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習(xí)近平總書(shū)記指出，實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和是我國(guó)向世界作出的莊嚴(yán)承諾，也是一場(chǎng)廣泛而深刻的經(jīng)濟(jì)社會(huì)變革，絕不是輕輕松松就能實(shí)現(xiàn)。3月15日，中央財(cái)經(jīng)委員會(huì)第九次會(huì)議指出，“十四五”是碳達(dá)峰的關(guān)鍵期、窗口期。 要構(gòu)建清潔低碳安全高效的能源體系，控制化石能源總量，著力提高利用效能，實(shí)施可再生能源替代行動(dòng)，深化電力體制改革，構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)。為推動(dòng)電力系統(tǒng)規(guī)劃工作積極轉(zhuǎn)型適應(yīng)新型電力系統(tǒng)構(gòu)建要求，本文深入分析了新型電力系統(tǒng)特點(diǎn)，由此提出了電力系統(tǒng)規(guī)劃各環(huán)節(jié)研究的轉(zhuǎn)型思考。
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一、新型電力系統(tǒng)的特點(diǎn)
對(duì)于構(gòu)建新型電力系統(tǒng)，南方電網(wǎng)公司4月發(fā)布《數(shù)字電網(wǎng)推動(dòng)構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)白皮書(shū)》,5月發(fā)布《南方電網(wǎng)公司建設(shè)新型電力系統(tǒng)行動(dòng)方案（2021—2030）白皮書(shū)》，提出了新型電力系統(tǒng)建設(shè)的總體目標(biāo)以及8大領(lǐng)域24項(xiàng)重點(diǎn)舉措，并提出新型電力系統(tǒng)以新能源占據(jù)主導(dǎo)地位為顯著特征，呈現(xiàn)綠色高效、柔性開(kāi)放和數(shù)字賦能的特點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上，筆者分析認(rèn)為，新型電力系統(tǒng)是以數(shù)字化推動(dòng)的，高比例新能源、高比例電力電子、低轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、強(qiáng)隨機(jī)性的電力系統(tǒng)，系統(tǒng)中源網(wǎng)荷儲(chǔ)之間通過(guò)電力流和信息流形成有機(jī)整體，并與其他能源系統(tǒng)進(jìn)行能量和數(shù)字交互。從源網(wǎng)荷儲(chǔ)四個(gè)環(huán)節(jié)看，均出現(xiàn)了新的變化——
電源側(cè)：電源裝機(jī)規(guī)模倍增于負(fù)荷需求增長(zhǎng)，電源結(jié)構(gòu)以新能源為主體。電源出力特性間歇性、波動(dòng)性加劇。電源布局更為多元，電力電子裝置高比例滲透。
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電網(wǎng)側(cè)：電網(wǎng)規(guī)模仍需持續(xù)擴(kuò)大。結(jié)構(gòu)上，主電網(wǎng)進(jìn)一步加強(qiáng)省區(qū)互聯(lián)；配電網(wǎng)將逐步演化為有源供電網(wǎng)絡(luò)，向交直流混合柔性電網(wǎng)﹢智能微電網(wǎng)等多種形式協(xié)同發(fā)展；主配網(wǎng)界限進(jìn)一步模糊。電網(wǎng)穩(wěn)定問(wèn)題復(fù)雜化、潮流概率化、電網(wǎng)利用率下降。電網(wǎng)由單純的電力輸送通道向能源綜合利用的平臺(tái)轉(zhuǎn)型。電網(wǎng)發(fā)展以數(shù)字技術(shù)為驅(qū)動(dòng)，依托強(qiáng)大的“電力﹢算力”，使電網(wǎng)具備超強(qiáng)感知能力、智能決策能力和快速執(zhí)行能力。
負(fù)荷側(cè)：能源消費(fèi)雙控將為高載能行業(yè)的用電增長(zhǎng)帶來(lái)不確定性，但新電氣化進(jìn)程將帶來(lái)電量增量。微網(wǎng)、虛擬電廠、電動(dòng)汽車(chē)等多元負(fù)荷形態(tài)比例提升。在儲(chǔ)能單元加入負(fù)荷側(cè)后，部分負(fù)荷將具備主動(dòng)參加系統(tǒng)調(diào)節(jié)的能力，負(fù)荷特性不確定性增大。三產(chǎn)及居民用電比重持續(xù)提升，峰谷差和尖峰負(fù)荷規(guī)模將進(jìn)一步擴(kuò)大，對(duì)電力供應(yīng)安全要求更高。用戶(hù)互動(dòng)性增強(qiáng)，積極參與市場(chǎng)交易及系統(tǒng)調(diào)節(jié)。
