筑牢新型電力系統安全穩定基礎
作者：海南中能電力股份有限公司 發布時間：2025-03-31 15:33:02 瀏覽：1276
近日，國家發展改革委、國家能源局、國家數據局聯合印發《加快構建新型電力系統行動方案（2024—2027年）》，分別針對不同方向提出9項專項行動，推進今后4年高質量建設新型電力系統各項工作。分析各專項行動的具體內容可以發現，其中多項內容旨在提升電力系統穩定保障能力，夯實新型電力系統穩定運行的根基。
推進能源轉型、構建新型電力系統包含諸多目標任務，其中安全穩定始終為目標之首、任務之要。研讀方案相關任務要求，可以發現優化加強電網主網架、推動配電網高質量發展、提升新型主體涉網性能、推進構網型技術應用、建設智慧化調度體系等多項工作從頂層進行了設計部署，以確保新型電力系統安全穩定。
優化加強主網架：提升資源配置能力應對風險挑戰
隨著新型電力系統建設步伐的加快，電力系統的“雙高”特性日益凸顯，安全穩定運行面臨諸多風險挑戰。
“我國95%左右的非化石能源主要通過轉化為電能加以利用。”中國工程院院士舒印彪表示，電網連接生產和消費，是保障電力送得出、用得好的關鍵平臺，是電力系統安全運行的物理基礎，是構建新型電力系統的核心環節。
資料顯示，截至2023年底，全國電網220千伏及以上輸電線路回路長92.05萬千米，變電設備容量為54.02億千伏安。
近年來，電網企業不斷加快超特高壓跨省跨區輸電基礎設施建設，積極優化電網網架結構。今年以來，川渝、張北—勝利特高壓交流工程，以及金上—湖北、隴東—山東、“寧電入湘”、哈密—重慶、陜北—安徽特高壓直流工程等重點跨省跨區輸電工程推進速度不斷加快。截至目前，國家電網有限公司（以下簡稱“國家電網”）累計建成33項特高壓工程，逐步形成“西電東送”“北電南供”格局；中國南方電網有限責任公司（以下簡稱“南方南網”）則建成“八交十一直”19條500千伏及以上電壓等級的“西電東送”輸電大通道。
隨著一條條電力“高速路”將各大能源基地與負荷中心串接起來，我國跨省跨區配置電力的能力大大增強。
根據中國電力企業聯合會的數據，2024年上半年，全國完成跨區輸送電量3905億千瓦時，同比增長9.7%；完成跨省輸送電量8805億千瓦時，同比增長6.0%。
在加大投入建設跨省跨區電網的同時，各省域電網主網架也在抓緊加固。
今年以來，在北京，首座戶內500千伏樞紐變電站，也是首座500千伏鋼結構變電站——懷柔500千伏科學城變電站實現開工；在浙江，30項500千伏及以上工程全部復工；在湖北，電網企業著力建強電網主動脈，有序推進5項500千伏工程建設任務；國網西藏電力圍繞拉薩負荷中心全力構建500千伏環網，并加快推進日喀則—拉薩主網架加強工程。
然而，“隨著我國電力需求的快速增長和能源結構的加速轉型，電網局部地區還存在薄弱環節。”舒印彪指出，這影響到了大電網優化配置資源的能力。
5月28日制發的《國家能源局關于做好新能源消納工作 保障新能源高質量發展的通知》明確，對500千伏及以上新能源配套電網項目，國家能源局每年組織國家電力發展規劃內項目調整，并為國家布局的有關重點項目開辟納規“綠色通道”，加快推動一批新能源配套電網項目納規。
為了切實加強本供區主網架建設，國家電網提出，強化協調機制和要素保障，優化網架結構；南方電網則提出將在“十五五”期間構建“合理分區、柔性互聯、安全可控、開放互濟”的電網主網架。
舒印彪表示，目前我國電力系統各環節在統一規劃方面做得還不夠，要協調各方建立溝通機制，加強源網荷儲協同規劃，強化規劃方案安全穩定和供電充裕性的系統性論證。他認為，當前全國電網還存在“強直弱交”問題，交直流協調性不足，要結合交流網架承載能力，合理控制同送同受直流群規模。另外他建議，針對重點區段、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。
