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截至2020年底，我國風電裝機2.81億千瓦、光伏發電裝機2.53億千瓦，合計達5.34億千瓦。要實現碳達峰、碳中和目標，到2030年我國風電、太陽能發電總裝機容量將達到12億千瓦以上，這意味著風電、太陽能發電裝機還將至少增加6.66億千瓦。為此，近日召開的中央財經委員會第九次會議提出，實施可再生能源替代行動，深化電力體制改革，構建以新能源為主體的新型電力系統，這為推動能源電力轉型發展指明了方向。

在(zai)能(neng)(neng)源(yuan)革命(ming)和(he)(he)(he)數(shu)字革命(ming)相融并進(jin)，以(yi)及碳(tan)達(da)峰(feng)、碳(tan)中和(he)(he)(he)目(mu)標(biao)的(de)(de)大背(bei)景下，能(neng)(neng)源(yuan)電(dian)力(li)(li)行業正(zheng)(zheng)發(fa)生前所(suo)未(wei)有的(de)(de)變化。以(yi)安全可靠、清潔經濟、智慧開(kai)放、可持續發(fa)展(zhan)的(de)(de)能(neng)(neng)源(yuan)節約型社會(hui)為(wei)目(mu)標(biao)，以(yi)高(gao)滲透(tou)率(lv)的(de)(de)可再生能(neng)(neng)源(yuan)、高(gao)比(bi)例的(de)(de)電(dian)力(li)(li)電(dian)子設(she)備、高(gao)速增(zeng)(zeng)長的(de)(de)直流負荷“三高(gao)”為(wei)主要特征的(de)(de)新一代電(dian)力(li)(li)系統(tong)(tong)正(zheng)(zheng)在(zai)逐(zhu)步形成。特別值得關注的(de)(de)是，碳(tan)中和(he)(he)(he)將加速電(dian)力(li)(li)增(zeng)(zeng)長零碳(tan)化進(jin)程(cheng)，發(fa)展(zhan)清潔和(he)(he)(he)循(xun)環經濟，更(geng)需要堅強(qiang)大電(dian)網和(he)(he)(he)智能(neng)(neng)配電(dian)系統(tong)(tong)協同(tong)發(fa)展(zhan)，相得益(yi)彰，逐(zhu)步向(xiang)綜合能(neng)(neng)源(yuan)系統(tong)(tong)演化。

當前(qian)，我國(guo)已(yi)成(cheng)(cheng)為(wei)世界級的(de)(de)(de)能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)生(sheng)產(chan)(chan)和消費大國(guo)，形成(cheng)(cheng)了(le)煤炭、電力、石油、天然氣、新能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)、可(ke)再(zai)(zai)生(sheng)能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)全面(mian)發展(zhan)的(de)(de)(de)能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)供給體系，能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)事業發展(zhan)取得(de)舉世矚目的(de)(de)(de)成(cheng)(cheng)就，但過去粗獷式能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)發展(zhan)導致的(de)(de)(de)生(sheng)態環(huan)境問題日趨嚴重，能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)綜合利用效率相對偏(pian)低。目前(qian)，由(you)于大量可(ke)再(zai)(zai)生(sheng)能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)出現(xian)，能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)開發將向集中(zhong)生(sheng)產(chan)(chan)與分布式生(sheng)產(chan)(chan)并重轉(zhuan)變，根據資源(yuan)(yuan)(yuan)的(de)(de)(de)自然稟(bing)賦(fu)和負荷時空特(te)性，新的(de)(de)(de)能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)必須連接到(dao)系統，或(huo)(huo)通過遠(yuan)距離輸送，或(huo)(huo)就地到(dao)最終用戶，可(ke)再(zai)(zai)生(sheng)能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)將逐步成(cheng)(cheng)為(wei)電網中(zhong)的(de)(de)(de)主要一次能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)來源(yuan)(yuan)(yuan)。優化(hua)調(diao)整電源(yuan)(yuan)(yuan)結構(gou)，保障能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)供給安全清潔可(ke)持續發展(zhan)是重中(zhong)之重。

