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一、形態特征

1、高比例新能源廣泛接入

新型電(dian)(dian)(dian)力系(xi)統核心特征在于新能(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)占據主(zhu)導地(di)位，成為主(zhu)要(yao)能(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)形式(shi)。隨著我(wo)國碳(tan)(tan)達(da)(da)峰與(yu)碳(tan)(tan)中(zhong)和(he)目標的(de)提(ti)出，新能(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)在一次能(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)消(xiao)費中(zhong)的(de)比(bi)重(zhong)不斷增加，加速替(ti)代化石能(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)。未(wei)來(lai)我(wo)國電(dian)(dian)(dian)源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)裝(zhuang)機(ji)(ji)規模將(jiang)保持平穩較快增長(chang)，呈(cheng)(cheng)現出“風(feng)(feng)光領跑(pao)、多源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)協調”發電(dian)(dian)(dian)將(jiang)是(shi)我(wo)國發展最(zui)快的(de)電(dian)(dian)(dian)源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)類型，到(dao)2060約(yue)60%，發電(dian)(dian)(dian)量(liang)占比(bi)之和(he)達(da)(da)到(dao)約(yue)35%。態(tai)勢。在電(dian)(dian)(dian)源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)總裝(zhuang)機(ji)(ji)容(rong)量(liang)中(zhong)，陸上(shang)風(feng)(feng)電(dian)(dian)(dian)、光伏未(wei)來(lai)新能(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)的(de)廣泛接入也(ye)將(jiang)呈(cheng)(cheng)現集中(zhong)式(shi)與(yu)分布式(shi)并(bing)舉的(de)態(tai)勢。西北、華北、東北地(di)區(qu)大規模風(feng)(feng)光基(ji)地(di)、西南地(di)區(qu)水電(dian)(dian)(dian)基(ji)地(di)、東部沿海(hai)地(di)區(qu)海(hai)上(shang)風(feng)(feng)電(dian)(dian)(dian)基(ji)地(di)，以及因地(di)制宜、數量(liang)可觀、就(jiu)近消(xiao)納的(de)分布式(shi)電(dian)(dian)(dian)源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)，共同緩(huan)解我(wo)國資(zi)源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)逆(ni)向分布問題。

未來新能(neng)(neng)源的廣(guang)(guang)泛接入還將呈現智(zhi)能(neng)(neng)靈(ling)(ling)活(huo)、友好(hao)并(bing)網(wang)、高效(xiao)環保的特(te)征。通(tong)過(guo)儲(chu)(chu)能(neng)(neng)、交直流組網(wang)與(yu)多場景(jing)融合應用提升(sheng)(sheng)智(zhi)能(neng)(neng)靈(ling)(ling)活(huo);通(tong)過(guo)“風光(guang)水(shui)火(huo)儲(chu)(chu)”多能(neng)(neng)互補、集群調度(du)、氣象(xiang)大數據發電預測、廣(guang)(guang)義虛擬同步技術，提升(sheng)(sheng)友好(hao)并(bing)網(wang)與(yu)主動支(zhi)撐(cheng)性能(neng)(neng);通(tong)過(guo)新型風能(neng)(neng)捕捉與(yu)大葉輪、新型光(guang)伏電池、數字智(zhi)能(neng)(neng)運維(wei)、環保材料提升(sheng)(sheng)效(xiao)率與(yu)可(ke)靠性;并(bing)且構建靈(ling)(ling)活(huo)性火(huo)電機(ji)組、天(tian)然氣與(yu)儲(chu)(chu)氫(qing)調峰電站(zhan)、儲(chu)(chu)熱與(yu)儲(chu)(chu)能(neng)(neng)電站(zhan)的調峰電源體系。

2、高彈性電網(wang)靈活可靠配置資源(yuan)

新(xin)型電(dian)(dian)(dian)力(li)系統(tong)(tong)需要(yao)解決高比(bi)例新(xin)能源(yuan)接(jie)入(ru)下系統(tong)(tong)強不確定性(即，隨機(ji)性與(yu)波動性)與(yu)脆弱性問題，充分(fen)發揮電(dian)(dian)(dian)網(wang)大范(fan)圍資源(yuan)配置的能力(li)。未來電(dian)(dian)(dian)網(wang)將呈現出交直(zhi)流遠(yuan)距離輸(shu)電(dian)(dian)(dian)、區域電(dian)(dian)(dian)網(wang)互(hu)聯、主網(wang)與(yu)微電(dian)(dian)(dian)網(wang)互(hu)動的形(xing)態。

特(te)高壓交直(zhi)流(liu)遠距離輸電成為重要(yao)的(de)清潔能(neng)(neng)源配置手段(duan)。分(fen)布式電源按電壓等級分(fen)層(ceng)接(jie)入(ru)，實現就地消納(na)與平衡(heng)。儲能(neng)(neng)與需求側(ce)響應快速發展，預計2060年(nian)需求響應規模有望(wang)達(da)到(dao)3.6億(yi)(yi)千瓦左右，儲能(neng)(neng)裝(zhuang)機將(jiang)達(da)4.2億(yi)(yi)千瓦左右，兩者將(jiang)成為未來電力(li)系統重要(yao)的(de)靈活性資源，保障新能(neng)(neng)源消納(na)和系統安全(quan)穩定運行。新一代調度(du)體系。主(zhu)要(yao)包括(kuo):

