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一、形態特征

1、高(gao)比例(li)新能源廣泛接(jie)入

新型電(dian)力系統(tong)核(he)心特征在(zai)于新能(neng)源(yuan)(yuan)占(zhan)據主導地(di)(di)位，成為主要能(neng)源(yuan)(yuan)形(xing)式。隨著我(wo)國碳達峰與(yu)(yu)碳中和目標的(de)(de)(de)提出(chu)(chu)，新能(neng)源(yuan)(yuan)在(zai)一次能(neng)源(yuan)(yuan)消費中的(de)(de)(de)比重(zhong)不斷增加，加速替代化石(shi)能(neng)源(yuan)(yuan)。未來(lai)我(wo)國電(dian)源(yuan)(yuan)裝機規模(mo)將(jiang)(jiang)保持(chi)平(ping)穩較快增長，呈(cheng)現出(chu)(chu)“風(feng)光(guang)領跑、多源(yuan)(yuan)協調”發(fa)(fa)電(dian)將(jiang)(jiang)是我(wo)國發(fa)(fa)展最快的(de)(de)(de)電(dian)源(yuan)(yuan)類型，到(dao)2060約60%，發(fa)(fa)電(dian)量(liang)(liang)占(zhan)比之(zhi)和達到(dao)約35%。態勢。在(zai)電(dian)源(yuan)(yuan)總裝機容量(liang)(liang)中，陸上風(feng)電(dian)、光(guang)伏(fu)未來(lai)新能(neng)源(yuan)(yuan)的(de)(de)(de)廣泛接入(ru)也將(jiang)(jiang)呈(cheng)現集中式與(yu)(yu)分布(bu)式并(bing)舉的(de)(de)(de)態勢。西北、華(hua)北、東(dong)北地(di)(di)區(qu)大規模(mo)風(feng)光(guang)基地(di)(di)、西南地(di)(di)區(qu)水電(dian)基地(di)(di)、東(dong)部沿(yan)海地(di)(di)區(qu)海上風(feng)電(dian)基地(di)(di)，以及因地(di)(di)制宜、數(shu)量(liang)(liang)可觀、就(jiu)近(jin)消納(na)的(de)(de)(de)分布(bu)式電(dian)源(yuan)(yuan)，共同緩(huan)解我(wo)國資源(yuan)(yuan)逆向分布(bu)問題。

未來新(xin)能(neng)(neng)(neng)源的廣泛接入還將呈現(xian)智(zhi)能(neng)(neng)(neng)靈(ling)(ling)活、友好(hao)并(bing)(bing)網、高(gao)效環(huan)保(bao)的特(te)征。通(tong)過儲(chu)(chu)能(neng)(neng)(neng)、交直(zhi)流組網與(yu)(yu)(yu)多場景(jing)融(rong)合應用提(ti)升(sheng)(sheng)(sheng)智(zhi)能(neng)(neng)(neng)靈(ling)(ling)活;通(tong)過“風光水(shui)火儲(chu)(chu)”多能(neng)(neng)(neng)互補、集(ji)群調(diao)度、氣(qi)象(xiang)大數據發電預測、廣義虛擬(ni)同(tong)步技(ji)術，提(ti)升(sheng)(sheng)(sheng)友好(hao)并(bing)(bing)網與(yu)(yu)(yu)主動支撐性能(neng)(neng)(neng);通(tong)過新(xin)型(xing)風能(neng)(neng)(neng)捕捉與(yu)(yu)(yu)大葉(xie)輪(lun)、新(xin)型(xing)光伏(fu)電池、數字智(zhi)能(neng)(neng)(neng)運維、環(huan)保(bao)材料提(ti)升(sheng)(sheng)(sheng)效率與(yu)(yu)(yu)可靠性;并(bing)(bing)且(qie)構建靈(ling)(ling)活性火電機組、天然氣(qi)與(yu)(yu)(yu)儲(chu)(chu)氫調(diao)峰(feng)電站、儲(chu)(chu)熱與(yu)(yu)(yu)儲(chu)(chu)能(neng)(neng)(neng)電站的調(diao)峰(feng)電源體系。

2、高彈性電網靈活可靠配(pei)置資源

新型電(dian)(dian)(dian)力(li)系統需要解決高比例新能源接入(ru)下系統強不確定性(xing)(即，隨機性(xing)與波動(dong)性(xing))與脆弱性(xing)問題(ti)，充分(fen)發揮電(dian)(dian)(dian)網大范圍資(zi)源配(pei)置(zhi)的能力(li)。未來電(dian)(dian)(dian)網將呈(cheng)現出交直(zhi)流遠距離輸電(dian)(dian)(dian)、區域電(dian)(dian)(dian)網互(hu)聯、主(zhu)網與微電(dian)(dian)(dian)網互(hu)動(dong)的形(xing)態(tai)。

特高壓(ya)交直流(liu)遠(yuan)距離輸電(dian)成(cheng)為重要的(de)清潔能源配置手段。分布式(shi)電(dian)源按電(dian)壓(ya)等級分層(ceng)接(jie)入(ru)，實現(xian)就地消納與(yu)平衡。儲能與(yu)需求側響(xiang)應(ying)快速發展，預(yu)計2060年需求響(xiang)應(ying)規模有(you)望達(da)到3.6億(yi)千(qian)瓦左(zuo)右，儲能裝(zhuang)機將(jiang)達(da)4.2億(yi)千(qian)瓦左(zuo)右，兩者將(jiang)成(cheng)為未來電(dian)力(li)系統(tong)重要的(de)靈(ling)活性資源，保(bao)障新能源消納和(he)系統(tong)安全穩定運行。新一(yi)代調度體系。主要包括:

1)從傳統(tong)的自上而下調度模式，演變(bian)為“源網荷儲(chu)”全網協同的調度模式;

2)從傳(chuan)統的個體經驗判(pan)斷演變為(wei)數(shu)據驅(qu)動下AI決(jue)策的智(zhi)能調度;