配電網高質量發展：提升用戶供電可靠性和系統承載力
近年來，極端天氣和自然災害頻發多發，以及新型主體大規模并網等，給供電可靠性帶來沖擊。推動配電網高質量發展、提升電網靈活性以及對新能源的承載能力，成為提高新型電力系統穩定保障能力的關鍵。
“配電網覆蓋城鄉區域，連接千家萬戶，是現代經濟社會的重要基礎設施和新型電力系統的重要組成部分。”中國工程院院士王成山表示，配電網在落實國家戰略部署、保障經濟社會發展、服務改善民生、推動能源轉型等方面，發揮著“主戰場”和“主力軍”作用。
提高分布式新能源接入能力是配電網高質量發展的關鍵指標和重要發力點。近年來，我國分布式新能源實現長足發展，在一定程度上改變了傳統的電力供需關系，支撐“身邊取”崛起，成為平衡供需不可或缺的力量。截至2023年底，全國分布式新能源裝機已經超過2.5億千瓦。而根據《關于新形勢下配電網高質量發展的指導意見》，到2025年，我國配電網承載力和靈活性還將顯著提升，需要具備5億千瓦左右分布式新能源、1200萬臺左右電動汽車充電樁的接入能力。
8月份，國家能源局印發的《配電網高質量發展行動實施方案（2024—2027年）》要求，重點推進“四個一批”建設改造任務，一是加快推動一批供電薄弱區域配電網升級改造項目；二是針對性實施一批防災抗災能力提升項目；三是建設一批滿足新型主體接入的項目；四是創新探索一批分布式智能電網項目。
面對配電網高質量發展新任務，電網企業也在加緊行動。國家電網明確，配電網是電網高質量發展的關鍵，要提高可靠性，突出保民生，提升承載能力，強化主動運維。與此同時，南方電網也全面推進電網設備大規模更新，預計2024—2027年其配電網可靠性提升工程投資比重有望達到14.66%。根據規劃，到2025年南方五省區將具備5000萬千瓦分布式新能源、250萬臺充電樁的接入能力。
實際上，電網企業近年來通過持續開展城鎮老舊小區、城中村電網建設和問題整治，深入推進農村電網鞏固提升工程，顯著提升了供電能力和供電可靠性。不過即便如此，配電設施改造仍舊面臨升級投入大、協調難等現實問題。例如，現階段南方電網供區有城中村5581個，常住人口約占供區總常住人口的10%左右。對此，南方電網董事長孟振平建議，建立健全“地方政府有力主導、供電企業深度參與、社會各方有效協同”的城中村供用電改造共建共治模式，完善聯合規劃、出資、改造長效機制；同時還需要強化城中村改造頂層規劃設計，并科學合理預留線路走廊、電纜通道等電力設施用地。
提升新型主體涉網性能：確保系統穩定供應和安全運行
近日，兩項強制性國家標準《電動汽車供電設備安全要求》《電動汽車傳導充電系統安全要求》發布。前者規定了電動汽車供電設備的一般安全要素要求，以及標準的實施要求和相應試驗方法；后者聚焦充電過程的安全性、可靠性和高效性，保障用戶和周圍環境的安全，防范潛在安全風險。
其實，我國很早就印發了《電動汽車充電設施標準體系項目表（2015年版）》，其中涉及的多項有關電動汽車充電設施并網技術標準和管理要求已經明確，剩余各項內容也早在制定當中。另據了解，近期還有幾十個與儲能相關的新版國家標準發布。
4月12日，在青海省海南藏族自治州共和縣塔拉灘上，一望無垠的戈壁灘變身為由光伏板構成的藍色海洋。在我國廣袤的土地上，到處都有這種生產綠色電能的“藍海”。要確保在充分消納綠電的同時維護電力系統的安全穩定運行，僅僅對傳統火電進行靈活性改造挖潛遠遠不夠，更需要相應提升新能源、新型儲能、電動汽車充換電設施等新型主體的涉網性能。
“電動汽車、新型儲能等主體快速發展。各類新型主體涉網性能差異化明顯，弱抗擾動性和弱支撐性對于系統穩定運行帶來極大風險。”舒印彪表示，未來新能源成為供給主體，負荷側新要素不斷涌現，必須提升其涉網性能，增強對電力保供和安全運行的支撐能力，推動公平承擔安全和成本責任。