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儲(chǔ)能側(cè)：儲(chǔ)能規(guī)模與新能源、核電的發(fā)展同頻增長(zhǎng)。中短期內(nèi)以抽水蓄能和化學(xué)儲(chǔ)能并重，長(zhǎng)期隨著其他新儲(chǔ)能技術(shù)不斷涌現(xiàn)，儲(chǔ)能技術(shù)形式進(jìn)一步多元化。
二、電力規(guī)劃工作轉(zhuǎn)型建議
電力規(guī)劃工作是基于對(duì)未來(lái)一段時(shí)期內(nèi)負(fù)荷增長(zhǎng)的預(yù)判，開(kāi)展電源供應(yīng)充裕度的分析并提出電源規(guī)劃的方案，隨后對(duì)負(fù)荷和電源的新需求開(kāi)展網(wǎng)架方案的設(shè)計(jì)，最后對(duì)規(guī)劃網(wǎng)架開(kāi)展電氣校驗(yàn)以及經(jīng)濟(jì)技術(shù)的評(píng)價(jià)。在新型電力系統(tǒng)下，電力規(guī)劃的規(guī)劃對(duì)象除了傳統(tǒng)的源網(wǎng)荷之外，還需進(jìn)行儲(chǔ)能規(guī)劃；規(guī)劃邊界進(jìn)一步擴(kuò)展，傳統(tǒng)規(guī)劃以電力系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)為主，輔以對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展數(shù)據(jù)的研究，在新型電力系統(tǒng)下仍需進(jìn)一步掌握能耗、碳排放等專(zhuān)業(yè)數(shù)據(jù)；規(guī)劃流程基本上與傳統(tǒng)電力系統(tǒng)規(guī)劃一致，但各階段均將引入新的技術(shù)手段應(yīng)對(duì)新型電力系統(tǒng)的新特征；規(guī)劃評(píng)價(jià)方面，評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)一步多元，亟需形成新的評(píng)價(jià)體系客觀衡量新型電力系統(tǒng)的規(guī)劃效果。以下，將從負(fù)荷、電源（含儲(chǔ)能）、電網(wǎng)3個(gè)規(guī)劃對(duì)象角度，對(duì)新型電力系統(tǒng)規(guī)劃工作需重視的問(wèn)題進(jìn)行探討。
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負(fù)荷預(yù)測(cè)方面，更重視能耗、排放對(duì)負(fù)荷發(fā)展的限制，預(yù)測(cè)出來(lái)的最大負(fù)荷需經(jīng)過(guò)尖峰削減后才能作為后續(xù)規(guī)劃的依據(jù)，確定性的負(fù)荷預(yù)測(cè)將逐步向概率化的預(yù)測(cè)方法轉(zhuǎn)變。結(jié)合地區(qū)能耗、排放指標(biāo)開(kāi)展大用戶(hù)用電需求預(yù)測(cè)，特別是在傳統(tǒng)高載能行業(yè)比重較大的地區(qū)，更要特別重視甄別電解鋁、鋼鐵、化工等大用戶(hù)投產(chǎn)的可行性，更加慎重對(duì)待打著大數(shù)據(jù)中心名義建立的虛擬貨幣挖礦項(xiàng)目。緊密關(guān)注工業(yè)、建筑、交通等部門(mén)碳達(dá)峰路徑設(shè)計(jì)，摸清電能替代資源發(fā)展?jié)摿�，開(kāi)展電能占終端能源消費(fèi)占比測(cè)算，并研究其對(duì)電力需求增長(zhǎng)的拉動(dòng)作用。傳統(tǒng)預(yù)測(cè)的最大負(fù)荷含有一定比例的尖峰負(fù)荷，尖峰負(fù)荷持續(xù)時(shí)間短、頻次低、電量少，在新型電力系統(tǒng)下，電源、電網(wǎng)的備用率將顯著提升，為了更經(jīng)濟(jì)高效地開(kāi)展電力建設(shè)，建議開(kāi)展彈性負(fù)荷、虛擬電廠等靈活調(diào)節(jié)資源摸底，提出合理確定削峰比例，將最大負(fù)荷進(jìn)行尖峰削減后，再參與后續(xù)的電源需求、電網(wǎng)需求方案設(shè)計(jì)。以一個(gè)最大負(fù)荷5000萬(wàn)千瓦負(fù)荷體量的省份為例，若實(shí)現(xiàn)5%的尖峰負(fù)荷削減，將減少250萬(wàn)千瓦的煤電機(jī)組裝機(jī)需求。同時(shí)高比例可再生能源分布式接入用戶(hù)側(cè)將帶來(lái)多時(shí)空強(qiáng)不確定性，定量的負(fù)荷預(yù)測(cè)需逐步轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)含分布式電源、儲(chǔ)能和主動(dòng)負(fù)荷的廣義負(fù)荷的用電需求、負(fù)荷特性和互動(dòng)機(jī)理的研究。現(xiàn)階段對(duì)概率化負(fù)荷預(yù)測(cè)的研究和應(yīng)用程度不足，尚未形成通用可行的方法，這也將成為規(guī)劃領(lǐng)域亟需開(kāi)展的研究之一。