3)從單點(dian)故障(zhang)觸(chu)發的被動(dong)式保護演變為電(dian)力物聯網全局感(gan)知(zhi)提前(qian)預防的主動(dong)防御;

4）演變(bian)為電(dian)力電(dian)子與現代通信相結合的敏捷響應(毫(hao)秒級);

5）高彈性電網(wang)的(de)核心(xin)在(zai)于建(jian)立(li)全網(wang)協同、數據驅動(dong)、主動(dong)防(fang)御、智能決策復(fu)合(he)潮流控制及動(dong)態增容(rong)等新型電力電子(zi)裝置(zhi)的(de)手段豐富的(de)調度調節(jie)資源。

6)從(cong)傳統機電動作(zuo)緩慢(man)響應(秒級(ji))調頻資源不足演(yan)變為(wei)具有靈活性電源、儲能、需(xu)求側(ce)響應、寬頻振蕩抑制；

7)從傳統(tong)調峰高彈性電(dian)網(wang)(wang)(wang)的基礎在(zai)于(yu)建設(she)萬物(wu)互聯(lian)(lian)的電(dian)力物(wu)聯(lian)(lian)網(wang)(wang)(wang)。基于(yu)物(wu)聯(lian)(lian)網(wang)(wang)(wang)智能(neng)(neng)傳感(gan)、邊緣計(ji)算(suan)融合網(wang)(wang)(wang)關、智能(neng)(neng)終(zhong)端(duan)以(yi)及安全(quan)芯片等感(gan)知設(she)備，實現(xian)全(quan)環節數據(ju)可測可采可傳，且(qie)各類終(zhong)端(duan)與設(she)備即插(cha)即用(yong)、安全(quan)接入、萬物(wu)互聯(lian)(lian);通過(guo)(guo)5G/光纖/物(wu)聯(lian)(lian)網(wang)(wang)(wang)等現(xian)代通訊網(wang)(wang)(wang)絡，實現(xian)數據(ju)快(kuai)速上傳;通過(guo)(guo)人(ren)工智能(neng)(neng)、大數據(ju)等先進算(suan)法(fa)，基于(yu)云平臺實現(xian)智能(neng)(neng)發(fa)電(dian)、智能(neng)(neng)調度、智能(neng)(neng)運(yun)維的全(quan)場景(jing)與全(quan)鏈條智能(neng)(neng)化。

3、高度電氣化的終端負(fu)荷多元互動

未來終端用能(neng)(neng)結構中，電(dian)氣化(hua)(hua)水平持續提升，電(dian)能(neng)(neng)逐步成為(wei)最(zui)主(zhu)要的(de)(de)能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)消費品種。根(gen)據有關機構預測，2025費中的(de)(de)主(zhu)導地位，電(dian)能(neng)(neng)占終端能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)消費比重在2035年(nian)和(he)2060年(nian)有望分別達到約45%和(he)70%。圍繞著滿足(zu)人(ren)民(min)對美好生活的(de)(de)向(xiang)(xiang)往，電(dian)能(neng)(neng)替(ti)代、電(dian)動汽車、清潔供暖、屋頂光伏、家(jia)用儲能(neng)(neng)設備及智能(neng)(neng)家(jia)居的(de)(de)廣泛(fan)應用使用電(dian)負荷朝著多元化(hua)(hua)方向(xiang)(xiang)發展。

在(zai)能(neng)(neng)源互(hu)聯(lian)網背景(jing)下(xia)，既是消費(fei)者，又(you)是生產(chan)者的(de)全新(xin)模式改變著能(neng)(neng)源電力(li)服務(wu)形態，需求側響應、虛擬電廠及分布式交(jiao)易越(yue)來越(yue)多(duo)成(cheng)為(wei)用戶的(de)新(xin)選擇。在(zai)能(neng)(neng)源互(hu)聯(lian)網新(xin)消費(fei)下(xia)，除了普遍服務(wu)外，綠色電力(li)、定制(zhi)化服務(wu)、優(you)質供(gong)電、精準計量、電力(li)大數據增值服務(wu)成(cheng)為(wei)用戶的(de)新(xin)需求。

4、基(ji)礎設施多(duo)網(wang)融合數字賦能

我國正在建(jian)(jian)設的能(neng)源(yuan)互(hu)聯(lian)網(wang)是推動(dong)能(neng)源(yuan)革命的技術(shu)路徑。在物理層，能(neng)源(yuan)互(hu)聯(lian)網(wang)需要建(jian)(jian)設以新一代(dai)電力系統為(wei)基礎，與天(tian)然(ran)氣、交通(tong)、建(jian)(jian)筑等(deng)多個領域互(hu)聯(lian)互(hu)通(tong)的綜合能(neng)源(yuan)網(wang)絡。

在生產側(ce)，多(duo)品種能源需(xu)要結合各自特點，發揮所長，進行互(hu)聯互(hu)通(tong)(tong)，優(you)勢互(hu)補(bu);在傳輸側(ce)，智能電網與(yu)熱力管網、天然氣(qi)管網、交通(tong)(tong)網絡進行互(hu)聯互(hu)通(tong)(tong)，協同調度;

在消(xiao)費側，電(dian)冷(leng)熱(re)氣水(shui)進(jin)行綜合能(neng)源供應(ying)。電(dian)力(li)(li)物聯網(wang)成為網(wang)絡(luo)安(an)全(quan)(quan)(quan)的重點環節。建設“安(an)全(quan)(quan)(quan)芯片-終端認(ren)證-數(shu)據(ju)可(ke)信(xin)-網(wang)絡(luo)加密-應(ying)用密鑰”在信(xin)息(xi)層(ceng)，電(dian)力(li)(li)網(wang)絡(luo)逐步與現代通信(xin)網(wang)絡(luo)融(rong)合，共同構建信(xin)息(xi)物理社會的主動式(shi)全(quan)(quan)(quan)域網(wang)絡(luo)安(an)全(quan)(quan)(quan)防護體系，打造(zao)全(quan)(quan)(quan)息(xi)全(quan)(quan)(quan)景感(gan)知、信(xin)息(xi)高效處理、數(shu)據(ju)數(shu)字安(an)全(quan)(quan)(quan)、應(ying)用便(bian)捷靈活的開(kai)放安(an)全(quan)(quan)(quan)物聯網(wang)絡(luo)。