1)從傳統的自(zi)上而下調度模(mo)(mo)式，演變為“源網(wang)荷儲”全網(wang)協同的調度模(mo)(mo)式;

2)從傳統的個體經驗判斷演變為數據驅動(dong)下AI決策的智(zhi)能(neng)調度;

3)從(cong)單點故障觸(chu)發(fa)的被動(dong)式保(bao)護(hu)演變為電力物聯網(wang)全局感知提前預(yu)防(fang)的主動(dong)防(fang)御(yu);

4）演(yan)變(bian)為電力電子與(yu)現(xian)代通信相結合的敏捷響應(ying)(毫(hao)秒級);

5）高彈性電(dian)(dian)(dian)網(wang)的核心(xin)在于建(jian)立(li)全(quan)網(wang)協(xie)同、數據驅動、主(zhu)動防御、智能決策復合(he)潮流控制及動態增容(rong)等(deng)新型電(dian)(dian)(dian)力電(dian)(dian)(dian)子裝置(zhi)的手段豐(feng)富(fu)的調度調節資源(yuan)。

6)從傳統機電(dian)動作緩慢響應(秒級)調頻資源(yuan)不足演變為具有(you)靈活性電(dian)源(yuan)、儲能、需(xu)求側響應、寬頻振蕩抑制；

7)從傳(chuan)(chuan)(chuan)統調(diao)峰高彈(dan)性電(dian)網(wang)(wang)的基(ji)礎在于(yu)建設(she)萬物互(hu)聯的電(dian)力物聯網(wang)(wang)。基(ji)于(yu)物聯網(wang)(wang)智(zhi)能(neng)傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)(gan)、邊緣計算融(rong)合(he)網(wang)(wang)關、智(zhi)能(neng)終(zhong)端(duan)以(yi)及(ji)安全(quan)芯片等感(gan)(gan)知設(she)備(bei)，實現全(quan)環節數據可測可采可傳(chuan)(chuan)(chuan)，且(qie)各類(lei)終(zhong)端(duan)與設(she)備(bei)即插即用、安全(quan)接入、萬物互(hu)聯;通過(guo)5G/光纖(xian)/物聯網(wang)(wang)等現代(dai)通訊網(wang)(wang)絡，實現數據快速上傳(chuan)(chuan)(chuan);通過(guo)人(ren)工(gong)智(zhi)能(neng)、大(da)數據等先進(jin)算法，基(ji)于(yu)云平臺實現智(zhi)能(neng)發電(dian)、智(zhi)能(neng)調(diao)度、智(zhi)能(neng)運維的全(quan)場景與全(quan)鏈條智(zhi)能(neng)化。

3、高度電(dian)氣化的終端(duan)負荷(he)多元互動(dong)

未來終(zhong)端用(yong)能(neng)(neng)結構中(zhong)，電(dian)氣化水平持(chi)續(xu)提升，電(dian)能(neng)(neng)逐步成(cheng)為最主要(yao)的能(neng)(neng)源消費品(pin)種(zhong)。根據有(you)關機構預測，2025費中(zhong)的主導地位，電(dian)能(neng)(neng)占終(zhong)端能(neng)(neng)源消費比重(zhong)在(zai)2035年和2060年有(you)望(wang)分別達到(dao)約(yue)45%和70%。圍繞著(zhu)(zhu)滿(man)足人民對(dui)美(mei)好生(sheng)活的向往，電(dian)能(neng)(neng)替代、電(dian)動汽(qi)車、清潔供暖、屋頂光伏、家用(yong)儲能(neng)(neng)設備及智能(neng)(neng)家居的廣泛(fan)應用(yong)使用(yong)電(dian)負荷(he)朝著(zhu)(zhu)多元(yuan)化方向發展(zhan)。

在能(neng)源(yuan)互(hu)聯網背景下，既(ji)是(shi)消費(fei)者，又(you)是(shi)生產者的全新(xin)模式改變著能(neng)源(yuan)電(dian)力服(fu)務(wu)形態(tai)，需求側響(xiang)應、虛(xu)擬電(dian)廠及分布(bu)式交易越來越多成為用戶的新(xin)選擇(ze)。在能(neng)源(yuan)互(hu)聯網新(xin)消費(fei)下，除了普遍服(fu)務(wu)外，綠色電(dian)力、定制化服(fu)務(wu)、優質供電(dian)、精準計量、電(dian)力大(da)數(shu)據增值服(fu)務(wu)成為用戶的新(xin)需求。