新型電力(li)系統面臨(lin)的(de)主要(yao)挑戰(zhan)是：高(gao)滲透(tou)率的(de)分布(bu)式可(ke)再(zai)生(sheng)能(neng)源(yuan)(yuan)將(jiang)(jiang)對電網安全穩定運(yun)行帶(dai)來沖(chong)擊，特別是大量分布(bu)式能(neng)源(yuan)(yuan)聚合(he)體(ti)(ti)對電網運(yun)行能(neng)力(li)和調度水平帶(dai)來嚴(yan)峻考(kao)驗，因此需加快(kuai)整(zheng)體(ti)(ti)電力(li)系統結構改(gai)造(zao)(zao)，為可(ke)再(zai)生(sheng)能(neng)源(yuan)(yuan)消納提供有力(li)保障(zhang)；分散能(neng)源(yuan)(yuan)資源(yuan)(yuan)將(jiang)(jiang)大量小(xiao)規模資產(chan)連(lian)接到配電網，并(bing)出現(xian)新的(de)電網參(can)與者，如當地能(neng)源(yuan)(yuan)社區和消費者；可(ke)再(zai)生(sheng)能(neng)源(yuan)(yuan)滲透(tou)率與棄電率整(zheng)體(ti)(ti)呈現(xian)正相關關系，降低棄電率成為挑戰(zhan)，也是未來電力(li)系統改(gai)造(zao)(zao)升級和投資布(bu)局的(de)重點(dian)。為保障(zhang)可(ke)再(zai)生(sheng)能(neng)源(yuan)(yuan)高(gao)效消納，需提升對風電和太陽(yang)能(neng)發電出力(li)的(de)預(yu)測(ce)精(jing)度，為機組(zu)(zu)組(zu)(zu)合(he)和調度做(zuo)好預(yu)案,也要(yao)加強對發電側(ce)、輸電側(ce)、用戶側(ce)、儲能(neng)側(ce)的(de)靈活性改(gai)造(zao)(zao)、建(jian)設，提升深度調峰和快(kuai)速響應能(neng)力(li)。

為保證(zheng)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)能供給質量(liang)（電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓、頻率(lv)等），風電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)和太陽能發(fa)(fa)(fa)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)在(zai)并網發(fa)(fa)(fa)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)過程中也需要(yao)必(bi)要(yao)的(de)(de)輔(fu)助服(fu)務(wu)，從而(er)產生(sheng)消納成本(ben)，導(dao)致電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)價(jia)上升。借鑒(jian)發(fa)(fa)(fa)達國(guo)(guo)家電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)力系統低碳(tan)發(fa)(fa)(fa)展的(de)(de)標桿德國(guo)(guo)的(de)(de)歷程，2019年，德國(guo)(guo)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)力系統可再生(sheng)能源發(fa)(fa)(fa)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)占(zhan)比突破40%，電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)費(fei)比2015年增(zeng)長(chang)約8%。因此，可再生(sheng)能源的(de)(de)全系統消納成本(ben)將隨著滲透率(lv)提(ti)升而(er)增(zeng)加，電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)力市場、價(jia)格、體制機制和各種不確定因素將影(ying)響(xiang)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)網發(fa)(fa)(fa)展。

提高(gao)現(xian)有(you)電(dian)力系統的(de)利(li)用(yong)率，以(yi)達(da)到物盡其用(yong)、提質(zhi)增效是重要工作。同(tong)時，積極(ji)(ji)應(ying)對極(ji)(ji)端天氣和氣候(hou)變化，保障(zhang)可靠(kao)供電(dian)，也(ye)是電(dian)力系統面臨的(de)一大任務。

未來電(dian)網(wang)將成為(wei)實現各能源(yuan)網(wang)絡有機互(hu)聯(lian)的鏈接樞紐，以及含有源(yuan)-網(wang)-荷(he)-儲的多(duo)元、非線(xian)性(xing)、時空變化(hua)、網(wang)中網(wang)的復雜大系(xi)統(tong)(tong)，是(shi)能源(yuan)互(hu)聯(lian)網(wang)的基礎和(he)核心，應具有先(xian)進的人工智能裝備、充足的系(xi)統(tong)(tong)靈活性(xing)、高標(biao)準的系(xi)統(tong)(tong)可靠(kao)性(xing)。