在數(shu)據層，電(dian)(dian)力(li)行業(ye)進(jin)行數(shu)字化轉(zhuan)型，建設(she)具有活力(li)的(de)電(dian)(dian)力(li)數(shu)字生態(tai)。電(dian)(dian)力(li)大數(shu)據服(fu)務(wu)社會治理與(yu)經濟發展，數(shu)字電(dian)(dian)網平(ping)臺(tai)賦能，培(pei)育新(xin)型電(dian)(dian)力(li)數(shu)字產(chan)業(ye);對(dui)接工(gong)業(ye)互聯網，服(fu)務(wu)數(shu)字政府(fu)和智慧(hui)城(cheng)市;對(dui)接能源(yuan)(yuan)價值鏈各環(huan)節資源(yuan)(yuan)，發揮企業(ye)間(jian)的(de)互利共生優勢，構(gou)建產(chan)業(ye)鏈合(he)作平(ping)臺(tai)與(yu)新(xin)能源(yuan)(yuan)電(dian)(dian)力(li)生態(tai)。

總的(de)來說，未(wei)來新(xin)(xin)(xin)型(xing)電力(li)系統的(de)核心特征是新(xin)(xin)(xin)能(neng)源(yuan)占主體地位。同時(shi)圍繞(rao)著滿足人民對美好生活的(de)向往，電動(dong)汽車、清(qing)潔(jie)供暖、屋頂(ding)光伏、家(jia)用儲能(neng)、智能(neng)家(jia)居以及電能(neng)替代的(de)廣泛應用，使得用電負(fu)荷朝著多元化方向發(fa)展。面(mian)對源(yuan)荷兩端重大變化，電網(wang)功能(neng)與形態(tai)的(de)也需要(yao)進行(xing)深刻的(de)變革(ge)。為(wei)推動(dong)能(neng)源(yuan)革(ge)命戰略，落(luo)實(shi)2030年碳達(da)峰和2060建“清(qing)潔(jie)低碳、安全高效”新(xin)(xin)(xin)型(xing)電力(li)系統。這(zhe)一歷(li)史任務意義重大。

二、使命與挑戰

欲帶(dai)皇冠，必承(cheng)其(qi)(qi)重，欲握玫(mei)瑰，必承(cheng)其(qi)(qi)痛。承(cheng)載(zai)著黨與國家厚(hou)望的(de)新(xin)型電力系(xi)統(tong)(tong)不僅是(shi)歷(li)史使命，而且也是(shi)重大(da)挑戰。現(xian)有電力系(xi)統(tong)(tong)并(bing)不能(neng)簡單(dan)的(de)能(neng)源系(xi)統(tong)(tong)，建設適應(ying)高比例新(xin)能(neng)源廣泛接入的(de)地(di)以線性發展(zhan)方式演變到(dao)更高階段的(de)新(xin)型電力系(xi)統(tong)(tong)，二者存(cun)在(zai)較大(da)的(de)差異性。歸納總結本質性的(de)技術，其(qi)(qi)演變過(guo)程為(wei)三點:

(一)從現有(you)電力系統(tong)邁向新型電力系統(tong)的技術演(yan)變推演(yan)

1、從(cong)確定性系統演變為強不(bu)確定性系統

首先，電(dian)(dian)(dian)源(yuan)端具有(you)強不確定(ding)性。我國電(dian)(dian)(dian)源(yuan)結構(gou)將從(cong)傳(chuan)統火電(dian)(dian)(dian)機組為(wei)(wei)主導(dao)，逐步演(yan)變為(wei)(wei)未來的(de)(de)新(xin)能(neng)源(yuan)機組為(wei)(wei)主導(dao)。未來風(feng)電(dian)(dian)(dian)和(he)光伏(fu)發(fa)電(dian)(dian)(dian)的(de)(de)裝機容量將呈(cheng)現持續上升趨勢(shi)，預計2060年兩者(zhe)裝機容量占比之和(he)達到約(yue)60%，發(fa)電(dian)(dian)(dian)量占比之和(he)達到約(yue)35%。現有(you)常規(gui)火電(dian)(dian)(dian)、水電(dian)(dian)(dian)或者(zhe)核電(dian)(dian)(dian)出(chu)力呈(cheng)現一定(ding)的(de)(de)規(gui)律性和(he)可控(kong)性;而(er)風(feng)電(dian)(dian)(dian)與(yu)光伏(fu)等新(xin)能(neng)源(yuan)出(chu)力具有(you)多時空的(de)(de)強不確定(ding)性和(he)不可控(kong)性。

其次(ci)，負(fu)(fu)荷端具(ju)有(you)強(qiang)不確定(ding)性(xing)。未來，電(dian)(dian)(dian)能逐步成為最主(zhu)要(yao)的能源(yuan)消費(fei)年后(hou)電(dian)(dian)(dian)力(li)將取代煤炭在終端能源(yuan)消費(fei)中的主(zhu)導地(di)位。現(xian)有(you)電(dian)(dian)(dian)力(li)負(fu)(fu)荷變化(hua)相對(dui)有(you)規律(lv)，整(zheng)個電(dian)(dian)(dian)力(li)系統(tong)的運行方式相對(dui)固定(ding)，例如在電(dian)(dian)(dian)力(li)系統(tong)規劃時，只需要(yao)選取不同季節的典型日或時的負(fu)(fu)荷曲線便可以進(jin)行預測。而高度電(dian)(dian)(dian)氣化(hua)下負(fu)(fu)荷結構多元化(hua)，電(dian)(dian)(dian)動汽車充電(dian)(dian)(dian)與電(dian)(dian)(dian)供暖等(deng)用(yong)電(dian)(dian)(dian)行為的時空隨機分(fen)布(bu)，以及用(yong)戶側(ce)的有(you)源(yuan)化(hua)特征凸(tu)顯(xian)，都會加劇負(fu)(fu)荷的不可預見性(xing)。目前，我(wo)國電(dian)(dian)(dian)網負(fu)(fu)荷的峰谷(gu)差正在逐漸加大(da)。