4、基(ji)礎設(she)施(shi)多(duo)網融合(he)數字賦能

我(wo)國正在(zai)建設(she)的(de)能源互(hu)聯網(wang)是推動能源革命(ming)的(de)技術路徑。在(zai)物(wu)理層，能源互(hu)聯網(wang)需要建設(she)以新一(yi)代(dai)電力系統為基礎(chu)，與天然(ran)氣、交通、建筑(zhu)等多個(ge)領(ling)域互(hu)聯互(hu)通的(de)綜合能源網(wang)絡。

在(zai)生產側，多品種(zhong)能(neng)源需(xu)要結合各自(zi)特點，發揮所長，進行互(hu)聯互(hu)通(tong)，優(you)勢互(hu)補(bu);在(zai)傳輸側，智能(neng)電網(wang)與熱力管網(wang)、天然氣(qi)管網(wang)、交通(tong)網(wang)絡進行互(hu)聯互(hu)通(tong)，協同(tong)調(diao)度(du);

在(zai)消費(fei)側，電冷熱氣水進行綜合(he)能源供應。電力物聯(lian)(lian)網(wang)成(cheng)為網(wang)絡(luo)安全(quan)的重點環節。建設“安全(quan)芯(xin)片-終端認證(zheng)-數(shu)(shu)據(ju)可信-網(wang)絡(luo)加密-應用密鑰”在(zai)信息(xi)層，電力網(wang)絡(luo)逐步與現(xian)代通信網(wang)絡(luo)融合(he)，共同(tong)構建信息(xi)物理社會的主動式全(quan)域網(wang)絡(luo)安全(quan)防護體系(xi)，打造全(quan)息(xi)全(quan)景感(gan)知、信息(xi)高(gao)效(xiao)處理、數(shu)(shu)據(ju)數(shu)(shu)字安全(quan)、應用便捷靈(ling)活(huo)的開(kai)放(fang)安全(quan)物聯(lian)(lian)網(wang)絡(luo)。

在(zai)數(shu)(shu)據層，電(dian)(dian)力(li)行業(ye)(ye)進行數(shu)(shu)字(zi)化(hua)轉(zhuan)型，建(jian)(jian)設具(ju)有活力(li)的電(dian)(dian)力(li)數(shu)(shu)字(zi)生(sheng)態。電(dian)(dian)力(li)大數(shu)(shu)據服(fu)務(wu)社會治理與(yu)經(jing)濟發展，數(shu)(shu)字(zi)電(dian)(dian)網(wang)平臺賦能(neng)，培(pei)育新型電(dian)(dian)力(li)數(shu)(shu)字(zi)產業(ye)(ye);對接(jie)工業(ye)(ye)互(hu)(hu)聯網(wang)，服(fu)務(wu)數(shu)(shu)字(zi)政府和智慧城市;對接(jie)能(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)價值鏈各(ge)環節資源(yuan)(yuan)(yuan)，發揮(hui)企業(ye)(ye)間的互(hu)(hu)利共(gong)生(sheng)優勢，構建(jian)(jian)產業(ye)(ye)鏈合作平臺與(yu)新能(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)電(dian)(dian)力(li)生(sheng)態。

總的(de)來說，未(wei)來新型電(dian)力系(xi)統(tong)的(de)核心特征(zheng)是新能(neng)(neng)源(yuan)占(zhan)主體地(di)位。同時圍繞(rao)著(zhu)(zhu)滿(man)足人(ren)民對(dui)美好(hao)生活的(de)向往，電(dian)動汽車、清潔供暖、屋(wu)頂光伏、家用(yong)儲能(neng)(neng)、智(zhi)能(neng)(neng)家居以及電(dian)能(neng)(neng)替代的(de)廣(guang)泛應用(yong)，使得用(yong)電(dian)負荷朝著(zhu)(zhu)多元(yuan)化(hua)方向發展。面(mian)對(dui)源(yuan)荷兩(liang)端重大(da)變(bian)化(hua)，電(dian)網功(gong)能(neng)(neng)與形態的(de)也需要(yao)進行深刻的(de)變(bian)革。為推動能(neng)(neng)源(yuan)革命(ming)戰(zhan)略(lve)，落(luo)實2030年碳(tan)達(da)峰和2060建(jian)“清潔低(di)碳(tan)、安全(quan)高效”新型電(dian)力系(xi)統(tong)。這一歷(li)史任務意義重大(da)。

二、使命與挑戰

欲帶皇冠，必(bi)承其重，欲握玫瑰，必(bi)承其痛(tong)。承載著黨與(yu)國(guo)家厚望的(de)(de)新型電力(li)系統(tong)不僅是歷史使命(ming)，而且也是重大挑戰。現(xian)有電力(li)系統(tong)并不能簡單(dan)的(de)(de)能源(yuan)系統(tong)，建設適應(ying)高(gao)比例(li)新能源(yuan)廣泛接入的(de)(de)地以線性(xing)發(fa)展方式演變到更高(gao)階(jie)段(duan)的(de)(de)新型電力(li)系統(tong)，二者存(cun)在(zai)較大的(de)(de)差異性(xing)。歸納(na)總結本質性(xing)的(de)(de)技術，其演變過程為三點(dian):

