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筑牢新型电力系统安全稳定基础

作者：LD.COM,乐动(中国)官方网站   发布时间：2025-03-31 15:33:02  浏览：1705

近日，国家发展改革委、国家能源局、国家数据局联合印发《加快构建新型电力系统行动方案（2024—2027年）》，分别针对不同方向提出9项专项行动，推进今后4年高质量建设新型电力系统各项工作。分析各专项行动的具体内容可以发现，其中多项内容旨在提升电力系统稳定保障能力，夯实新型电力系统稳定运行的根基。
推进能源转型、构建新型电力系统包含诸多目标任务，其中安全稳定始终为目标之首、任务之要。研读方案相关任务要求，可以发现优化加强电网主网架、推动配电网高质量发展、提升新型主体涉网性能、推进构网型技术应用、建设智慧化调度体系等多项工作从顶层进行了设计部署，以确保新型电力系统安全稳定。
优化加强主网架：提升资源配置能力应对风险挑战
随着新型电力系统建设步伐的加快，电力系统的“双高”特性日益凸显，安全稳定运行面临诸多风险挑战。
“我国95%左右的非化石能源主要通过转化为电能加以利用。”中国工程院院士舒印彪表示，电网连接生产和消费，是保障电力送得出、用得好的关键平台，是电力系统安全运行的物理基础，是构建新型电力系统的核心环节。
资料显示，截至2023年底，全国电网220千伏及以上输电线路回路长92.05万千米，变电设备容量为54.02亿千伏安。
近年来，电网企业不断加快超特高压跨省跨区输电基础设施建设，积极优化电网网架结构。今年以来，川渝、张北—胜利特高压交流工程，以及金上—湖北、陇东—山东、“宁电入湘”、哈密—重庆、陕北—安徽特高压直流工程等重点跨省跨区输电工程推进速度不断加快。截至目前，国家电网有限公司（以下简称“国家电网”）累计建成33项特高压工程，逐步形成“西电东送”“北电南供”格局；中国南方电网有限责任公司（以下简称“南方南网”）则建成“八交十一直”19条500千伏及以上电压等级的“西电东送”输电大通道。
随着一条条电力“高速路”将各大能源基地与负荷中心串接起来，我国跨省跨区配置电力的能力大大增强。
根据中国电力企业联合会的数据，2024年上半年，全国完成跨区输送电量3905亿千瓦时，同比增长9.7%；完成跨省输送电量8805亿千瓦时，同比增长6.0%。
在加大投入建设跨省跨区电网的同时，各省域电网主网架也在抓紧加固。
今年以来，在北京，首座户内500千伏枢纽变电站，也是首座500千伏钢结构变电站——怀柔500千伏科学城变电站实现开工；在浙江，30项500千伏及以上工程全部复工；在湖北，电网企业着力建强电网主动脉，有序推进5项500千伏工程建设任务；国网西藏电力围绕拉萨负荷中心全力构建500千伏环网，并加快推进日喀则—拉萨主网架加强工程。
然而，“随着我国电力需求的快速增长和能源结构的加速转型，电网局部地区还存在薄弱环节。”舒印彪指出，这影响到了大电网优化配置资源的能力。
5月28日制发的《国家能源局关于做好新能源消纳工作 保障新能源高质量发展的通知》明确，对500千伏及以上新能源配套电网项目，国家能源局每年组织国家电力发展规划内项目调整，并为国家布局的有关重点项目开辟纳规“绿色通道”，加快推动一批新能源配套电网项目纳规。
为了切实加强本供区主网架建设，国家电网提出，强化协调机制和要素保障，优化网架结构；南方电网则提出将在“十五五”期间构建“合理分区、柔性互联、安全可控、开放互济”的电网主网架。
舒印彪表示，目前我国电力系统各环节在统一规划方面做得还不够，要协调各方建立沟通机制，加强源网荷储协同规划，强化规划方案安全稳定和供电充裕性的系统性论证。他认为，当前全国电网还存在“强直弱交”问题，交直流协调性不足，要结合交流网架承载能力，合理控制同送同受直流群规模。另外他建议，针对重点区段、重点部位提升杆塔、地线等输变电设备的差异化设计，提升工程可靠性和抵御灾害能力。