再(zai)次，電力潮流具有強不(bu)確定(ding)性。在(zai)(zai)較(jiao)少新能源(yuan)并(bing)網(wang)時，由于(yu)負荷(he)變(bian)相(xiang)對有規(gui)律，傳統電力系(xi)統“源(yuan)隨(sui)(sui)荷(he)走”的運行(xing)方(fang)式(shi)(shi)相(xiang)對固定(ding)。而在(zai)(zai)高比新能源(yuan)電力系(xi)統中，由于(yu)在(zai)(zai)源(yuan)端(duan)(duan)和荷(he)端(duan)(duan)存在(zai)(zai)較(jiao)大(da)的不(bu)確定(ding)性，電力系(xi)統運行(xing)的“邊界條(tiao)件”將更加多(duo)樣化。輸電網(wang)的聯絡(luo)線潮流可能跟隨(sui)(sui)新能源(yuan)的出力波(bo)動(dong)而大(da)幅(fu)變(bian)動(dong)(甚至雙向(xiang)流動(dong))，配電網(wang)的分布式(shi)(shi)新能源(yuan)與虛(xu)擬電廠也會改(gai)變(bian)電力潮流。

2、從機電(dian)(dian)(dian)裝備(bei)主(zhu)導向電(dian)(dian)(dian)力電(dian)(dian)(dian)子(zi)裝備(bei)主(zhu)導的演變

新能源(yuan)的(de)并(bing)網(wang)、傳(chuan)(chuan)輸和(he)消納在(zai)源(yuan)-網(wang)-荷端(duan)引入(ru)了更多電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)力(li)(li)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)子裝備，電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)力(li)(li)系(xi)(xi)統呈(cheng)現(xian)顯著的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)力(li)(li)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)子化趨勢問題。因此，電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)力(li)(li)系(xi)(xi)統基(ji)本特(te)性(xing)將由旋(xuan)轉電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji)主(zhu)導(dao)的(de)機(ji)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)穩態過程為(wei)主(zhu)演變為(wei)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)力(li)(li)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)子裝備的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)磁(ci)暫(zan)態過程為(wei)主(zhu)。現(xian)有火電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)、水電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)等(deng)傳(chuan)(chuan)統機(ji)組采用同步(bu)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji)，具(ju)(ju)(ju)有較強的(de)機(ji)械慣性(xing)，因此，電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)力(li)(li)系(xi)(xi)統具(ju)(ju)(ju)有較大(da)的(de)時(shi)間(jian)(jian)常(chang)數(秒-分鐘級)，系(xi)(xi)統頻率(lv)以工頻(五十赫(he)茲)為(wei)主(zhu)。而電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)力(li)(li)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)子裝置具(ju)(ju)(ju)有低(di)慣性(xing)、低(di)短路容量、弱抗擾性(xing)和(he)多時(shi)間(jian)(jian)尺度響應特(te)性(xing)，導(dao)致(zhi)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)力(li)(li)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)子化電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)力(li)(li)系(xi)(xi)統時(shi)間(jian)(jian)常(chang)數更小(xiao)(毫秒級)、頻域更寬(kuan)(幾百赫(he)茲)、安全域更復雜(za)。在(zai)多種擾動情形下系(xi)(xi)統的(de)機(ji)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)暫(zan)態和(he)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)磁(ci)振蕩等(deng)多重因素交互影響，例如，目前(qian)新能源(yuan)基(ji)地出現(xian)的(de)暫(zan)態電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)支(zhi)撐(cheng)不足、風電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji)組并(bing)網(wang)的(de)高/低(di)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)穿(chuan)越(yue)停機(ji)脫(tuo)網(wang)、寬(kuan)頻振蕩、多饋入(ru)直流換相失敗等(deng)都(dou)是(shi)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)力(li)(li)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)子化系(xi)(xi)統的(de)具(ju)(ju)(ju)體表現(xian)。

3、從單一電力系(xi)統(tong)向綜合能源系(xi)統(tong)演變(bian)

能(neng)源互聯網需要(yao)(yao)建(jian)設以新(xin)能(neng)源電力(li)系(xi)(xi)統(tong)(tong)為基礎，與天(tian)(tian)然(ran)氣、交通(tong)、建(jian)筑(zhu)等多個領域互聯互通(tong)的綜合能(neng)源網絡。因此，現有的電力(li)系(xi)(xi)統(tong)(tong)將(jiang)與熱力(li)管網、天(tian)(tian)然(ran)氣管網、交通(tong)網絡進行(xing)互聯互通(tong)，構成綜合能(neng)源系(xi)(xi)統(tong)(tong)。而且，天(tian)(tian)然(ran)氣與氫(qing)能(neng)源的儲備(bei)與傳輸將(jiang)與電力(li)系(xi)(xi)統(tong)(tong)深度融(rong)合，發揮重要(yao)(yao)的調峰作(zuo)用。

(二)現有電力系統技術體(ti)系的不足

在(zai)現有(you)(you)(you)技術(shu)(shu)條(tiao)件(jian)下，新能(neng)源出力不(bu)確定(ding)性(xing)(xing)(xing)強，具(ju)有(you)(you)(you)隨(sui)機性(xing)(xing)(xing)、波動性(xing)(xing)(xing)、反調峰(feng)特點，“極熱無(wu)風”、“晚峰(feng)無(wu)光”、“大裝機、小電量”成為(wei)行業弊端。從現有(you)(you)(you)電力系(xi)統(tong)向新型(xing)電力系(xi)統(tong)演變，將會面(mian)臨重要(yao)的技術(shu)(shu)挑戰(zhan)，現有(you)(you)(you)技術(shu)(shu)體系(xi)還不(bu)足以支(zhi)撐未來(lai)新型(xing)電力系(xi)統(tong)的建(jian)設，主要(yao)不(bu)足體現在(zai):