具體(ti)而言，電網(wang)(wang)(wang)(wang)將(jiang)呈現大(da)電網(wang)(wang)(wang)(wang)、局域(yu)電網(wang)(wang)(wang)(wang)和(he)微(wei)(wei)電網(wang)(wang)(wang)(wang)并存的(de)電網(wang)(wang)(wang)(wang)格局：廣(guang)域(yu)大(da)電網(wang)(wang)(wang)(wang)可有機整(zheng)合(he)各種可再生能源的(de)時空(kong)互補性，并實現資源密(mi)集(ji)區域(yu)的(de)電力向負荷密(mi)集(ji)區域(yu)的(de)大(da)容量遠距離輸送(song)；局域(yu)電網(wang)(wang)(wang)(wang)和(he)微(wei)(wei)電網(wang)(wang)(wang)(wang)可就地(di)利用分(fen)散資源，將(jiang)大(da)量小(xiao)規模資產連接到配(pei)電網(wang)(wang)(wang)(wang)，并出(chu)現新的(de)電網(wang)(wang)(wang)(wang)參(can)與者，如當地(di)能源社(she)區和(he)消費(fei)者，形(xing)成眾多的(de)產用儲一體(ti)化聚合(he)體(ti)。

同時，分布式能(neng)(neng)量自治(zhi)單元——就地(di)收集、存儲(chu)和使用(yong)(yong)能(neng)(neng)源(yuan)的微單元，成為被控(kong)制的一個(ge)簡單可(ke)(ke)調度負荷，可(ke)(ke)以在數(shu)秒內作出響應(ying)，以滿足電(dian)(dian)網(wang)系統需要。對于用(yong)(yong)戶，微電(dian)(dian)網(wang)可(ke)(ke)以成為一個(ge)可(ke)(ke)定制的電(dian)(dian)源(yuan)，向用(yong)(yong)戶提供差(cha)異化(hua)（電(dian)(dian)能(neng)(neng)質量、電(dian)(dian)壓(ya)等(deng)級、交直流供電(dian)(dian)模式、供電(dian)(dian)可(ke)(ke)靠性等(deng)）服務(wu)。通(tong)過能(neng)(neng)源(yuan)載(zai)體的電(dian)(dian)力(li)轉換(huan)，終端用(yong)(yong)戶和電(dian)(dian)網(wang)的耦(ou)合(he)加(jia)強，反之亦然。此外，對現有電(dian)(dian)網(wang)輸配電(dian)(dian)能(neng)(neng)力(li)的提升挖(wa)潛、精(jing)益(yi)化(hua)資產管理將是重(zhong)要任務(wu)。

負荷(he)側(ce):電(dian)能(neng)是未來(lai)最重要的終(zhong)端能(neng)源(yuan)，終(zhong)端電(dian)氣化是大方向，將帶(dai)來(lai)新負載模式，如電(dian)動汽車快速充(chong)電(dian)，其特點是短(duan)時內(nei)高(gao)功率(lv)充(chong)放電(dian)會對電(dian)網造成沖擊。

自下(xia)而上采(cai)用(yong)物聯網（如電(dian)動(dong)車(che)等(deng)可控負荷）及身聯網(如健身環，心臟起博持器(qi)等(deng))和人工(gong)智能等(deng)新技術，將(jiang)為負荷的柔(rou)性化和優化響應奠定基礎。另外，直(zhi)流已在用(yong)戶(hu)身邊，電(dian)子(zi)設備(bei)等(deng)直(zhi)流負荷快速增長，風(feng)光儲直(zhi)柔(rou)的直(zhi)流微(wei)電(dian)網和聚合體將(jiang)大幅(fu)增加，大量并網主(zhu)體如分布式(shi)電(dian)源、微(wei)電(dian)網、電(dian)動(dong)汽車(che)(V2G)、新型(xing)交互式(shi)用(yong)能設備(bei)等(deng)多兼具生產者與(yu)消費者雙重(zhong)身份。在高比例新能源背(bei)景下(xia)，“源隨荷動(dong)”式(shi)傳統(tong)的解(jie)決(jue)電(dian)力系統(tong)平衡問題的基本方式(shi)將(jiang)出現(xian)“荷隨源動(dong)”的趨勢。

因(yin)此，應(ying)研(yan)究出(chu)臺(tai)由(you)各個利益相關者參與(yu)的(de)有吸引力的(de)價格(ge)機制，讓具(ju)有強大(da)響應(ying)能力的(de)用戶(hu)參與(yu)調峰。負荷的(de)柔性(xing)處理(li)和主(zhu)動(dong)響應(ying)將(jiang)是能源電力改革的(de)新藍(lan)海。

儲能(neng)：儲能(neng)技(ji)術(shu)是支撐可再生能(neng)源普及的戰略性技(ji)術(shu)，也(ye)是提(ti)高(gao)電(dian)力系統靈活性和可靠性的關鍵技(ji)術(shu)。