(一)從(cong)現有電(dian)力系(xi)統(tong)邁向新型電(dian)力系(xi)統(tong)的(de)技術(shu)演變推(tui)演

1、從(cong)確定性系統演變為強不確定性系統

首先，電(dian)(dian)源(yuan)端(duan)具有(you)(you)強(qiang)不(bu)確定性。我(wo)國電(dian)(dian)源(yuan)結構將從傳統火電(dian)(dian)機組(zu)為(wei)(wei)主導，逐步(bu)演變為(wei)(wei)未(wei)來的(de)(de)新能(neng)源(yuan)機組(zu)為(wei)(wei)主導。未(wei)來風(feng)電(dian)(dian)和(he)(he)光伏(fu)發電(dian)(dian)的(de)(de)裝機容(rong)量(liang)將呈現持續上升趨(qu)勢，預計(ji)2060年(nian)兩者裝機容(rong)量(liang)占比之(zhi)和(he)(he)達(da)到約60%，發電(dian)(dian)量(liang)占比之(zhi)和(he)(he)達(da)到約35%。現有(you)(you)常規火電(dian)(dian)、水電(dian)(dian)或(huo)者核電(dian)(dian)出力(li)呈現一定的(de)(de)規律性和(he)(he)可(ke)控(kong)性;而風(feng)電(dian)(dian)與光伏(fu)等(deng)新能(neng)源(yuan)出力(li)具有(you)(you)多(duo)時空的(de)(de)強(qiang)不(bu)確定性和(he)(he)不(bu)可(ke)控(kong)性。

其次，負(fu)(fu)(fu)(fu)荷(he)(he)端(duan)具有強不確定(ding)性。未來，電能(neng)(neng)逐步成為最(zui)主(zhu)要的(de)(de)(de)(de)(de)能(neng)(neng)源消(xiao)費(fei)年后(hou)電力(li)將取代(dai)煤炭在(zai)終端(duan)能(neng)(neng)源消(xiao)費(fei)中的(de)(de)(de)(de)(de)主(zhu)導(dao)地(di)位。現有電力(li)負(fu)(fu)(fu)(fu)荷(he)(he)變化(hua)相對(dui)有規律，整個電力(li)系(xi)統(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)運行(xing)方式(shi)相對(dui)固(gu)定(ding)，例如在(zai)電力(li)系(xi)統(tong)規劃(hua)時，只需要選取不同季節的(de)(de)(de)(de)(de)典型日或時的(de)(de)(de)(de)(de)負(fu)(fu)(fu)(fu)荷(he)(he)曲線便可以(yi)進行(xing)預測。而高(gao)度電氣(qi)化(hua)下(xia)負(fu)(fu)(fu)(fu)荷(he)(he)結構多(duo)元化(hua)，電動汽(qi)車充電與電供暖等用電行(xing)為的(de)(de)(de)(de)(de)時空隨機(ji)分布，以(yi)及用戶側的(de)(de)(de)(de)(de)有源化(hua)特(te)征(zheng)凸顯，都會加劇負(fu)(fu)(fu)(fu)荷(he)(he)的(de)(de)(de)(de)(de)不可預見(jian)性。目(mu)前，我國電網負(fu)(fu)(fu)(fu)荷(he)(he)的(de)(de)(de)(de)(de)峰谷差正在(zai)逐漸加大。

再次，電(dian)(dian)力(li)潮流(liu)具有強(qiang)不(bu)確定(ding)性(xing)。在(zai)較少新(xin)能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)并網(wang)時，由于負荷變(bian)相對有規律，傳統電(dian)(dian)力(li)系統“源(yuan)(yuan)隨(sui)荷走(zou)”的運行(xing)方式相對固(gu)定(ding)。而在(zai)高(gao)比新(xin)能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)電(dian)(dian)力(li)系統中(zhong)，由于在(zai)源(yuan)(yuan)端和(he)荷端存在(zai)較大(da)的不(bu)確定(ding)性(xing)，電(dian)(dian)力(li)系統運行(xing)的“邊界條件”將更加多樣化。輸電(dian)(dian)網(wang)的聯絡線潮流(liu)可能(neng)(neng)跟隨(sui)新(xin)能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)的出力(li)波動而大(da)幅變(bian)動(甚至雙向流(liu)動)，配電(dian)(dian)網(wang)的分布(bu)式新(xin)能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)與虛擬電(dian)(dian)廠也會改變(bian)電(dian)(dian)力(li)潮流(liu)。