(1)電(dian)(dian)源(yuan)和電(dian)(dian)網(wang)規劃統籌協調不(bu)夠。送端(duan)配(pei)套(tao)電(dian)(dian)源(yuan)建(jian)設滯后和受端(duan)電(dian)(dian)網(wang)承(cheng)載能(neng)(neng)力不(bu)足(zu)。電(dian)(dian)網(wang)結(jie)構(gou)尚不(bu)能(neng)(neng)完(wan)全(quan)滿足(zu)大范(fan)圍資源(yuan)配(pei)置以及分布(bu)式廣泛接入的(de)需(xu)要。

(2)電力(li)(li)系統(tong)平(ping)衡能(neng)力(li)(li)嚴重(zhong)不(bu)(bu)足(zu)(zu)。新能(neng)源(yuan)機組尚不(bu)(bu)具備與傳(chuan)統(tong)電源(yuan)機組相當的電網安全穩定支撐能(neng)力(li)(li)，耐受電網擾動能(neng)力(li)(li)較(jiao)低。現有火電靈活(huo)性改造和抽水蓄能(neng)的電源(yuan)靈活(huo)調(diao)節能(neng)力(li)(li)不(bu)(bu)足(zu)(zu)，無法完全滿足(zu)(zu)與高(gao)比例(li)新能(neng)源(yuan)接入(ru)情況下的系統(tong)調(diao)峰調(diao)頻需求。

(3)電力系(xi)統調(diao)(diao)節控制能力不足(zu)(zu)(zu)。系(xi)統運(yun)行(xing)中(zhong)已經出現了動(dong)態無(wu)功支撐不足(zu)(zu)(zu)、頻率調(diao)(diao)節和穩(wen)定不足(zu)(zu)(zu)、短路電流超(chao)標、傳統同步穩(wen)定和新形態穩(wen)定交織等安全(quan)問(wen)題。此外，大量新興的(de)(de)分布式(shi)發(fa)電的(de)(de)“弱調(diao)(diao)度”或“無(wu)調(diao)(diao)度”特點，導致電力系(xi)統協調(diao)(diao)運(yun)行(xing)控制難度持續增大。由于“數據煙囪”，貫通“發(fa)電-電網-用(yong)戶”度體系(xi)的(de)(de)基礎還(huan)沒(mei)有(you)完全(quan)建立。

(4）電(dian)力(li)裝(zhuang)備(bei)支撐能力(li)不(bu)足。面(mian)向(xiang)新型電(dian)力(li)系(xi)(xi)統(tong)(tong)電(dian)力(li)電(dian)子(zi)化的(de)(de)特性，現有(you)(you)輸變電(dian)設備(bei)的(de)(de)適應(ying)性亟(ji)需(xu)(xu)升(sheng)級，需(xu)(xu)要(yao)向(xiang)更敏捷、更智(zhi)能、更高承(cheng)載能力(li)方向(xiang)發展。特別是(shi)現有(you)(you)電(dian)力(li)系(xi)(xi)統(tong)(tong)用電(dian)力(li)電(dian)子(zi)器件過載承(cheng)受能力(li)低(di)，在(zai)物(wu)理上決定了(le)裝(zhuang)備(bei)與系(xi)(xi)統(tong)(tong)的(de)(de)脆(cui)弱性，急需(xu)(xu)提升(sheng)器件水平(ping)。此外，大容(rong)量儲能系(xi)(xi)統(tong)(tong)的(de)(de)實用化水平(ping)亟(ji)需(xu)(xu)提高，成本、安全和(he)效率仍是(shi)儲能大規模推(tui)廣的(de)(de)主要(yao)障礙。

(5)電(dian)力(li)(li)系統(tong)基礎(chu)理論體系亟需(xu)提(ti)升。傳統(tong)電(dian)力(li)(li)系統(tong)技術體系不適應大規模新能(neng)源和(he)電(dian)力(li)(li)電(dian)子裝備發展的(de)問題逐步(bu)顯(xian)現。在(zai)規劃(hua)層(ceng)面(mian)，電(dian)力(li)(li)電(dian)量平衡以及(ji)容量充裕度的(de)概(gai)念與方法應由目前確定性(xing)的(de)思路向概(gai)率性(xing)的(de)思路轉化。在(zai)運(yun)行層(ceng)面(mian)，需(xu)要深入掌握電(dian)力(li)(li)電(dian)子動態特性(xing)，提(ti)高(gao)復雜(za)環境下(xia)的(de)系統(tong)分(fen)析手段。

習近平總書記(ji)在(zai)2018年(nian)5月28日的(de)中(zhong)國科(ke)學院(yuan)第十九(jiu)(jiu)次院(yuan)士大(da)會(hui)(hui)和(he)中(zhong)國工程院(yuan)第十四次院(yuan)士大(da)會(hui)(hui)上講(jiang)到(dao)，“創新(xin)從來(lai)都是九(jiu)(jiu)死一生，但我們必須有‘亦余心之所善兮，雖九(jiu)(jiu)死其猶未悔(hui)’的(de)豪情“。科(ke)技(ji)創新(xin)是構建(jian)清潔低碳安全高效的(de)能源體(ti)系、構建(jian)新(xin)型(xing)電力(li)系統(tong)的(de)科(ke)學道路和(he)必然(ran)選擇。

