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未來，新能源要更多地去適應電力系統，還是電力系統升級改造更多地適應新能源？能源轉型不能延續慣性思維，不管是電力系統還是新能源，兩邊都要變。

“隨著(zhu)技(ji)術(shu)發展(zhan)和成本降低，新(xin)(xin)能(neng)(neng)(neng)源必將迎來持續(xu)高(gao)速發展(zhan)時(shi)期，將會從(cong)局部地區開始逐(zhu)步(bu)形成一個(ge)新(xin)(xin)能(neng)(neng)(neng)源電力(li)(li)、電量高(gao)占比的電力(li)(li)系統(tong)。”近日，在2020全球能(neng)(neng)(neng)源互(hu)聯(lian)網(亞洲)大(da)會技(ji)術(shu)論(lun)壇上(shang)，中國工程院院士郭劍波(bo)結合(he)我國新(xin)(xin)能(neng)(neng)(neng)源高(gao)速發展(zhan)大(da)背景，針對高(gao)比例(li)新(xin)(xin)能(neng)(neng)(neng)源系統(tong)與(yu)能(neng)(neng)(neng)源互(hu)聯(lian)網、高(gao)比例(li)新(xin)(xin)能(neng)(neng)(neng)源系統(tong)帶來的高(gao)效消納、安全運(yun)行和機制體制等(deng)巨大(da)挑戰(zhan)，提出值得關注的關鍵(jian)技(ji)術(shu)及應對措施。

新能源消納與電力系統安全矛盾突出

“預計2050年中(zhong)國風電、太陽能(neng)發(fa)電裝機容量(liang)占(zhan)(zhan)比將(jiang)達68%，發(fa)電量(liang)占(zhan)(zhan)比將(jiang)達48%，形成高比例新能(neng)源(yuan)電力系統。從目(mu)前發(fa)展情(qing)況和(he)(he)預期來看，新能(neng)源(yuan)實(shi)際發(fa)展速度(du)可能(neng)會高于(yu)(yu)預期。”郭劍波認為，由于(yu)(yu)系統電力和(he)(he)電量(liang)總量(liang)充盈與時空(kong)不平衡矛(mao)盾(dun)突出(chu)，新能(neng)源(yuan)消納與系統安全矛(mao)盾(dun)突出(chu)，必將(jiang)給市(shi)場機制設計、規劃設計、生產管(guan)理(li)、運行(xing)控制帶(dai)來巨(ju)大挑戰。

郭劍波(bo)表示，消(xiao)納(na)挑戰主要分為日功率(lv)波(bo)動、出(chu)力(li)度、尖峰電(dian)量消(xiao)納(na)、功率(lv)預測難(nan)度等(deng)幾(ji)方(fang)面：根據(ju)目前預測，隨著新能源裝(zhuang)機(ji)的(de)增(zeng)大，2050年中國新能源日內最大功率(lv)波(bo)動將超過10億千(qian)瓦，與當年常規電(dian)源總(zong)裝(zhuang)機(ji)容量相當，僅靠(kao)常規電(dian)源調節難(nan)以應對新能源日內功率(lv)波(bo)動。

另(ling)據業內專家介紹，新能源大規模接入還會導致頻率(lv)越(yue)限風(feng)險增加、系統電壓(ya)穩定問題突出、高(gao)占比(bi)地區暫態過電壓(ya)嚴(yan)重(zhong)、功角穩定特性復雜(za)、“預案(an)”式安控(kong)策(ce)略配(pei)置困難、寬頻震蕩現象相繼出現、調(diao)控(kong)運行復雜(za)等挑戰。

新能源發電計劃和供電安全面臨挑戰

隨著新能(neng)源發電(dian)占比(bi)的(de)增加，系統設備數量將急劇增加，不(bu)確定性(xing)也(ye)隨之增大，系統特性(xing)和(he)有無功平衡機制(zhi)都(dou)會發生一些變化。郭劍波認為(wei)，高比(bi)例新能(neng)源電(dian)力系統除(chu)了消納(na)挑(tiao)戰外，更重要的(de)是(shi)會帶來安全上的(de)挑(tiao)戰。

在新(xin)能(neng)源(yuan)供電(dian)帶來的安(an)全(quan)問(wen)題(ti)方面(mian)，郭劍波表(biao)示，新(xin)能(neng)源(yuan)發電(dian)參(can)與一次調(diao)頻，可(ke)降低穩態頻率(lv)偏(pian)差和暫(zan)態最大(da)頻率(lv)偏(pian)差，但(dan)因未改(gai)善系(xi)統(tong)慣(guan)量，頻率(lv)變化率(lv)未能(neng)改(gai)善，低慣(guan)量系(xi)統(tong)越限風險仍(reng)然存在。通過采(cai)用虛擬慣(guan)量控制可(ke)使(shi)新(xin)能(neng)源(yuan)提供一定慣(guan)量支(zhi)撐(cheng)，但(dan)由于一次能(neng)源(yuan)輸入的可(ke)控性差，可(ke)能(neng)導(dao)致頻率(lv)二次跌(die)落等次生事(shi)故(gu)。