2、從機電裝(zhuang)備(bei)主導向電力電子裝(zhuang)備(bei)主導的演變

新能(neng)源(yuan)的(de)(de)(de)并網(wang)、傳輸和(he)消納在源(yuan)-網(wang)-荷(he)端引入(ru)了更(geng)多(duo)電(dian)(dian)(dian)力(li)(li)(li)(li)電(dian)(dian)(dian)子(zi)(zi)裝(zhuang)備(bei)，電(dian)(dian)(dian)力(li)(li)(li)(li)系(xi)(xi)統(tong)(tong)呈現(xian)顯著的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)力(li)(li)(li)(li)電(dian)(dian)(dian)子(zi)(zi)化(hua)趨(qu)勢(shi)問題。因此，電(dian)(dian)(dian)力(li)(li)(li)(li)系(xi)(xi)統(tong)(tong)基(ji)本特性(xing)(xing)(xing)將由旋轉電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)主(zhu)導的(de)(de)(de)機(ji)(ji)電(dian)(dian)(dian)穩態(tai)過(guo)程為(wei)主(zhu)演(yan)變為(wei)電(dian)(dian)(dian)力(li)(li)(li)(li)電(dian)(dian)(dian)子(zi)(zi)裝(zhuang)備(bei)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)磁(ci)暫(zan)態(tai)過(guo)程為(wei)主(zhu)。現(xian)有火電(dian)(dian)(dian)、水電(dian)(dian)(dian)等(deng)(deng)傳統(tong)(tong)機(ji)(ji)組(zu)采(cai)用同(tong)步電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)，具(ju)(ju)有較強的(de)(de)(de)機(ji)(ji)械慣性(xing)(xing)(xing)，因此，電(dian)(dian)(dian)力(li)(li)(li)(li)系(xi)(xi)統(tong)(tong)具(ju)(ju)有較大(da)的(de)(de)(de)時(shi)間(jian)(jian)常(chang)數(shu)(秒(miao)-分鐘(zhong)級)，系(xi)(xi)統(tong)(tong)頻率以工(gong)頻(五(wu)十赫(he)(he)茲(zi))為(wei)主(zhu)。而電(dian)(dian)(dian)力(li)(li)(li)(li)電(dian)(dian)(dian)子(zi)(zi)裝(zhuang)置具(ju)(ju)有低(di)慣性(xing)(xing)(xing)、低(di)短路容(rong)量、弱(ruo)抗擾性(xing)(xing)(xing)和(he)多(duo)時(shi)間(jian)(jian)尺度(du)響應特性(xing)(xing)(xing)，導致電(dian)(dian)(dian)力(li)(li)(li)(li)電(dian)(dian)(dian)子(zi)(zi)化(hua)電(dian)(dian)(dian)力(li)(li)(li)(li)系(xi)(xi)統(tong)(tong)時(shi)間(jian)(jian)常(chang)數(shu)更(geng)小(xiao)(毫秒(miao)級)、頻域更(geng)寬(kuan)(幾(ji)百(bai)赫(he)(he)茲(zi))、安全域更(geng)復雜。在多(duo)種擾動情形(xing)下系(xi)(xi)統(tong)(tong)的(de)(de)(de)機(ji)(ji)電(dian)(dian)(dian)暫(zan)態(tai)和(he)電(dian)(dian)(dian)磁(ci)振蕩等(deng)(deng)多(duo)重因素交互影響，例如，目前(qian)新能(neng)源(yuan)基(ji)地出現(xian)的(de)(de)(de)暫(zan)態(tai)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)支撐不足、風電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)組(zu)并網(wang)的(de)(de)(de)高/低(di)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)穿越停(ting)機(ji)(ji)脫網(wang)、寬(kuan)頻振蕩、多(duo)饋入(ru)直流換相(xiang)失(shi)敗(bai)等(deng)(deng)都是電(dian)(dian)(dian)力(li)(li)(li)(li)電(dian)(dian)(dian)子(zi)(zi)化(hua)系(xi)(xi)統(tong)(tong)的(de)(de)(de)具(ju)(ju)體表現(xian)。

3、從(cong)單一電(dian)力系(xi)統向綜合(he)能源(yuan)系(xi)統演變

能(neng)源(yuan)互(hu)聯網(wang)(wang)需要(yao)建(jian)設以新能(neng)源(yuan)電(dian)力(li)(li)系統為基礎，與(yu)(yu)天然(ran)氣、交(jiao)(jiao)通、建(jian)筑等多個領域互(hu)聯互(hu)通的綜合(he)能(neng)源(yuan)網(wang)(wang)絡(luo)。因此(ci)，現有的電(dian)力(li)(li)系統將與(yu)(yu)熱(re)力(li)(li)管網(wang)(wang)、天然(ran)氣管網(wang)(wang)、交(jiao)(jiao)通網(wang)(wang)絡(luo)進(jin)行互(hu)聯互(hu)通，構(gou)成(cheng)綜合(he)能(neng)源(yuan)系統。而(er)且(qie)，天然(ran)氣與(yu)(yu)氫(qing)能(neng)源(yuan)的儲備與(yu)(yu)傳輸將與(yu)(yu)電(dian)力(li)(li)系統深度融(rong)合(he)，發揮重要(yao)的調峰作(zuo)用。