三、技術路徑

科技創新是構(gou)建清潔低碳安(an)全高效的能(neng)源體系、構(gou)建新型電力系統(tong)的科學道路和必(bi)然(ran)選擇。

當前(qian)，科技(ji)革命和(he)產業變(bian)革日新(xin)月異，能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)互聯(lian)(lian)網、數字(zi)(zi)能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)、電(dian)力物聯(lian)(lian)網等(deng)領域向縱深發(fa)展。以可再生能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)發(fa)電(dian)、分布(bu)式電(dian)源(yuan)、微電(dian)網、儲能(neng)(neng)(neng)(neng)、電(dian)動(dong)汽車為代表(biao)(biao)的(de)(de)(de)(de)能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)生產消費技(ji)術(shu)正(zheng)在(zai)加速傳統電(dian)力行業向新(xin)能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)電(dian)力系(xi)(xi)統演(yan)變(bian);以大數據、云(yun)平臺、物聯(lian)(lian)網、移(yi)動(dong)通訊、人工智能(neng)(neng)(neng)(neng)、區塊鏈等(deng)為代表(biao)(biao)的(de)(de)(de)(de)數字(zi)(zi)互聯(lian)(lian)網技(ji)術(shu)正(zheng)在(zai)推動(dong)全球(qiu)工業經(jing)(jing)濟向數字(zi)(zi)經(jing)(jing)濟演(yan)變(bian);以電(dian)力電(dian)子、智能(neng)(neng)(neng)(neng)傳感、超導及石墨烯材(cai)料為代表(biao)(biao)的(de)(de)(de)(de)裝(zhuang)(zhuang)備制造技(ji)術(shu)層(ceng)出不(bu)窮。因此(ci)，隨著各種新(xin)型技(ji)術(shu)和(he)開發(fa)利用方式的(de)(de)(de)(de)不(bu)斷涌現，新(xin)能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)電(dian)力系(xi)(xi)統裝(zhuang)(zhuang)備技(ji)術(shu)面臨(lin)著不(bu)斷創新(xin)突破的(de)(de)(de)(de)可能(neng)(neng)(neng)(neng)和(he)重大需求。為構建具備“高度電(dian)氣化的(de)(de)(de)(de)負荷多元互動(dong)、基(ji)礎設施多網融合數字(zi)(zi)賦能(neng)(neng)(neng)(neng)”特征(zheng)的(de)(de)(de)(de)新(xin)型電(dian)力系(xi)(xi)統，應建立多學(xue)科融合下的(de)(de)(de)(de)多維立體(ti)化的(de)(de)(de)(de)科學(xue)技(ji)術(shu)體(ti)系(xi)(xi)。

(一)智能發電環節

主(zhu)要方(fang)向是圍繞高比例(li)(li)新能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)接入(ru)，構建合理高比例(li)(li)新能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)廣泛接入(ru)、高彈性電(dian)(dian)網(wang)靈活可靠配置資源(yuan)(yuan)、的調(diao)峰(feng)電(dian)(dian)源(yuan)(yuan)體系。新能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)機組應具備智(zhi)能(neng)(neng)靈活、友(you)好并網(wang)、高效環(huan)保的特點，調(diao)峰(feng)電(dian)(dian)源(yuan)(yuan)具備靈活機動、深度調(diao)峰(feng)、快速啟停(ting)能(neng)(neng)力(li)。

風(feng)電(dian)(dian):發(fa)展大葉(xie)輪、高效率、電(dian)(dian)網友(you)好型風(feng)機;研究具備抗擾性、自(zi)適應(ying)并網與(yu)主(zhu)動(dong)支撐功能(neng)的并網變(bian)流器(qi)技(ji)術及應(ying)用(yong);發(fa)展海上風(feng)電(dian)(dian)技(ji)術;發(fa)展低速風(feng)電(dian)(dian)與(yu)高空風(feng)電(dian)(dian)，集中(zhong)式與(yu)分散式風(feng)電(dian)(dian)并舉，使得不(bu)同地理(li)環境(jing)的風(feng)能(neng)資源都(dou)得到了利用(yong);陸(lu)上風(feng)電(dian)(dian)與(yu)海上風(feng)電(dian)(dian)進入智能(neng)化運維階段。

光伏與(yu)光熱(re):推廣普(pu)及(ji)高效(xiao)(xiao)電(dian)池技(ji)(ji)術(shu)和工藝，提高晶硅電(dian)池效(xiao)(xiao)率;研制具備抗擾性、自(zi)適(shi)應(ying)并(bing)網(wang)與(yu)主(zhu)動(dong)支撐功能(neng)的(de)并(bing)網(wang)變流器技(ji)(ji)術(shu)及(ji)應(ying)用;發展儲熱(re)介質(zhi)技(ji)(ji)術(shu)，逐步(bu)推進太陽能(neng)熱(re)發電(dian)向高效(xiao)(xiao)率、低成本、高可靠(kao)性發展。

水(shui)(shui)(shui)電(dian)及抽水(shui)(shui)(shui)蓄能(neng):提升水(shui)(shui)(shui)泵水(shui)(shui)(shui)輪(lun)機(ji)(ji)水(shui)(shui)(shui)力穩定(ding)性和(he)魚(yu)友型(xing)水(shui)(shui)(shui)輪(lun)機(ji)(ji);發(fa)展超(chao)高(gao)水(shui)(shui)(shui)頭(tou)、超(chao)低水(shui)(shui)(shui)頭(tou)水(shui)(shui)(shui)輪(lun)機(ji)(ji)設(she)計理論和(he)水(shui)(shui)(shui)電(dian)設(she)備監(jian)測與智能(neng)診(zhen)斷技(ji)術;對現有水(shui)(shui)(shui)電(dian)站(zhan)增(zeng)加抽水(shui)(shui)(shui)蓄能(neng)功能(neng)。

調峰電源。構建靈(ling)活性火電、抽水蓄能(neng)、天(tian)然氣調峰電站、儲氫調峰電站、儲能(neng)電站、虛擬電廠(chang)等(deng)調峰電源體(ti)系(xi);提(ti)升(sheng)調峰機(ji)組的靈(ling)活性、深度調峰、快速啟停能(neng)力;結(jie)合儲能(neng)提(ti)升(sheng)新能(neng)源機(ji)組的可調度性和調峰機(ji)組的功(gong)率調節速率。