我國地形復雜(za)，氣候(hou)類型多(duo)樣，隨機(ji)波(bo)動(dong)性強，高精度(du)功率預測更難(nan)。未來，隨著新能源裝機(ji)規模的擴大，預測絕對誤差將(jiang)進(jin)一(yi)步擴大，這將(jiang)大大增加發電(dian)計(ji)劃制定(ding)的難(nan)度(du)。

郭劍波指出，應(ying)加(jia)強(qiang)以新能(neng)源為主力電源的(de)電力系統的(de)構(gou)建技(ji)(ji)術條件和市場機制(zhi)的(de)研(yan)究，并對新能(neng)源設備、運行及控制(zhi)提(ti)出新技(ji)(ji)術要求。此(ci)外，要通過拓展電力利(li)(li)用、多能(neng)互補和能(neng)源綜合(he)利(li)(li)用，利(li)(li)用先(xian)進的(de)氣象預(yu)報、傳感、通信(xin)、人工智能(neng)等技(ji)(ji)術，協(xie)調源—網—荷—儲等資源，應(ying)對高占比新能(neng)源給系統帶來的(de)巨大功率波動和技(ji)(ji)術挑戰。

能源轉型不能延續慣性思維

未來(lai)，新能(neng)源(yuan)要更(geng)多地(di)(di)去適(shi)應電(dian)(dian)力系統(tong)，還是(shi)(shi)電(dian)(dian)力系統(tong)升級改造(zao)更(geng)多地(di)(di)適(shi)應新能(neng)源(yuan)？郭(guo)劍波(bo)對此(ci)表示(shi)，能(neng)源(yuan)轉型不能(neng)延續慣性思維，不管是(shi)(shi)電(dian)(dian)力系統(tong)還是(shi)(shi)新能(neng)源(yuan)，兩邊都(dou)要變。

“成為主(zhu)(zhu)力電源就應該(gai)擔當主(zhu)(zhu)力的(de)(de)責任和義務。”郭劍波認為，新能(neng)源本身是電流型的(de)(de)電源，不(bu)是電壓型的(de)(de)電源，所以對電力系統(tong)控制(zhi)確實帶來了(le)很多問題(ti)。新能(neng)源的(de)(de)接入(ru)不(bu)是簡單的(de)(de)替換和簡單的(de)(de)加減法的(de)(de)平(ping)衡，對于電力系統(tong)來說存在(zai)著“三個控制(zhi)”問題(ti)，電壓控制(zhi)、頻率(lv)控制(zhi)、功角控制(zhi)，這些(xie)特征(zheng)是其他技術不(bu)具(ju)備的(de)(de)。

技(ji)(ji)術(shu)論壇上(shang)，多位業內專家表示(shi)，可以通(tong)過(guo)拓(tuo)展電(dian)力(li)利(li)用、多能(neng)互補和(he)能(neng)源(yuan)(yuan)綜合利(li)用，利(li)用先進的(de)(de)(de)天(tian)氣預報、氣象預報、傳感信息、人工智(zhi)能(neng)技(ji)(ji)術(shu)，協(xie)調網(wang)—源(yuan)(yuan)—荷(he)—儲等資源(yuan)(yuan)，應對高比例新能(neng)源(yuan)(yuan)巨大功(gong)率波動帶來的(de)(de)(de)技(ji)(ji)術(shu)挑戰，這要求(qiu)調動電(dian)源(yuan)(yuan)的(de)(de)(de)力(li)量和(he)負荷(he)的(de)(de)(de)力(li)量，同時還(huan)要提升電(dian)網(wang)的(de)(de)(de)能(neng)力(li)，利(li)用新技(ji)(ji)術(shu)，

“比如(ru)，儲能和電動汽車將在高比例新能源電力(li)系統電力(li)電量平(ping)衡中起(qi)到重要的靈(ling)活(huo)調節作用，支撐供需雙側動態匹配，促進新能源有效利用。”郭劍波說。

此(ci)外，針對我國靈活性調(diao)節電源的占(zhan)比較低(di)(di)這一(yi)現(xian)(xian)狀，郭劍波(bo)表示，技術(shu)不是(shi)造成占(zhan)比低(di)(di)的主要(yao)原因(yin)，現(xian)(xian)在有很多技術(shu)類(lei)別都能實現(xian)(xian)，關鍵要(yao)在政策和(he)市(shi)場機制上做(zuo)文章。