(二)現(xian)有電力(li)系統技術(shu)體系的不足(zu)

在現(xian)有(you)技術(shu)條件下，新能源出力(li)(li)不(bu)確定性強，具有(you)隨機性、波動性、反調峰(feng)特點，“極(ji)熱無風”、“晚峰(feng)無光(guang)”、“大(da)裝機、小電(dian)量”成為行(xing)業(ye)弊(bi)端。從現(xian)有(you)電(dian)力(li)(li)系統向新型(xing)(xing)電(dian)力(li)(li)系統演變，將(jiang)會面臨(lin)重要(yao)的(de)技術(shu)挑戰，現(xian)有(you)技術(shu)體系還(huan)不(bu)足(zu)以支撐未來(lai)新型(xing)(xing)電(dian)力(li)(li)系統的(de)建設(she)，主(zhu)要(yao)不(bu)足(zu)體現(xian)在:

(1)電(dian)(dian)源(yuan)和(he)電(dian)(dian)網(wang)規劃統籌(chou)協調不夠。送端配套(tao)電(dian)(dian)源(yuan)建設(she)滯后(hou)和(he)受(shou)端電(dian)(dian)網(wang)承載能力不足。電(dian)(dian)網(wang)結構尚不能完全滿足大范圍資源(yuan)配置(zhi)以(yi)及分布式廣(guang)泛接入的需要。

(2)電(dian)力(li)系統平(ping)衡(heng)能力(li)嚴(yan)重(zhong)不足。新能源機組尚不具備與傳統電(dian)源機組相當(dang)的電(dian)網安(an)全(quan)穩(wen)定支撐能力(li)，耐受電(dian)網擾動能力(li)較低。現有火電(dian)靈(ling)(ling)活性改(gai)造(zao)和(he)抽水蓄能的電(dian)源靈(ling)(ling)活調(diao)(diao)節能力(li)不足，無法完(wan)全(quan)滿足與高比例新能源接入(ru)情況下的系統調(diao)(diao)峰調(diao)(diao)頻需求。

(3)電(dian)力(li)系統調(diao)節控制能力(li)不足。系統運行(xing)中已經出現了(le)動(dong)態無功支撐(cheng)不足、頻率調(diao)節和穩定(ding)不足、短路(lu)電(dian)流超標、傳統同步穩定(ding)和新形態穩定(ding)交織(zhi)等安全(quan)問題。此外，大量新興的(de)分布式(shi)發(fa)(fa)電(dian)的(de)“弱調(diao)度”或(huo)“無調(diao)度”特點，導(dao)致電(dian)力(li)系統協(xie)調(diao)運行(xing)控制難(nan)度持續(xu)增大。由于“數據(ju)煙囪”，貫通“發(fa)(fa)電(dian)-電(dian)網-用戶”度體系的(de)基礎還(huan)沒有(you)完全(quan)建(jian)立。

(4）電(dian)(dian)力(li)裝備支撐能(neng)(neng)力(li)不(bu)足。面向(xiang)新型電(dian)(dian)力(li)系統(tong)電(dian)(dian)力(li)電(dian)(dian)子(zi)化(hua)的(de)(de)特性，現(xian)有(you)輸變電(dian)(dian)設(she)備的(de)(de)適應(ying)性亟需升(sheng)級，需要向(xiang)更(geng)(geng)敏捷、更(geng)(geng)智能(neng)(neng)、更(geng)(geng)高承(cheng)載(zai)(zai)能(neng)(neng)力(li)方向(xiang)發展。特別是現(xian)有(you)電(dian)(dian)力(li)系統(tong)用(yong)(yong)電(dian)(dian)力(li)電(dian)(dian)子(zi)器件(jian)過(guo)載(zai)(zai)承(cheng)受(shou)能(neng)(neng)力(li)低，在(zai)物理上決定了裝備與系統(tong)的(de)(de)脆弱性，急需提升(sheng)器件(jian)水平。此外(wai)，大(da)(da)容量儲(chu)能(neng)(neng)系統(tong)的(de)(de)實用(yong)(yong)化(hua)水平亟需提高，成本、安全(quan)和效率仍是儲(chu)能(neng)(neng)大(da)(da)規模推廣的(de)(de)主要障礙。

(5)電(dian)(dian)力系(xi)統基礎(chu)理論體系(xi)亟需(xu)提升。傳統電(dian)(dian)力系(xi)統技術(shu)體系(xi)不(bu)適應(ying)大(da)規模新能源和(he)電(dian)(dian)力電(dian)(dian)子(zi)裝備發展(zhan)的問題逐步顯(xian)現。在規劃層面，電(dian)(dian)力電(dian)(dian)量(liang)平衡以及容量(liang)充裕度的概(gai)念與方法(fa)應(ying)由目(mu)前確定性(xing)的思路(lu)向概(gai)率性(xing)的思路(lu)轉(zhuan)化。在運行(xing)層面，需(xu)要深入掌握電(dian)(dian)力電(dian)(dian)子(zi)動態特性(xing)，提高復(fu)雜(za)環(huan)境下(xia)的系(xi)統分析手段。