碳(tan)捕獲與封存或(huo)使用(yong)技術(shu)(shu)。碳(tan)中(zhong)(zhong)性(xing)燃料技術(shu)(shu)。利用(yong)清潔能源生(sheng)產碳(tan)中(zhong)(zhong)性(xing)氣體和(he)(he)(he)液(ye)體燃料，包括氫、氨(an)和(he)(he)(he)烴類載體等(deng)。可(ke)以長期儲存電(dian)力和(he)(he)(he)運輸燃料，也可(ke)用(yong)于(yu)發(fa)電(dian)，尤其是調(diao)峰電(dian)廠。更(geng)長遠的還有微(wei)型反應(ying)堆和(he)(he)(he)核聚變(bian)技術(shu)(shu)。

(二)智能電網環節

主(zhu)要方(fang)向是建(jian)(jian)設高彈性電網(wang)，充(chong)分發揮電網(wang)大范圍資源配置的能力，包括:構建(jian)(jian)交直(zhi)流遠距離輸電、區域互聯(lian)、主(zhu)網(wang)與微網(wang)互動(dong)(dong)的形態(tai);不(bu)斷(duan)完善新(xin)三(san)道防線，建(jian)(jian)立全網(wang)協(xie)同(tong)、數據驅動(dong)(dong)、主(zhu)動(dong)(dong)防御、智(zhi)能決(jue)策的新(xin)一代調度(du)體系。特高壓輸電。開展(zhan)卡脖子(zi)裝(zhuang)(zhuang)備的國產化(hua)研究進程(cheng);掌握特殊環境(jing)下特高壓技(ji)術，推動(dong)(dong)全國不(bu)同(tong)氣候、環境(jing)條(tiao)件的地區的電網(wang)廣泛(fan)互聯(lian);開展(zhan)先進傳感、無人(ren)機與人(ren)工智(zhi)能對特高壓線路與裝(zhuang)(zhuang)備的智(zhi)能運維(wei)、故障診斷(duan)研究，提高運行(xing)可靠性與效率。

柔性(xing)(xing)直(zhi)流(liu)輸電。開(kai)展使用(yong)架空線(xian)的(de)柔性(xing)(xing)直(zhi)流(liu)輸電工程應(ying)(ying)用(yong)技術實踐;開(kai)展直(zhi)流(liu)限流(liu)器、直(zhi)流(liu)潮流(liu)控(kong)制器等新型(xing)裝備(bei)技術研究(jiu)與(yu)應(ying)(ying)用(yong);完(wan)成海上平臺的(de)緊湊(cou)化換流(liu)閥研究(jiu)與(yu)應(ying)(ying)用(yong);開(kai)展基(ji)于寬禁帶器件/電力專(zhuan)用(yong)硅基(ji)器件的(de)柔性(xing)(xing)直(zhi)流(liu)關鍵設備(bei)研制與(yu)應(ying)(ying)用(yong)。

靈活交流(liu)輸(shu)電(dian)(dian)。開(kai)展超大容(rong)量(liang)兼(jian)備(bei)潮流(liu)控(kong)制與短路電(dian)(dian)流(liu)限制的(de)功能復合型(xing)裝備(bei)研究與應用(yong)(yong);開(kai)展動態增容(rong)線路技(ji)(ji)術、基(ji)于超導(dao)或碳纖維新材(cai)料的(de)輸(shu)電(dian)(dian)技(ji)(ji)術研究和(he)應用(yong)(yong);基(ji)于寬禁帶器件(jian)/電(dian)(dian)力專用(yong)(yong)硅基(ji)器件(jian)的(de)FACTs新型(xing)裝備(bei)研究與應用(yong)(yong)。

交直流配電(dian)網(wang)。微電(dian)網(wang)/“源-網(wang)-荷-儲”微能(neng)(neng)源網(wang)成為未(wei)來終端能(neng)(neng)源供(gong)(gong)應的(de)重要形態，不僅可(ke)以實現自洽自治，提(ti)高供(gong)(gong)電(dian)可(ke)靠性，而且能(neng)(neng)夠(gou)對主(zhu)網(wang)提(ti)供(gong)(gong)支撐;構建相(xiang)協調的(de)區域性分布式(shi)發(fa)電(dian)群控群調系統;完成基于(yu)電(dian)力(li)物聯網(wang)的(de)配電(dian)自動化系統建設(she);開展能(neng)(neng)源(電(dian)力(li))路由器、故(gu)障自愈拓撲重構的(de)電(dian)力(li)電(dian)子軟開關等新(xin)型裝備研(yan)究與應用。

智(zhi)能(neng)(neng)(neng)(neng)調(diao)度(du)。近期豐富“三道(dao)防(fang)線”，結合電(dian)(dian)力(li)電(dian)(dian)子、智(zhi)能(neng)(neng)(neng)(neng)傳感、5G/光纖通信與人工(gong)智(zhi)能(neng)(neng)(neng)(neng)技術(shu)，實現快速可靠的繼電(dian)(dian)保護、精準穩控裝置和網(wang)荷(he)互動(dong)微網(wang)支撐的失步解(jie)列措施。中長期構建新一(yi)代(dai)全(quan)網(wang)協同、數(shu)據驅動(dong)、智(zhi)能(neng)(neng)(neng)(neng)決策、主動(dong)防(fang)御的智(zhi)能(neng)(neng)(neng)(neng)調(diao)度(du)體系(xi)。建設(she)超大規模(mo)全(quan)電(dian)(dian)磁暫態仿(fang)真系(xi)統;開展(zhan)人工(gong)智(zhi)能(neng)(neng)(neng)(neng)等先(xian)進(jin)算法的深化研(yan)究(jiu)與應用;開展(zhan)基于(yu)物聯網(wang)與5G的電(dian)(dian)網(wang)控制(zhi)保護及調(diao)度(du)運行的關鍵裝備研(yan)制(zhi)與應用。