配电网高质量发展：提升用户供电可靠性和系统承载力
近年来，极端天气和自然灾害频发多发，以及新型主体大规模并网等，给供电可靠性带来冲击。推动配电网高质量发展、提升电网灵活性以及对新能源的承载能力，成为提高新型电力系统稳定保障能力的关键。
“配电网覆盖城乡区域，连接千家万户，是现代经济社会的重要基础设施和新型电力系统的重要组成部分。”中国工程院院士王成山表示，配电网在落实国家战略部署、保障经济社会发展、服务改善民生、推动能源转型等方面，发挥着“主战场”和“主力军”作用。
提高分布式新能源接入能力是配电网高质量发展的关键指标和重要发力点。近年来，我国分布式新能源实现长足发展，在一定程度上改变了传统的电力供需关系，支撑“身边取”崛起，成为平衡供需不可或缺的力量。截至2023年底，全国分布式新能源装机已经超过2.5亿千瓦。而根据《关于新形势下配电网高质量发展的指导意见》，到2025年，我国配电网承载力和灵活性还将显著提升，需要具备5亿千瓦左右分布式新能源、1200万台左右电动汽车充电桩的接入能力。
8月份，国家能源局印发的《配电网高质量发展行动实施方案（2024—2027年）》要求，重点推进“四个一批”建设改造任务，一是加快推动一批供电薄弱区域配电网升级改造项目；二是针对性实施一批防灾抗灾能力提升项目；三是建设一批满足新型主体接入的项目；四是创新探索一批分布式智能电网项目。
面对配电网高质量发展新任务，电网企业也在加紧行动。国家电网明确，配电网是电网高质量发展的关键，要提高可靠性，突出保民生，提升承载能力，强化主动运维。与此同时，南方电网也全面推进电网设备大规模更新，预计2024—2027年其配电网可靠性提升工程投资比重有望达到14.66%。根据规划，到2025年南方五省区将具备5000万千瓦分布式新能源、250万台充电桩的接入能力。
实际上，电网企业近年来通过持续开展城镇老旧小区、城中村电网建设和问题整治，深入推进农村电网巩固提升工程，显著提升了供电能力和供电可靠性。不过即便如此，配电设施改造仍旧面临升级投入大、协调难等现实问题。例如，现阶段南方电网供区有城中村5581个，常住人口约占供区总常住人口的10%左右。对此，南方电网董事长孟振平建议，建立健全“地方政府有力主导、供电企业深度参与、社会各方有效协同”的城中村供用电改造共建共治模式，完善联合规划、出资、改造长效机制；同时还需要强化城中村改造顶层规划设计，并科学合理预留线路走廊、电缆通道等电力设施用地。
提升新型主体涉网性能：确保系统稳定供应和安全运行
近日，两项强制性国家标准《电动汽车供电设备安全要求》《电动汽车传导充电系统安全要求》发布。前者规定了电动汽车供电设备的一般安全要素要求，以及标准的实施要求和相应试验方法；后者聚焦充电过程的安全性、可靠性和高效性，保障用户和周围环境的安全，防范潜在安全风险。
其实，我国很早就印发了《电动汽车充电设施标准体系项目表（2015年版）》，其中涉及的多项有关电动汽车充电设施并网技术标准和管理要求已经明确，剩余各项内容也早在制定当中。另据了解，近期还有几十个与储能相关的新版国家标准发布。
4月12日，在青海省海南藏族自治州共和县塔拉滩上，一望无垠的戈壁滩变身为由光伏板构成的蓝色海洋。在我国广袤的土地上，到处都有这种生产绿色电能的“蓝海”。要确保在充分消纳绿电的同时维护电力系统的安全稳定运行，仅仅对传统火电进行灵活性改造挖潜远远不够，更需要相应提升新能源、新型储能、电动汽车充换电设施等新型主体的涉网性能。
“电动汽车、新型储能等主体快速发展。各类新型主体涉网性能差异化明显，弱抗扰动性和弱支撑性对于系统稳定运行带来极大风险。”舒印彪表示，未来新能源成为供给主体，负荷侧新要素不断涌现，必须提升其涉网性能，增强对电力保供和安全运行的支撑能力，推动公平承担安全和成本责任。