4月2日，國家能源局印發《關于促進新型儲能并網和調度運用的通知》，明確了新型儲能接入系統應符合電力系統安全穩定運行要求，完成相應性能試驗及涉網試驗，新型儲能設備應滿足國家、行業技術標準及管理規范有關要求。
而年初出臺的《國家發展改革委等部門關于加強新能源汽車與電網融合互動的實施意見》則指出，協同推進車網互動核心技術攻關并加快建立車網互動標準體系。
舒印彪認為，要提高新型主體涉網性能，一方面要深化新能源、新型儲能、電動汽車充電基礎設施等新型主體接入電力系統的交互影響研究，構建新型主體并網標準體系；另一方面要加強新型主體并網檢測，持續完善新型儲能、電動汽車充換電設施接入電網檢測手段。
在“雙碳”背景下，可再生能源將大量替代化石能源，分布式能源、電動汽車、儲能等交互式用能方式被廣泛應用，這些對電力系統安全、高效、優化運行提出更大挑戰。為此，國家電網開展了不少有益探索，比如，在福建湄洲島投運多端互聯低壓柔性微電網，形成環網，讓不同片區間實現多能互補、時空互濟；在江蘇常州建成新型站網互動中心，利用車網互動技術使電力系統調節能力獲得大幅提升。
今年初夏時節，南方電網在廣東省深圳市開展全國首次“多種模式應用、多元場景覆蓋、多方市場參與”的市域協同車網互動示范應用實踐活動，新能源汽車在不同場站分別通過“有序充電”“反向放電”響應電網削峰需求。根據《南方電網公司新型電力系統建設行動方案（2024—2035年）》，南方電網將聚焦推動清潔低碳能源供給、打造數字電網關鍵載體、構建綠色互動消費模式、加快多元儲能協同發展、完善電力市場體制機制、強化技術裝備科技創新、加強政策研究和示范引領七大任務建設新型電力系統；到2035年，南方電網將支撐供區新能源裝機達到4億千瓦以上，新能源裝機占比達到40%；支撐南方五省區新型儲能裝機超過5000萬千瓦。
推進構網型技術應用：提升系統整體安全性和運行效率
8月21日，隨著國網西藏電力調控中心的指令送達，中國華電拉頂50兆瓦“牧光互補”光伏電站由跟網型轉為構網型運行模式。而隨著近期首批構網型儲能電站由構網型儲能容量轉為構網控制模式電網運行方式，西藏電網在全國率先拉開了省級電網構網型儲能技術規模化應用的新篇章。
今年以來，新疆、青海、西藏等地紛紛傳來構網型儲能電站圓滿完成并網測試的好消息。2023年12月17日，國內首座百兆瓦時級構網型儲能電站——荊門新港儲能電站實現全容量并網運行。
作為支撐高比例新能源并網消納的重要技術手段，這些構網型項目和技術成功完成并網測試或并網，已經成為新型電力系統建設的重要里程碑。
“構網型”與“跟網型”相對。跟網型設備和技術，指與交流電網同步，依賴電網的電壓和頻率運行，無法為電力系統電壓和頻率提供支撐的設備和技術；構網型設備和技術，指通過功率控制實現與交流電網同步，運行時不依賴電網的電壓和頻率，可以并網或離網運行的設備和技術。
目前，大多數儲能電站仍然采用跟網型控制技術。當過多的新能源接入給電網造成較大擾動時，波動的電壓和頻率會使跟網型儲能電站“失靈”。而構網型儲能電站則能夠在幾秒鐘內自主調整電壓和頻率，發揮穩定電網電壓和頻率的作用。
“沙戈荒”風光基地大都處于無人區或少人區，本地支撐較為薄弱，而受端負荷中心常規電源裝機不足問題突出，系統調頻和動態無功支撐能力較弱。舒印彪分析，“構網型技術在電網送端‘沙戈荒’高比例新能源地區、受端‘空心化’地區均有廣泛的應用需求。”
基于上述原因，一些地方和企業對發展構網型技術給予了足夠的重視，并進行了大量實踐。
8月28日，江蘇鎮江揚中10千伏新西線周邊200戶居民，實現連續兩小時脫離大電網用電，全部由揚中10千伏光儲一體構網工程提供。這意味著當地實現了構網型儲能項目獨立供電，對拓寬儲能應用場景具有重要意義。
還是在江蘇，昆山市發展改革委發布《關于推進綠色低碳產業高質量發展的若干政策措施（試行）（征求意見稿）》稱，支持包括新能源加儲能構網型技術等的示范，并對獲得國家可再生能源示范工程的企業給予100萬元獎勵。