(三)智能用電環節

主要(yao)方向是實現高度電氣化負荷多元互動，并且挖掘用戶側(ce)潛力，通(tong)過(guo)互聯網聚合下的(de)用戶互動與需求響應，提(ti)升系(xi)統效(xiao)率。微(wei)電網與分(fen)布式電源(yuan)取得長(chang)足進(jin)展，成為綜(zong)合能源(yuan)供應的(de)重要(yao)支撐(cheng)。普遍推廣;建筑(zhu)的(de)終端(duan)能源(yuan)消費中(zhong)，電能占比逐步提(ti)高。

綜合(he)能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)供(gong)應。工業園區與(yu)公共(gong)建(jian)筑成為(wei)開展綜合(he)能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)服務的重點對(dui)象;節能(neng)(neng)(neng)(neng)綠(lv)色建(jian)筑。光(guang)伏建(jian)筑一體化、可(ke)再生能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)建(jian)筑及(近)零(ling)能(neng)(neng)(neng)(neng)耗(hao)建(jian)筑終端能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)生產(chan)者與(yu)消費者結(jie)合(he)緊密。需求響應激(ji)勵政策(ce)清晰，虛擬(ni)電廠商業模式成立，而且用戶側儲能(neng)(neng)(neng)(neng)與(yu)分布式光(guang)伏的普(pu)及促進(jin)虛擬(ni)電廠的技術進(jin)步。

車(che)(che)網融合(he)。電動(dong)汽車(che)(che)及氫(qing)能(neng)源(yuan)汽車(che)(che)全面替(ti)代傳統能(neng)源(yuan)汽車(che)(che)，交通領域形態發生根(gen)本性變化，具備顯著的清潔化、互(hu)動(dong)化、智能(neng)化特征(zheng)。能(neng)源(yuan)互(hu)聯(lian)網車(che)(che)樁網互(hu)動(dong)模式(shi)普及。

電(dian)(dian)能(neng)(neng)質(zhi)量(liang)。開展儲能(neng)(neng)型、綜合型電(dian)(dian)能(neng)(neng)質(zhi)量(liang)裝(zhuang)置研究及應用(yong)，有效解(jie)決大(da)(da)規(gui)模聯網(wang)、復雜(za)電(dian)(dian)網(wang)形式、大(da)(da)功率非線(xian)性負(fu)荷等(deng)對(dui)電(dian)(dian)網(wang)提出的(de)新(xin)問題和(he)挑戰。

(四)儲能

發(fa)(fa)展(zhan)(zhan)抽水蓄(xu)能(neng)(neng)、壓(ya)縮空(kong)氣儲(chu)(chu)(chu)(chu)能(neng)(neng)、儲(chu)(chu)(chu)(chu)氫、儲(chu)(chu)(chu)(chu)熱等跨季的(de)(de)長時間(jian)尺(chi)度(du)儲(chu)(chu)(chu)(chu)能(neng)(neng)技(ji)(ji)術;發(fa)(fa)展(zhan)(zhan)電(dian)池儲(chu)(chu)(chu)(chu)能(neng)(neng)、飛輪儲(chu)(chu)(chu)(chu)能(neng)(neng)、小型空(kong)氣儲(chu)(chu)(chu)(chu)能(neng)(neng)等短時間(jian)尺(chi)度(du)儲(chu)(chu)(chu)(chu)能(neng)(neng)技(ji)(ji)術;發(fa)(fa)展(zhan)(zhan)固態電(dian)池、鋰(li)硫電(dian)池、金(jin)屬空(kong)氣等新(xin)體系(xi)電(dian)池技(ji)(ji)術;發(fa)(fa)展(zhan)(zhan)儲(chu)(chu)(chu)(chu)能(neng)(neng)在大規模新(xin)能(neng)(neng)源基地和微電(dian)網及用(yong)戶(hu)側的(de)(de)廣泛應用(yong);促進(jin)長壽(shou)命、低(di)成本、高(gao)可(ke)靠性各類儲(chu)(chu)(chu)(chu)能(neng)(neng)成為我國能(neng)(neng)源系(xi)統的(de)(de)重要調節(jie)手段(duan)。

(五)電力數字化

建(jian)設能源(yuan)互聯網(wang)(wang)(wang)數字(zi)化(hua)技(ji)術體(ti)系，持(chi)續進(jin)行能源(yuan)數字(zi)新基(ji)建(jian)，奠定數字(zi)化(hua)基(ji)礎(chu)。重點(dian)加(jia)強“卡脖子”高端(duan)芯片、智(zhi)能傳(chuan)(chuan)感(gan)、邊緣(yuan)計算、區塊鏈和人(ren)工(gong)智(zhi)能算法(fa)等關鍵核心技(ji)術攻關。開(kai)展國產化(hua)芯片以及智(zhi)能傳(chuan)(chuan)感(gan)器研制及大規模上線，全(quan)面覆(fu)蓋(gai)(gai)能源(yuan)應(ying)用各個場(chang)景，實(shi)現(xian)終端(duan)泛(fan)在接入;開(kai)展量子通(tong)信研究(jiu)與應(ying)用，基(ji)于光纖、5G與北斗衛星等建(jian)設“空天地海”一體(ti)化(hua)通(tong)信網(wang)(wang)(wang)，實(shi)現(xian)能源(yuan)場(chang)景全(quan)覆(fu)蓋(gai)(gai)與網(wang)(wang)(wang)絡快速傳(chuan)(chuan)輸;打通(tong)行業數據壁壘(lei)，深度實(shi)現(xian)云端(duan)智(zhi)能管(guan)控;構建(jian)以全(quan)息感(gan)知的(de)(de)數據基(ji)礎(chu)、開(kai)放共享的(de)(de)知識(shi)體(ti)系、融合創新的(de)(de)智(zhi)慧應(ying)用為特征的(de)(de)能源(yuan)人(ren)工(gong)智(zhi)能架構，實(shi)現(xian)共享高效利用;研發自(zi)主可控的(de)(de)國產化(hua)行業操作系統。