象帶、凍雨覆冰等區(qū)域，針對重點區(qū)段、重點部位提升桿塔、地線等輸變電設備的差異化設計，提升工程可靠性和抵御災害能力。同時，深化極端情況下的供需平衡分析，及時提出保供措施建議。

　　從電源側(cè)看，要提升新主體涉網(wǎng)性能，提高對系統(tǒng)穩(wěn)定運行的支撐能力。電動汽車、新型儲能等主體快速發(fā)展，各類新型主體涉網(wǎng)性能差異化明顯，弱抗擾動性和弱支撐性對于系統(tǒng)穩(wěn)定運行帶來極大風險。未來新能源成為供給主體，負荷側(cè)新要素不斷涌現(xiàn)，必須提升涉網(wǎng)性能，增強對電力保供和運行安全的支撐能力，推動公平承擔安全和成本責任?！缎袆臃桨浮诽岢隽酥菩抻喯嚓P(guān)標準與管理要求，提高新型主體涉網(wǎng)性能、加強入網(wǎng)檢測的重點工作舉措。一方面要強化技術(shù)與標準引領(lǐng)。充分發(fā)揮標準對于新技術(shù)發(fā)展的指導作用，深化集中式/分布式新能源、新型儲能、電動汽車充電基礎(chǔ)設施等新型主體接入電力系統(tǒng)的交互影響研究，構(gòu)建新型主體并網(wǎng)標準體系，加快推進相關(guān)標準制修訂。另一方面要加強新型主體并網(wǎng)檢測。新型主體涉及眾多生產(chǎn)廠家海量型號，嚴把設備入網(wǎng)關(guān)是保障其涉網(wǎng)性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。需要明確新型主體并網(wǎng)檢測流程、檢測技術(shù)標準、檢測資質(zhì)要求，持續(xù)完善新型儲能、電動汽車充換電設施接入電網(wǎng)檢測手段。此外，要壓實新型主體并網(wǎng)管理責任。當前新型主體并網(wǎng)尚未形成明確的安全管控責任邊界。亟需落實電網(wǎng)企業(yè)、相關(guān)業(yè)主、設備制造單位在新型主體并網(wǎng)運行管理全流程中的職責，構(gòu)建集型式試驗、到貨抽檢、電站調(diào)試、并網(wǎng)檢測、建模仿真、運行維護與評價為一體的新型主體安全與質(zhì)量全流程管控體系。

　　從新技術(shù)看，要推進構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)應用，提升系統(tǒng)整體安全效率水平。沙戈荒風光基地大都分布在遠離主網(wǎng)的無人區(qū)或少人區(qū)，本地支撐較為薄弱；受端負荷中心多直流饋入替代同步發(fā)電機，常規(guī)電源裝機不足，“空心化”問題突出，系統(tǒng)調(diào)頻和動態(tài)無功支撐能力減弱。構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)對于電網(wǎng)送端“沙戈荒”高比例新能源地區(qū)、受端“空心化”地區(qū)均有廣泛的應用需求?！缎袆臃桨浮诽岢鲆槍ο到y(tǒng)運行需求應用構(gòu)網(wǎng)型控制技術(shù)，提升電網(wǎng)支撐能力的總體要求。一方面要因地制宜配置構(gòu)網(wǎng)型設備。構(gòu)網(wǎng)型設備控制策略與參數(shù)的靈活性使其可以適用于多場景穩(wěn)定問題。要明確不同地區(qū)電網(wǎng)運行的主要矛盾，在沙戈荒等高比例新能源外送地區(qū)可配置構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)設備抑制暫態(tài)過電壓，在負荷中心可配置構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)設備提升系統(tǒng)短路容量，在弱交流電網(wǎng)可試點配置構(gòu)網(wǎng)型設備提升保供能力和有功快速調(diào)節(jié)能力。另一方面要加強對構(gòu)網(wǎng)型設備的技術(shù)風險管控。構(gòu)網(wǎng)型設備各廠家性能差異大，設備與系統(tǒng)間不協(xié)調(diào)可能存在弱阻尼振蕩等穩(wěn)定運行風險。要積極、穩(wěn)妥地推動構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)試點落地應用，依據(jù)實際應用效果，加快推動一批構(gòu)網(wǎng)型設備技術(shù)標準，規(guī)范構(gòu)網(wǎng)型設備支撐能力要求。此外，要完善支持構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)應用的機制建設。目前，構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)快速發(fā)展，但相關(guān)配套機制較為滯后。要進一步健全適應構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)主體開展交易和調(diào)度的基本規(guī)范，完善電力輔助服務市場產(chǎn)品體系、準入條件、交易方式和補償標準，體現(xiàn)構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)主動支撐電網(wǎng)電壓、頻率、功角穩(wěn)定和新能源配置消納的多維度價值。

　　從負荷側(cè)看，要持續(xù)提升電能質(zhì)量，適應新型負荷的隨機性波動性。大量電力電子逆變器主導的新型負荷持續(xù)接入電網(wǎng)，負荷特性多變，對于電力系統(tǒng)電能質(zhì)量管理提出了更高挑戰(zhàn)。同時，隨著分布式新能源快速發(fā)展，新型用能形式不斷涌現(xiàn)，配電網(wǎng)有源化特征明顯，局部區(qū)域電壓越限、設備反向重過載等問題突出。《行動方案》提出了壓實各方電能質(zhì)量管理責任，加強電能質(zhì)量常態(tài)化管理的總體工作部署。一方面要攻關(guān)新型電力系統(tǒng)電能質(zhì)量問題防治技術(shù)。當前防治技術(shù)主要針對單一干擾源，對于多電力電子裝備耦合帶來的電能質(zhì)量問題手段不足。要組織電力行業(yè)科研院所開展新能源、電力電子設備大規(guī)模接入后電壓越限、寬頻振蕩及諧波綜合防治技術(shù)研究，研制諧波/振蕩抑制裝置，提升電網(wǎng)電能質(zhì)量水平。另一方面要構(gòu)建新型電力系統(tǒng)電能質(zhì)量技術(shù)標準體系。當前電能質(zhì)量相關(guān)標準對于新型主體并網(wǎng)下電能質(zhì)量評估適應性方面尚需完善。需要修訂電壓偏差、諧波等電能質(zhì)量指標限值標準，分行業(yè)細化電能質(zhì)量評估標準。此外，要壓實電能質(zhì)量管理各方責任。加強發(fā)電、用電設備電能質(zhì)量特性檢測認證，壓實發(fā)電企業(yè)、電網(wǎng)企業(yè)和電力用戶在電能質(zhì)量管理中的主體責任，遵循“誰干擾，誰治理”的原則及時處理電能質(zhì)量問題，建立常態(tài)化管控機制和規(guī)范化流程。

　　總的來看，《行動方案》對加快推動新型電力系統(tǒng)穩(wěn)定保障工作作出了系統(tǒng)部署，提出的各項行動舉措務實有力，為實現(xiàn)我國能源加速轉(zhuǎn)型背景下電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行奠定了堅實基礎(chǔ)。

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