我國能源轉(zhuǎn)型升級駛?cè)搿翱燔嚨馈保涌鞓?gòu)建新型電力系統(tǒng)，持續(xù)保障能源安全、推動發(fā)展方式綠色轉(zhuǎn)型，關(guān)鍵技術(shù)的突破至關(guān)重要。近日，“新型電力系統(tǒng)和能源互聯(lián)網(wǎng)”主題論壇在北京舉辦。

新型電力系統(tǒng)與能源互聯(lián)網(wǎng)面臨的新挑戰(zhàn)有哪些？關(guān)鍵技術(shù)的突破方向是什么？又該如何突破？

主題論壇和30場特邀專題論壇上，專家學(xué)者們針對這些問題展開了多維度研討。

應(yīng)對重重挑戰(zhàn)

做好規(guī)劃至關(guān)重要

截至今年9月底，全國風(fēng)電、光伏發(fā)電裝機容量共達12.5億千瓦，新能源占總發(fā)電裝機比重已經(jīng)超過40%。隨著新能源占比持續(xù)提升，電力電子設(shè)備大量接入，電力系統(tǒng)“雙高”“雙峰”特征凸顯，電網(wǎng)安全運行風(fēng)險隨之加大，能源電力發(fā)展面臨新的挑戰(zhàn)。

從電源和電網(wǎng)建設(shè)層面來看，不少專家學(xué)者認為，應(yīng)用前沿技術(shù)做好前期規(guī)劃，對于新型電力系統(tǒng)的建設(shè)至關(guān)重要。

在規(guī)劃方向上，清華四川能源互聯(lián)網(wǎng)研究院常務(wù)副院長魯宗相提出，以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)需要構(gòu)建考慮時序概率特性的電力電量平衡新原理，源網(wǎng)荷儲市場全要素協(xié)同是新型區(qū)域電力系統(tǒng)優(yōu)化規(guī)劃的新方向。

“風(fēng)光出力不確定性可分為由氣候系統(tǒng)不確定性所引發(fā)的中長期不確定性和由氣象預(yù)測誤差所引發(fā)的短期不確定性兩類，在規(guī)劃時需要綜合考慮。”針對“沙戈荒”大基地建設(shè)和大規(guī)模送出這一具體案例，華北電力大學(xué)電力系統(tǒng)研究所副所長孫英云提出了解題方向：以生成式模型為代表的人工智能技術(shù)在對這兩類不確定性進行概率建模方面已展現(xiàn)出突出優(yōu)勢，在新型電力系統(tǒng)規(guī)劃和運行中有著廣闊的應(yīng)用前景。

也有專家提出了具體的突破點——調(diào)整方式計算的周期。在香港大學(xué)電機電子工程系常務(wù)副主任侯云鶴看來，適應(yīng)新型電力系統(tǒng)的方式計算要求，需要在原有年度或季度計算的基礎(chǔ)上，構(gòu)建以月或周為短周期的電網(wǎng)運行分析模式，并向在線計算延伸銜接，滿足電力可異供應(yīng)、新能源消納與市場化運作的需求。

可見，面對重重挑戰(zhàn)，新型電力系統(tǒng)的建設(shè)在規(guī)劃階段就必須深度融合先進科技與前瞻理念，以靈活應(yīng)對風(fēng)光等可再生能源出力的不確定性，優(yōu)化資源配置，提升系統(tǒng)韌性。

高質(zhì)量配電網(wǎng)

新型電力系統(tǒng)建設(shè)的重要一環(huán)

新型電力系統(tǒng)建設(shè)背景下，配電網(wǎng)被賦予了不同的使命。

“分布式電源、新型儲能、電動汽車，以及柔性負荷廣泛接入新型電力系統(tǒng)，智慧配電網(wǎng)成為分布式資源聚合互動與全局利用的樞紐平臺。”上海交通大學(xué)助理教授譚振飛一語道出了現(xiàn)代智慧配電網(wǎng)與新型電力系統(tǒng)的關(guān)系。