4月2日，国家能源局印发《关于促进新型储能并网和调度运用的通知》，明确了新型储能接入系统应符合电力系统安全稳定运行要求，完成相应性能试验及涉网试验，新型储能设备应满足国家、行业技术标准及管理规范有关要求。
而年初出台的《国家发展改革委等部门关于加强新能源汽车与电网融合互动的实施意见》则指出，协同推进车网互动核心技术攻关并加快建立车网互动标准体系。
舒印彪认为，要提高新型主体涉网性能，一方面要深化新能源、新型储能、电动汽车充电基础设施等新型主体接入电力系统的交互影响研究，构建新型主体并网标准体系；另一方面要加强新型主体并网检测，持续完善新型储能、电动汽车充换电设施接入电网检测手段。
在“双碳”背景下，可再生能源将大量替代化石能源，分布式能源、电动汽车、储能等交互式用能方式被广泛应用，这些对电力系统安全、高效、优化运行提出更大挑战。为此，国家电网开展了不少有益探索，比如，在福建湄洲岛投运多端互联低压柔性微电网，形成环网，让不同片区间实现多能互补、时空互济；在江苏常州建成新型站网互动中心，利用车网互动技术使电力系统调节能力获得大幅提升。
今年初夏时节，南方电网在广东省深圳市开展全国首次“多种模式应用、多元场景覆盖、多方市场参与”的市域协同车网互动示范应用实践活动，新能源汽车在不同场站分别通过“有序充电”“反向放电”响应电网削峰需求。根据《南方电网公司新型电力系统建设行动方案（2024—2035年）》，南方电网将聚焦推动清洁低碳能源供给、打造数字电网关键载体、构建绿色互动消费模式、加快多元储能协同发展、完善电力市场体制机制、强化技术装备科技创新、加强政策研究和示范引领七大任务建设新型电力系统；到2035年，南方电网将支撑供区新能源装机达到4亿千瓦以上，新能源装机占比达到40%；支撑南方五省区新型储能装机超过5000万千瓦。
推进构网型技术应用：提升系统整体安全性和运行效率
8月21日，随着国网西藏电力调控中心的指令送达，中国华电拉顶50兆瓦“牧光互补”光伏电站由跟网型转为构网型运行模式。而随着近期首批构网型储能电站由构网型储能容量转为构网控制模式电网运行方式，西藏电网在全国率先拉开了省级电网构网型储能技术规模化应用的新篇章。
今年以来，新疆、青海、西藏等地纷纷传来构网型储能电站圆满完成并网测试的好消息。2023年12月17日，国内首座百兆瓦时级构网型储能电站——荆门新港储能电站实现全容量并网运行。
作为支撑高比例新能源并网消纳的重要技术手段，这些构网型项目和技术成功完成并网测试或并网，已经成为新型电力系统建设的重要里程碑。
“构网型”与“跟网型”相对。跟网型设备和技术，指与交流电网同步，依赖电网的电压和频率运行，无法为电力系统电压和频率提供支撑的设备和技术；构网型设备和技术，指通过功率控制实现与交流电网同步，运行时不依赖电网的电压和频率，可以并网或离网运行的设备和技术。
目前，大多数储能电站仍然采用跟网型控制技术。当过多的新能源接入给电网造成较大扰动时，波动的电压和频率会使跟网型储能电站“失灵”。而构网型储能电站则能够在几秒钟内自主调整电压和频率，发挥稳定电网电压和频率的作用。
“沙戈荒”风光基地大都处于无人区或少人区，本地支撑较为薄弱，而受端负荷中心常规电源装机不足问题突出，系统调频和动态无功支撑能力较弱。舒印彪分析，“构网型技术在电网送端‘沙戈荒’高比例新能源地区、受端‘空心化’地区均有广泛的应用需求。”
基于上述原因，一些地方和企业对发展构网型技术给予了足够的重视，并进行了大量实践。
8月28日，江苏镇江扬中10千伏新西线周边200户居民，实现连续两小时脱离大电网用电，全部由扬中10千伏光储一体构网工程提供。这意味着当地实现了构网型储能项目独立供电，对拓宽储能应用场景具有重要意义。
还是在江苏，昆山市发展改革委发布《关于推进绿色低碳产业高质量发展的若干政策措施（试行）（征求意见稿）》称，支持包括新能源加储能构网型技术等的示范，并对获得国家可再生能源示范工程的企业给予100万元奖励。