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電源規(guī)劃方面，需開(kāi)展多時(shí)間尺度的平衡計(jì)算，電源配置上需考慮各類(lèi)電源定位根本性的改變，含儲(chǔ)能在內(nèi)的調(diào)節(jié)性電源規(guī)劃將成為更重要的一項(xiàng)內(nèi)容。不同電源的調(diào)節(jié)性能不同，火電受限于其自身運(yùn)行機(jī)理、水電站受限于其水能資源、不同儲(chǔ)能技術(shù)也對(duì)應(yīng)不同的調(diào)節(jié)能力，特別是以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)下，新能源出力波動(dòng)的隨機(jī)性強(qiáng)，對(duì)各類(lèi)電源的配置除了典型斷面下的電力電量平衡外，還要進(jìn)行計(jì)及爬坡能力等不同時(shí)間尺度下的平衡計(jì)算，這也是亟待進(jìn)行技術(shù)突破的關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域。而從電源定位上看，新能源從提供電量補(bǔ)充逐步成為提供電量支撐的主體電源；煤電將轉(zhuǎn)為以提供電力為主、電量為輔的備用保障電源；氣電主要作為調(diào)節(jié)性和保安電源；抽水蓄能將保持削峰填谷、緊急事故備用作用。在新型電力系統(tǒng)中，電源調(diào)節(jié)能力必須與新能源的接網(wǎng)規(guī)模同頻增加，抽水蓄能規(guī)劃、儲(chǔ)能電站規(guī)劃等調(diào)節(jié)電源規(guī)劃將成為規(guī)劃工作中的重要內(nèi)容。
電網(wǎng)規(guī)劃方面，當(dāng)前亟待解決的是加強(qiáng)網(wǎng)架建設(shè)，加強(qiáng)網(wǎng)源荷儲(chǔ)一體化協(xié)同規(guī)劃，減少新能源送出卡脖子，先把被動(dòng)消納的問(wèn)題解決好；中長(zhǎng)期將提高電網(wǎng)柔性，逐漸加強(qiáng)電網(wǎng)友好主動(dòng)接納能力；在電網(wǎng)校驗(yàn)中著重解決潮流隨機(jī)、穩(wěn)定機(jī)理研究等問(wèn)題。主電網(wǎng)進(jìn)一步強(qiáng)化，特別加強(qiáng)新能源富集區(qū)域的送出網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，適時(shí)進(jìn)一步增加省間互聯(lián)，減少大規(guī)模新能源送出受阻及帶來(lái)的穩(wěn)定問(wèn)題。加大新能源整合送出研究，優(yōu)選新能源匯流站站址以及技術(shù)方案，開(kāi)展網(wǎng)源荷儲(chǔ)一體化協(xié)同規(guī)劃研究。同時(shí)對(duì)電網(wǎng)規(guī)模增大、潮流隨機(jī)性增加帶來(lái)的設(shè)備利用率下降問(wèn)題要提出更多解決方法，比如利用柔性交流輸電系統(tǒng)等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)潮流控制，減少不必要的網(wǎng)架建設(shè)。隨著分布式電源和互動(dòng)用戶(hù)的大量接入，配電網(wǎng)將逐步引入更多的柔性互聯(lián)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)分布式電源、微網(wǎng)、儲(chǔ)能裝置即插即用、友好主動(dòng)接納的能力。規(guī)劃工作中要對(duì)新能源接入電網(wǎng)安全標(biāo)準(zhǔn)、消納考核標(biāo)準(zhǔn)等提出合理建議，推動(dòng)新能源機(jī)組進(jìn)一步完善涉網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，推動(dòng)新能源在提高系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力方面承擔(dān)主體作用。在電氣計(jì)算方面，潮流分布的不確定性提升，典型方式數(shù)量較傳統(tǒng)電力系統(tǒng)顯著加大，常規(guī)的潮流計(jì)算工具處理隨機(jī)潮流的效率較低，需逐漸建立高適應(yīng)性、高靈活性分析的不確定性潮流算法；風(fēng)光發(fā)電大規(guī)模替代常規(guī)機(jī)組將使系統(tǒng)總體有效慣量減小，抗擾動(dòng)能力降低，電網(wǎng)承受較大潮流波動(dòng)壓力，頻率控制難度加大。風(fēng)光發(fā)電機(jī)組容易大規(guī)模脫網(wǎng)，引發(fā)嚴(yán)重的連鎖故障，電力電子裝置大量應(yīng)用增加次同步振蕩風(fēng)險(xiǎn)。因此在常規(guī)的靜態(tài)、暫態(tài)和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定計(jì)算之外，仍需開(kāi)展新能源場(chǎng)站接入系統(tǒng)強(qiáng)度評(píng)估等穩(wěn)定評(píng)估。
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三、結(jié)語(yǔ)
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