習近平總書記(ji)在2018年5月(yue)28日的中(zhong)國(guo)科學(xue)(xue)院第(di)十九次院士大會和中(zhong)國(guo)工程院第(di)十四次院士大會上講到，“創新(xin)從來都是九死(si)一生，但我們(men)必須(xu)有‘亦余心之所善兮，雖九死(si)其猶未悔’的豪情“。科技創新(xin)是構建清(qing)潔(jie)低碳安全高效的能源體(ti)系、構建新(xin)型電力(li)系統的科學(xue)(xue)道路和必然(ran)選擇。

三、技術路徑

科技(ji)創新(xin)是構建(jian)(jian)清(qing)潔低(di)碳安全高效(xiao)的能源(yuan)體系、構建(jian)(jian)新(xin)型電(dian)力系統(tong)的科學道路和必然選(xuan)擇。

當前，科技革(ge)命和產(chan)業變革(ge)日新(xin)(xin)(xin)月異，能(neng)源互聯(lian)網(wang)、數字能(neng)源、電(dian)(dian)(dian)力(li)(li)(li)物聯(lian)網(wang)等領域向(xiang)縱深發(fa)(fa)展。以(yi)(yi)可再生能(neng)源發(fa)(fa)電(dian)(dian)(dian)、分(fen)布式(shi)電(dian)(dian)(dian)源、微(wei)電(dian)(dian)(dian)網(wang)、儲能(neng)、電(dian)(dian)(dian)動(dong)(dong)(dong)汽車為代(dai)(dai)表的(de)能(neng)源生產(chan)消費技術(shu)正在加速傳(chuan)(chuan)統電(dian)(dian)(dian)力(li)(li)(li)行業向(xiang)新(xin)(xin)(xin)能(neng)源電(dian)(dian)(dian)力(li)(li)(li)系(xi)統演變;以(yi)(yi)大數據、云平臺、物聯(lian)網(wang)、移(yi)動(dong)(dong)(dong)通訊(xun)、人工(gong)智能(neng)、區塊鏈等為代(dai)(dai)表的(de)數字互聯(lian)網(wang)技術(shu)正在推動(dong)(dong)(dong)全球(qiu)工(gong)業經濟(ji)向(xiang)數字經濟(ji)演變;以(yi)(yi)電(dian)(dian)(dian)力(li)(li)(li)電(dian)(dian)(dian)子、智能(neng)傳(chuan)(chuan)感、超導(dao)及石(shi)墨烯(xi)材料為代(dai)(dai)表的(de)裝備制造技術(shu)層(ceng)出不窮。因此，隨著(zhu)各(ge)種(zhong)新(xin)(xin)(xin)型技術(shu)和開發(fa)(fa)利用方式(shi)的(de)不斷涌現(xian)，新(xin)(xin)(xin)能(neng)源電(dian)(dian)(dian)力(li)(li)(li)系(xi)統裝備技術(shu)面臨著(zhu)不斷創新(xin)(xin)(xin)突(tu)破的(de)可能(neng)和重大需求。為構建(jian)具備“高度電(dian)(dian)(dian)氣化(hua)(hua)的(de)負荷多(duo)元互動(dong)(dong)(dong)、基(ji)礎設施多(duo)網(wang)融(rong)合(he)數字賦能(neng)”特征的(de)新(xin)(xin)(xin)型電(dian)(dian)(dian)力(li)(li)(li)系(xi)統，應建(jian)立多(duo)學(xue)科融(rong)合(he)下的(de)多(duo)維立體化(hua)(hua)的(de)科學(xue)技術(shu)體系(xi)。

(一)智能發電環節

主要方向是圍繞高(gao)比(bi)例新能(neng)源接(jie)入，構建合(he)理(li)高(gao)比(bi)例新能(neng)源廣泛接(jie)入、高(gao)彈性電(dian)網靈活可靠配置資源、的調(diao)峰(feng)電(dian)源體系。新能(neng)源機組(zu)應具備(bei)智能(neng)靈活、友好并網、高(gao)效環保(bao)的特點，調(diao)峰(feng)電(dian)源具備(bei)靈活機動(dong)、深(shen)度(du)調(diao)峰(feng)、快速啟停(ting)能(neng)力。

風(feng)(feng)電:發(fa)展(zhan)大葉(xie)輪(lun)、高效(xiao)率(lv)、電網友好型風(feng)(feng)機;研究具備抗擾性、自適應并網與主動(dong)支撐(cheng)功能(neng)的并網變流器技(ji)術及應用;發(fa)展(zhan)海(hai)上風(feng)(feng)電技(ji)術;發(fa)展(zhan)低速風(feng)(feng)電與高空風(feng)(feng)電，集中式與分散式風(feng)(feng)電并舉，使得(de)不(bu)同地(di)理(li)環境(jing)的風(feng)(feng)能(neng)資源都(dou)得(de)到了利用;陸上風(feng)(feng)電與海(hai)上風(feng)(feng)電進入智能(neng)化運維階段。