2024年7月，國家發(fā)展改革委、國家能源局、國家數(shù)據(jù)局印發(fā)的《加快構(gòu)建新型電力系統(tǒng)行動方案（2024—2027年）》中，配電網(wǎng)高質(zhì)量發(fā)展行動是重點開展的專項行動之一。現(xiàn)代智慧配電網(wǎng)運行、優(yōu)化、調(diào)度，正是一場分論壇的主題。

那么，被看作是支撐新型電力系統(tǒng)建設(shè)重要環(huán)節(jié)的現(xiàn)代智慧配電網(wǎng)相較于傳統(tǒng)配電網(wǎng)，有何不同？

清華大學(xué)電機系助理研究員藺晨暉作出了分析：配電網(wǎng)中分布式資源大規(guī)模接入，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)從“輸配用”的單向形態(tài)過渡到“主配微”多元雙向互動的新形態(tài)，運行模式由傳統(tǒng)“源隨荷動”的源荷實時平衡向“源網(wǎng)荷儲互動”的多層級電網(wǎng)協(xié)同運行模式轉(zhuǎn)變。

系統(tǒng)性的變化，不免會帶來一些建設(shè)的難點和挑戰(zhàn)。

譚振飛認為，如何高效協(xié)同各級電網(wǎng)調(diào)度運行，打破主—配—微電網(wǎng)之間存在的管理邊界和信息壁壘，是提升配電網(wǎng)承載力、促進分布式發(fā)電靈活經(jīng)濟消納的關(guān)鍵技術(shù)問題。

在藺晨暉看來，難點同樣存在于電力調(diào)度方面：各級電網(wǎng)耦合愈加緊密，調(diào)度場景更加復(fù)雜，對調(diào)度運行水平提出了更高的要求。因此，亟須突破適應(yīng)海量分布式資源接入的主—配—微分層協(xié)同優(yōu)化運行技術(shù)，以支持調(diào)峰、調(diào)壓等差異化場景的調(diào)控需求，提升配電網(wǎng)的多元承載能力。

對此，譚振飛提出了非迭代式的主—配—微電網(wǎng)協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度理論與方法，通過可行域投影，將下層子系統(tǒng)的優(yōu)化模型無損等值到協(xié)調(diào)端口，構(gòu)建不失精度、規(guī)模驟減的降維模型參與上層系統(tǒng)尋優(yōu)。以單次、少量信息交互實現(xiàn)主—配—微電網(wǎng)多層級協(xié)調(diào)優(yōu)化運行，可從根本上解決傳統(tǒng)迭代式分解協(xié)調(diào)方法收斂慢，收斂迭代、信息交互煩瑣等不足，滿足主—配—微協(xié)調(diào)運行對優(yōu)化計算時效性、規(guī)模性、穩(wěn)定性的要求。

藺晨暉則認為，可以通過基于多參數(shù)空間投影的多層級高效協(xié)同優(yōu)化算法提升來適應(yīng)海量分布式資源接入。這種算法廣泛適用于非線性優(yōu)化，收斂速度比傳統(tǒng)算法有數(shù)量級的提升。其在主—配—微多級協(xié)同的測試上表明，隨著參與決策主體數(shù)量的增加，算法計算耗時僅輕微增長，顯著優(yōu)于已有其他算法。

四川大學(xué)電氣工程學(xué)院副教授高紅均以超大型城市電網(wǎng)為例，提出自愈控制是其電力安全可靠供應(yīng)的關(guān)鍵。

高紅均介紹，以“饋線組”為核心的復(fù)雜配電網(wǎng)分層分布式重構(gòu)自愈架構(gòu)，開展以“先組內(nèi)自治、后組間協(xié)同”的高效自愈決策。他詳細介紹了自愈控制的兩個應(yīng)用場景：重過載自愈運行方式主動控制、故障自愈分布式高效復(fù)電控制。