華電西藏公司則將加快建設構網型儲能系統作為助力高質量發展和發展新質生產力的重要抓手，在構網型儲能技術攻關方面取得了重大進展。
關于如何通過應用構網型控制技術來提升電網支撐能力，舒印彪建議要因地制宜配置構網型設備，在“沙戈荒”等高比例新能源外送地區用來抑制暫態過電壓，在負荷中心用來提升系統短路容量，在弱交流電網用來提升保供能力和有功快速調節能力。此外，他還建議要加強對構網型設備的技術風險管控，積極、穩妥地推動構網型技術試點落地應用，加快推動形成一批構網型設備技術標準。
此外，國家能源局于2022年10月印發的《能源碳達峰碳中和標準化提升行動計劃》提出，推動構網型柔性直流技術標準體系建設，開展構網型直流性能及檢測等方面核心標準研制。對此，國網冀北電力針對柔直電網技術的特殊性，探索應用先進的構網型開環控制策略，平抑新能源給柔直電網帶來的影響，將張北柔直工程新能源送出能力提升至30%以上，并保障該工程實現450萬千瓦滿功率運行。
建設智慧化調度體系：增強系統源網荷儲融合互動水平
隨著大量新型主體的接入，電力系統可控對象從以電源為主擴展到源網荷儲各個環節，控制規模呈指數級增長，所以調控方式需要從“源隨荷動”向“源網荷儲融合互動”轉變，調控技術手段和智能化水平也亟待升級，構建新型智慧化調度體系勢在必行。
“在傳統電力系統向新型電力系統轉型升級的過程中，電源構成、電網形態、負荷特性發生持續而深刻的變化，對電網運行產生深遠影響。”中國工程院院士沈國榮認為，面對轉型期電力系統“雙高”特征凸顯、轉動慣量水平下降、靈活調節資源不足、平衡模式變化帶來的安全、保供和消納等難題，十分需要推動調度體系管理變革和技術創新，提升新型電力系統調度控制能力。
根據《國家發展改革委 國家能源局關于加強電網調峰儲能和智能化調度能力建設的指導意見》，到2027年，適應新型電力系統的智能化調度體系逐步形成。
在今年電力迎峰度夏期間，國家電網系統一批人工智能調度員走上“工作崗位”，有的可以替代人工收發調度指令，有的可以啟動“一鍵群呼群調”，有的能綜合調度系統運行數據開展智能研判，有的具備竣工催辦、故障信息自動通知能力。有了人工智能調度員隊伍的加持，迎峰度夏電力保供工作既高效又智能。
南方電網第四屆電力調度人工智能應用大賽的消息顯示，僅經過7天訓練的人工智能調度員就可以將有關計算時間從分鐘級提升至秒級，將清潔能源消納率提高到99%；獲得大賽前三名的人工智能調度員在計算時間、危險斷面控制、清潔能源消納、系統運行成本等維度的表現超過了人工。據了解，首屆大賽產生的成果——人工智能系統負荷預測已于2022年9月在南方電網投入單軌運行，是業內首次將人工智能真正運用于容錯率極低、穩定性要求極高的電網生產調度工作，年平均準確率達到98%，超過人工的97%。
“要推進新型電力調度技術支持系統建設，實現海量資源的可觀、可測、可調、可控，提升源網荷儲協同互動能力。”國家電力調控中心副主任孫大雁曾撰文建議。
根據《國家電網公司構建以新能源為主體的新型電力系統行動方案（2021—2030年）》，國家電網將結合IT新技術，建設“人機融合、群智開放、多級協同、自主可控”的新一代調度技術支持系統。預計到2025年，國家電網系統省級電網負荷、新能源出力、分布式能源出力日前預測準確率將整體提升至97%、90%、85%以上。
對于南方電網而言，只需打開其新能源調度運行管理平臺，盡可掌握全網900多家新能源場站、超2萬個發電單元的信息，可以提前預判來風、日照形勢。該平臺覆蓋了集中式和分布式等各類新能源，匯集發電、預測、氣象等多維度數據。依托這一平臺，廣西電網公司在一天內風電出力波動幅度接近日用電負荷三分之一的情況下，依然做到風電出力預測準確率達到98%。而更高的預測精度意味著可以節約更多的常規電源備用容量。
來源：中國能源觀察
