提升新型電力系統規劃彈性日益迫切 微電網發展前景廣闊——訪西安交通大學副校長、電氣工程學院院長別朝紅

　　中國電器工業協會近日發布的報告顯示，預計到2030年，煤電裝機將達11.74億千瓦，占比達30.9%，發電量4.54萬億千瓦時，占比達42%;新能源裝機將達17億千瓦，占比達44.71%，發電量2.92萬億千瓦時，占比升至27%。到2060年，我國新能源裝機將達59億千瓦，發電量占比超60%，煤電占比僅約7%。那么，大規模新能源并網給現有電力系統帶來什么影響?電力規劃工作如何與構建新型電力系統的目標相匹配?保障電力系統安全穩定運行的關鍵是什么?電網彈性研究的重點又是什么?圍繞這些問題，記者近日采訪了西安交通大學副校長、電氣工程學院院長別朝紅。

　　電力系統“三高雙峰”特征漸顯

　　中國能源報：隨著新能源發電裝機規模日益增大，給電力系統帶來哪些挑戰?

　　別朝紅：新型電力系統具有高比例新能源接入、高比例電力電子設備接入、發電和用能高自由度，以及夏季、冬季雙用電高峰的“三高雙峰”特征，對電力系統安全穩定運行提出了新挑戰。

　　具體體現在：以不確定性電源為主導的新型電力系統靈活性需求增加，但隨著傳統電源被替代，常規靈活性資源減少，靈活調節能力不足，致使電力系統可靠運行受到威脅;間歇性可再生能源大規模并網，電網轉動慣量下降，使得電網安全穩定問題日益突出;隨著大量自動化信息化設備及電力電子裝置融入電網，電力系統結構和運行方式趨于復雜，運行風險增大;新能源的低抗擾性存在大規模脫網風險，引發連鎖反應后，將進一步惡化事故后果，尤其是極端事件造成的安全風險將更加突出。

　　中國能源報：保障新型電力系統安全穩定運行的關鍵是什么?

　　別朝紅：保障新型電力系統安全穩定運行的關鍵包括多個方面：要加強儲能規模化布局與應用，推動抽水蓄能多元化發展，推進源網荷各側新型儲能多應用場景發展，推動新型儲能與電力系統協同運行;要建設智慧化電力系統運行體系和適應新能源發展的新型調度運行體系，并推動電網智能升級，打造新型數字基礎設施，構建能源數字經濟平臺;要推動新型電力系統標準化工作，完善源網荷儲各環節相關標準，推動電力市場相關標準出臺，加強電力安全領域標準研究，切實保障電力系統安全穩定運行和電力可靠供應。

　　此外，還要積極發展數據挖掘、機器學習、人工智能等新興技術，提升新型電力系統規劃運行決策的效率和準確性。

　　電力規劃工作面臨諸多挑戰

　　中國能源報：新型電力系統給電力規劃工作帶來哪些新挑戰?合理規劃新能源與電力發展需要注意什么?

　　別朝紅：新型電力系統規劃主要面臨以下挑戰：

　　新型電力系統不確定性廣泛存在于各環節，供需由總量平衡向資源時空均衡轉化，這種本質特征的變化導致規劃的內在機理和外在邊界難以刻畫。同時，現有以充裕度為核心的確定性規劃難以應對供需平衡特征的變化，亟需開展新型電力系統特征變化對規劃的影響機理研究。

　　在不確定性電源的主導下，電力系統運行特性更加復雜多變，規劃與運行的耦合更加緊密，需在規劃中對系統安全運行約束進行精準刻畫。因此，現有基于典型常規場景的電力規劃方法不再適用，亟需突破不確定性電源主導下的安全約束構建及高效的求解方法。

　　極端事件頻發給電力系統安全運行帶來的影響不容忽視，新型電力系統規劃需充分考慮極端場景的影響，但極端場景與常規場景的技術經濟性存在天然矛盾，難以兼顧。在這種情況下，傳統僅針對常規運行場景的電力規劃方法不再適用，需兼顧常規場景與極端場景，開展動態適應性規劃技術研究。