“通過分組解耦簡明高效調(diào)控，實現(xiàn)迎峰度夏/度冬期間負荷可靠靈活轉(zhuǎn)供、故障后非故障區(qū)段負荷快速恢復(fù)，達到高峰少停電、故障快復(fù)電目標(biāo)，保障城市供電可靠性逐年提升。”高紅均說。

展望未來

“車網(wǎng)互動”大有可為

來到用電側(cè)。

2023年，我國新能源汽車產(chǎn)銷量占全球比重超過60％，連續(xù)9年位居世界第一。在多個分論壇上，“車網(wǎng)互動”等交通領(lǐng)域能源規(guī)劃運行問題，是許多專家談?wù)摰臒狳c。

“電動汽車與電網(wǎng)互動正成為推動我國能源轉(zhuǎn)型、實現(xiàn)‘雙碳’目標(biāo)的重要力量。”國網(wǎng)智慧車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)有限公司副總經(jīng)理王文認為，電動汽車在新型電力系統(tǒng)中扮演著關(guān)鍵角色。

在他看來，電動汽車兼具單體靈活分散和總量龐大的獨特性。在短周期儲能方面，電動汽車能夠快速響應(yīng)電網(wǎng)需求，通過需求響應(yīng)、調(diào)峰和調(diào)頻等技術(shù)，解決新能源發(fā)電的短時波動。隨著技術(shù)的進步，電動汽車還能承擔(dān)長周期儲能功能。它們可以在光伏發(fā)電、風(fēng)電大發(fā)時充電，儲存過剩的可再生能源，在高需求時段放電，支撐電力電量平衡。這種互動模式通過電力交易和現(xiàn)貨市場的調(diào)度，優(yōu)化可再生能源的利用，幫助解決電力供需錯配問題。

“電動汽車既是‘交通工具’，又是‘電力負荷’，充電需求與出行特征強相關(guān)，呈現(xiàn)‘潮汐’特征。”清華大學(xué)電機系電力系統(tǒng)研究所副所長胡澤春同樣認為“車網(wǎng)互動”前景樂觀，除了配置固定充電設(shè)施和換電站，為滿足節(jié)假日高速路和特殊地點充電難的問題，還可部署移動充電設(shè)備。

除了看好廣闊前景，專家們也對“車網(wǎng)互動”需要突破的關(guān)鍵技術(shù)提出了展望。

胡澤春認為，為降低電動汽車充電負荷對電網(wǎng)的沖擊并充分利用充電需求的調(diào)控潛力，當(dāng)前應(yīng)做好智能有序充電技術(shù)的研究和應(yīng)用。還應(yīng)加大對雙向充放電設(shè)施的優(yōu)化布局和充放電調(diào)控技術(shù)的研究和推廣應(yīng)用，實現(xiàn)大規(guī)模車網(wǎng)雙向互動，為車主增加收益、為電網(wǎng)提供支撐、為新能源消納作出貢獻。

“確保電池的長期穩(wěn)定運行，同樣是實現(xiàn)規(guī)模化車網(wǎng)互動的關(guān)鍵。”王文坦言，電池技術(shù)的突破同樣至關(guān)重要，尤其是電池壽命的延長和質(zhì)保體系的完善，將直接影響用戶的參與意愿。

眼下流行的自動駕駛，在澳門大學(xué)智慧城市物聯(lián)網(wǎng)國家重點實驗室助理教授、博士生導(dǎo)師張洪財看來，也是推動“電網(wǎng)”與“交通網(wǎng)”深度融合的重要技術(shù)。隨著自動駕駛技術(shù)的普及，未來交通網(wǎng)絡(luò)中車輛的行駛時間成本將不斷降低，而能耗在總運營成本中的占比將顯著上升，車輛的時空調(diào)度能力也將日益增強。因此，自動駕駛電動汽車將在未來具備更強的意愿和能力作為移動儲能資源與電網(wǎng)互動，助力清潔電力的高效消納。