华电西藏公司则将加快建设构网型储能系统作为助力高质量发展和发展新质生产力的重要抓手，在构网型储能技术攻关方面取得了重大进展。
关于如何通过应用构网型控制技术来提升电网支撑能力，舒印彪建议要因地制宜配置构网型设备，在“沙戈荒”等高比例新能源外送地区用来抑制暂态过电压，在负荷中心用来提升系统短路容量，在弱交流电网用来提升保供能力和有功快速调节能力。此外，他还建议要加强对构网型设备的技术风险管控，积极、稳妥地推动构网型技术试点落地应用，加快推动形成一批构网型设备技术标准。
此外，国家能源局于2022年10月印发的《能源碳达峰碳中和标准化提升行动计划》提出，推动构网型柔性直流技术标准体系建设，开展构网型直流性能及检测等方面核心标准研制。对此，国网冀北电力针对柔直电网技术的特殊性，探索应用先进的构网型开环控制策略，平抑新能源给柔直电网带来的影响，将张北柔直工程新能源送出能力提升至30%以上，并保障该工程实现450万千瓦满功率运行。
建设智慧化调度体系：增强系统源网荷储融合互动水平
随着大量新型主体的接入，电力系统可控对象从以电源为主扩展到源网荷储各个环节，控制规模呈指数级增长，所以调控方式需要从“源随荷动”向“源网荷储融合互动”转变，调控技术手段和智能化水平也亟待升级，构建新型智慧化调度体系势在必行。
“在传统电力系统向新型电力系统转型升级的过程中，电源构成、电网形态、负荷特性发生持续而深刻的变化，对电网运行产生深远影响。”中国工程院院士沈国荣认为，面对转型期电力系统“双高”特征凸显、转动惯量水平下降、灵活调节资源不足、平衡模式变化带来的安全、保供和消纳等难题，十分需要推动调度体系管理变革和技术创新，提升新型电力系统调度控制能力。
根据《国家发展改革委 国家能源局关于加强电网调峰储能和智能化调度能力建设的指导意见》，到2027年，适应新型电力系统的智能化调度体系逐步形成。
在今年电力迎峰度夏期间，国家电网系统一批人工智能调度员走上“工作岗位”，有的可以替代人工收发调度指令，有的可以启动“一键群呼群调”，有的能综合调度系统运行数据开展智能研判，有的具备竣工催办、故障信息自动通知能力。有了人工智能调度员队伍的加持，迎峰度夏电力保供工作既高效又智能。
南方电网第四届电力调度人工智能应用大赛的消息显示，仅经过7天训练的人工智能调度员就可以将有关计算时间从分钟级提升至秒级，将清洁能源消纳率提高到99%；获得大赛前三名的人工智能调度员在计算时间、危险断面控制、清洁能源消纳、系统运行成本等维度的表现超过了人工。据了解，首届大赛产生的成果——人工智能系统负荷预测已于2022年9月在南方电网投入单轨运行，是业内首次将人工智能真正运用于容错率极低、稳定性要求极高的电网生产调度工作，年平均准确率达到98%，超过人工的97%。
“要推进新型电力调度技术支持系统建设，实现海量资源的可观、可测、可调、可控，提升源网荷储协同互动能力。”国家电力调控中心副主任孙大雁曾撰文建议。
根据《国家电网公司构建以新能源为主体的新型电力系统行动方案（2021—2030年）》，国家电网将结合IT新技术，建设“人机融合、群智开放、多级协同、自主可控”的新一代调度技术支持系统。预计到2025年，国家电网系统省级电网负荷、新能源出力、分布式能源出力日前预测准确率将整体提升至97%、90%、85%以上。

对于南方电网而言，只需打开其新能源调度运行管理平台，尽可掌握全网900多家新能源场站、超2万个发电单元的信息，可以提前预判来风、日照形势。该平台覆盖了集中式和分布式等各类新能源，汇集发电、预测、气象等多维度数据。依托这一平台，广西电网公司在一天内风电出力波动幅度接近日用电负荷三分之一的情况下，依然做到风电出力预测准确率达到98%。而更高的预测精度意味着可以节约更多的常规电源备用容量。

来源：中国能源观察

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