電(dian)力(li)系統的(de)(de)靈(ling)活性(xing)越(yue)高，調(diao)(diao)(diao)節能(neng)(neng)力(li)越(yue)強(qiang)，則越(yue)能(neng)(neng)滿足(zu)高比例可再生能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)帶(dai)來的(de)(de)調(diao)(diao)(diao)峰(feng)、調(diao)(diao)(diao)頻和(he)(he)備(bei)用需求(qiu)，保障(zhang)電(dian)能(neng)(neng)供給質(zhi)量。隨著技(ji)(ji)術發(fa)展和(he)(he)材料革(ge)命，越(yue)來越(yue)多不同(tong)技(ji)(ji)術路線的(de)(de)規模化(hua)(hua)儲(chu)(chu)能(neng)(neng)，如抽水(shui)蓄(xu)能(neng)(neng)電(dian)站和(he)(he)燃氣調(diao)(diao)(diao)峰(feng)電(dian)站、氫(qing)能(neng)(neng)、碳捕集(ji)與利用技(ji)(ji)術和(he)(he)儲(chu)(chu)能(neng)(neng)裝置，以及蓄(xu)電(dian)(機械轉(zhuan)換、化(hua)(hua)學轉(zhuan)化(hua)(hua)等)和(he)(he)蓄(xu)熱(re)(水(shui)/冰蓄(xu)冷、熱(re)化(hua)(hua)學存儲(chu)(chu))等將根據不同(tong)需求(qiu)在源(yuan)(yuan)網(wang)荷(he)側(ce)安裝，參與控制，平衡(heng)時空變(bian)化(hua)(hua)的(de)(de)源(yuan)(yuan)與荷(he)。因此(ci)，要加(jia)強(qiang)對(dui)發(fa)、輸、用側(ce)和(he)(he)儲(chu)(chu)能(neng)(neng)側(ce)的(de)(de)靈(ling)活性(xing)建設，提升深度調(diao)(diao)(diao)峰(feng)和(he)(he)快速響應能(neng)(neng)力(li)，提高供電(dian)可靠(kao)性(xing)和(he)(he)電(dian)能(neng)(neng)質(zhi)量。

電力(li)系統(tong)運行模式：將逐步演(yan)變為(wei)以可再生能源發電為(wei)主、交(jiao)直(zhi)流混合電網(wang)、源網(wang)荷儲協同互(hu)動，靈活智能控制運營(ying)成為(wei)重中之重。

以(yi)大(da)(da)電(dian)網為“主干網”，以(yi)微(wei)網、能(neng)(neng)量自治單元為“局(ju)域網”，能(neng)(neng)夠(gou)“即插即用(yong)(yong)(yong)”，以(yi)開放對(dui)等的信息-能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)一體化(hua)架構(gou)，真正(zheng)實現能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)的雙向按需傳輸和動態(tai)平衡使用(yong)(yong)(yong)，提供共(gong)享能(neng)(neng)量和信息平臺及協作的機會(hui)。此外，大(da)(da)電(dian)網和微(wei)電(dian)網二者相互補充，相得益彰，因(yin)地制宜成為關鍵。應從現有系(xi)統(tong)中喚醒沉睡的資源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)，實現源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)網荷(he)儲(chu)的高效和最大(da)(da)利(li)益化(hua)的優化(hua)調節利(li)用(yong)(yong)(yong)。

能源和電(dian)力物理信(xin)息系統：將(jiang)產生海量(liang)多源、離(li)散的(de)大數(shu)據，為數(shu)字化能源電(dian)力奠定基礎(chu)，實(shi)現信(xin)息流、能源流、業務流融合(he)。

信息化對智能(neng)電網(wang)的支撐作(zuo)用，正逐步由以IT技術為(wei)核心(xin)轉變(bian)為(wei)以數據數字(zi)化為(wei)核心(xin)。值得注意的是，未來(lai)的信息服務模(mo)式，將由應(ying)用建設向數據分析(xi)服務模(mo)式轉變(bian)，實現數字(zi)賦能(neng)。

大量高新技術(shu)(shu)集成融合(he)：從技術(shu)(shu)上向新一代電力系統升級(ji)，“大云物(wu)移(yi)智”等新技術(shu)(shu)將逐漸(jian)成為標配。