　　合理規劃是電力系統安全運行的先決條件和基石。因此，從規劃階段就考慮彈性提升開展新型電力系統規劃，以智能化手段，從影響機理、建模求解、評估決策等方面開展理論探索與方法創新，從源網荷儲多角度、全方位為電力系統提供應對擾動事件的必要資源，從而從源頭保障新型電力系統安全。

　　電力彈性研究日益重要

　　中國能源報：您長期從事電力系統彈性基礎理論研究與關鍵技術研發工作，國內外開展了哪些相關工作?

　　別朝紅：電力系統彈性指的是對極端事件的預防、抵御及快速恢復負荷的能力。現代社會對電力供應的依存度越來越高，然而近年來臺風、暴雨、極寒、高溫等極端事件頻發，給電力系統安全運行帶來了嚴峻挑戰，因此電力系統彈性得到社會各界的廣泛關注。

　　目前，國內在彈性電力系統內涵、彈性評估手段、配電網層面的彈性提升技術等方面取得了一系列成果。學術界針對電力系統彈性概念和內涵、防災應急資源優化決策、配網故障恢復等方面開展了大量研究;工業界成立了電力系統非常規狀態研究中心等專門機構，構建了保障核心區域及關鍵用戶在極端自然災害下不停電、少停電的保底電網，探索建設了能源互聯網形態下的多元融合高彈性電網，并從極端天氣建模、彈性評估、云計算事故推演、柔性負荷調控、優化恢復策略、全景信息可視化等方面開展了項目研究與示范應用。

　　中國能源報：哪些技術是未來電力彈性的研究重點?

　　別朝紅：目前電力彈性研究仍有很多問題待解，如未形成系統性的規劃、運行理論與技術成果，以及理論與實踐結合不緊密等。未來既需研究能源轉型與電力系統彈性提升的電源結構與布局優化，也需深入探究配網柔性互聯與用戶側資源挖掘、彈性電力系統與能源市場融合及與多基礎設施系統協作等問題。需開展的技術攻關主要包括：電力系統最大風險和薄弱環節辨識技術;關鍵節點加固、應急響應和快速恢復技術;彈性電力系統與數據挖掘、機器學習、人工智能等新興技術的結合;電力信息物理融合系統彈性提升技術等。

　　微電網發展前景廣闊

　　中國能源報：您主持制定了微電網國際標準“微網規劃及設計導則”，微電網在我國的發展前景如何?面臨的主要挑戰是什么?

　　別朝紅：微電網是由分布式電源、儲能及負荷等構成的一種新型發配電力系統，有助于實現源網荷儲資源高效利用，提升電力系統的靈活性與經濟性，對新型電力系統發展具有重要的支撐作用。微電網具備提高可再生能源滲透率、新能源發電設備協同管理與集群優化、需求側管理及主動響應和提升極端事件下負荷恢復能力等技術優勢，能適應新型電力系統的運行要求，具有廣闊的發展前景。

　　微電網發展面臨的主要挑戰包括：規劃面臨多種能源發電不確定性的挑戰;自動發電、智能控制和最優運行等新技術仍有較大不足，難以滿足用戶需求;作為相對獨立的單元，微電網集成各類分布式能源的能力有限，在極端事件下的暫態電壓穩定能力及長時間孤島運行能力不足。

　　為應對上述挑戰，一方面，需加強微電網與電力、能源市場融合，完善彈性提升及微電網參與供電服務的激勵與補償機制;另一方面，可以發展多微電網互聯、動態邊界微電網、交直流微電網等技術，研究多微電網能量管理與源網荷儲協調控制方法，提高其常規運行下的靈活性、能源利用效率及極端事件下的彈性。（中國能源報 記者 蘇南 董梓童）