其中(zhong)，人-機(ji)-物高度融合(he)，無人化、芯片傳感、數字(zi)化等新技術和多功能(neng)融合(he)的(de)新設備(bei)、材料、新器件將層(ceng)出(chu)不窮，能(neng)量的(de)產、輸、配、轉(zhuan)換和使用(yong)均具備(bei)一定智能(neng)，能(neng)源互(hu)聯網將具備(bei)“智慧、能(neng)自學習(xi)、能(neng)進化”的(de)生命體特征。

理想目(mu)標(biao)：向(xiang)著綜(zong)合(he)能源(yuan)互聯體系(xi)(xi)演進，逐步實(shi)現綜(zong)合(he)能源(yuan)體系(xi)(xi)。

以電為(wei)核心、網為(wei)平臺，以因(yin)地制宜的(de)(de)多元能(neng)源結構為(wei)基礎，信(xin)息(xi)能(neng)源基礎設施一體化(hua)(hua)的(de)(de)綜合(he)能(neng)源體系將(jiang)朝著低碳化(hua)(hua)、高效化(hua)(hua)、數字化(hua)(hua)及可持續(xu)發(fa)展(zhan)的(de)(de)清潔循環經濟方向發(fa)展(zhan)，形成以“能(neng)源結構生態(tai)化(hua)(hua)、產能(neng)用能(neng)一體化(hua)(hua)、資源配(pei)置(zhi)高效化(hua)(hua)”為(wei)特征的(de)(de)全(quan)新的(de)(de)能(neng)源生態(tai)體系。

回顧人類三次工業革命(ming)，都源(yuan)(yuan)于重(zhong)大科學發現(xian)和理論突破(po)。傳統的(de)能源(yuan)(yuan)競(jing)爭(zheng)(zheng)，就是哪里有資源(yuan)(yuan)，就去搶(qiang)奪，甚至是戰爭(zheng)(zheng)。但是，以風(feng)能、太陽(yang)能為代表的(de)新(xin)能源(yuan)(yuan)，其競(jing)爭(zheng)(zheng)方(fang)式不是資源(yuan)(yuan)競(jing)爭(zheng)(zheng)，而是核心技術(shu)競(jing)爭(zheng)(zheng)。

目(mu)前(qian)(qian)，世界上主要國家和(he)地(di)區(qu)均(jun)把能(neng)(neng)源技(ji)術(shu)視為(wei)新一輪(lun)科(ke)技(ji)革(ge)命和(he)產業革(ge)命的(de)(de)突破(po)口，因此(ci)，我們(men)應深(shen)刻理(li)解“科(ke)技(ji)獨(du)(du)立(li)(li)自(zi)強是發展(zhan)(zhan)大局的(de)(de)根(gen)本支撐(cheng)”，開展(zhan)(zhan)獨(du)(du)立(li)(li)自(zi)主的(de)(de)創新，必須深(shen)入分析面臨的(de)(de)挑戰及技(ji)術(shu)成(cheng)熟性(xing)、可(ke)(ke)行(xing)性(xing)、經濟性(xing)，前(qian)(qian)瞻未來(lai)發展(zhan)(zhan)，進而科(ke)學(xue)理(li)智地(di)制定切實(shi)可(ke)(ke)行(xing)的(de)(de)技(ji)術(shu)路(lu)線，群(qun)策群(qun)力(li)，努力(li)踐行(xing)。應以清潔(jie)、低碳、數字、高效(xiao)和(he)物聯為(wei)發展(zhan)(zhan)方向，以安全高效(xiao)、循環可(ke)(ke)持續為(wei)驅動和(he)目(mu)標(biao)，以研(yan)究與創新為(wei)支撐(cheng)、智慧互連共享(xiang)為(wei)核心，孕育新模(mo)式、新業態，推動跨界融合，實(shi)現(xian)產學(xue)研(yan)用協(xie)同(tong)。同(tong)時，從基礎理(li)論、新材料、關鍵技(ji)術(shu)、軟硬件設備(bei)到真正(zheng)能(neng)(neng)復制的(de)(de)工程(cheng)示范(fan)，探索顛覆性(xing)技(ji)術(shu)，實(shi)現(xian)能(neng)(neng)源技(ji)術(shu)自(zi)主創新，保障(zhang)可(ke)(ke)再生能(neng)(neng)源和(he)新型電力(li)系統(tong)理(li)智、健康、有序發展(zhan)(zhan)，助力(li)碳達峰、碳中(zhong)和(he)目(mu)標(biao)實(shi)現(xian)。

注：作者系山東大學特聘教授。