光(guang)伏與光(guang)熱:推廣普及高(gao)效電(dian)池技術和工藝(yi)，提(ti)高(gao)晶硅電(dian)池效率;研制具備抗擾性、自適應(ying)并(bing)網與主動支撐功能(neng)(neng)的并(bing)網變流(liu)器技術及應(ying)用;發展(zhan)儲熱介(jie)質技術，逐(zhu)步(bu)推進太陽(yang)能(neng)(neng)熱發電(dian)向高(gao)效率、低成本、高(gao)可靠(kao)性發展(zhan)。

水(shui)(shui)(shui)(shui)電及(ji)抽水(shui)(shui)(shui)(shui)蓄(xu)能(neng):提升水(shui)(shui)(shui)(shui)泵水(shui)(shui)(shui)(shui)輪(lun)機水(shui)(shui)(shui)(shui)力穩定性和(he)(he)魚友(you)型水(shui)(shui)(shui)(shui)輪(lun)機;發展(zhan)超(chao)高水(shui)(shui)(shui)(shui)頭、超(chao)低(di)水(shui)(shui)(shui)(shui)頭水(shui)(shui)(shui)(shui)輪(lun)機設計理論和(he)(he)水(shui)(shui)(shui)(shui)電設備監測與智(zhi)能(neng)診斷技術;對現有水(shui)(shui)(shui)(shui)電站增加抽水(shui)(shui)(shui)(shui)蓄(xu)能(neng)功(gong)能(neng)。

調(diao)(diao)峰(feng)(feng)(feng)(feng)電(dian)(dian)源(yuan)。構建靈活性(xing)火電(dian)(dian)、抽水(shui)蓄能、天然氣調(diao)(diao)峰(feng)(feng)(feng)(feng)電(dian)(dian)站、儲氫調(diao)(diao)峰(feng)(feng)(feng)(feng)電(dian)(dian)站、儲能電(dian)(dian)站、虛擬電(dian)(dian)廠(chang)等調(diao)(diao)峰(feng)(feng)(feng)(feng)電(dian)(dian)源(yuan)體系(xi);提升調(diao)(diao)峰(feng)(feng)(feng)(feng)機(ji)(ji)組的(de)(de)靈活性(xing)、深(shen)度調(diao)(diao)峰(feng)(feng)(feng)(feng)、快速啟停能力;結合儲能提升新能源(yuan)機(ji)(ji)組的(de)(de)可調(diao)(diao)度性(xing)和調(diao)(diao)峰(feng)(feng)(feng)(feng)機(ji)(ji)組的(de)(de)功率調(diao)(diao)節(jie)速率。

碳(tan)捕獲與封存(cun)或使用(yong)技(ji)術(shu)。碳(tan)中性(xing)燃料技(ji)術(shu)。利用(yong)清潔能源生產碳(tan)中性(xing)氣(qi)體(ti)(ti)和液體(ti)(ti)燃料，包(bao)括氫(qing)、氨和烴(jing)類載體(ti)(ti)等。可以(yi)長期儲(chu)存(cun)電力和運輸燃料，也可用(yong)于發電，尤其是(shi)調峰電廠。更(geng)長遠的還有微(wei)型反應(ying)堆和核聚變技(ji)術(shu)。

(二)智能電網環節

主要方向是建設高(gao)彈性(xing)電(dian)(dian)網(wang)，充分發揮(hui)電(dian)(dian)網(wang)大范圍資源(yuan)配(pei)置的(de)能力，包(bao)括:構建交(jiao)直流(liu)遠距離(li)輸電(dian)(dian)、區域互(hu)(hu)(hu)聯(lian)、主網(wang)與(yu)(yu)(yu)微網(wang)互(hu)(hu)(hu)動的(de)形態;不(bu)斷(duan)完(wan)善新三道防線，建立全(quan)網(wang)協同(tong)、數據驅動、主動防御(yu)、智能決策(ce)的(de)新一(yi)代調(diao)度體系。特(te)高(gao)壓輸電(dian)(dian)。開(kai)展卡(ka)脖子裝備(bei)(bei)的(de)國產化研究進程;掌握特(te)殊環(huan)境(jing)下特(te)高(gao)壓技術，推動全(quan)國不(bu)同(tong)氣候、環(huan)境(jing)條件的(de)地(di)區的(de)電(dian)(dian)網(wang)廣泛互(hu)(hu)(hu)聯(lian);開(kai)展先進傳感、無(wu)人(ren)機與(yu)(yu)(yu)人(ren)工智能對特(te)高(gao)壓線路(lu)與(yu)(yu)(yu)裝備(bei)(bei)的(de)智能運(yun)維、故障診斷(duan)研究，提高(gao)運(yun)行可靠性(xing)與(yu)(yu)(yu)效(xiao)率。

柔性(xing)(xing)直(zhi)流(liu)(liu)輸電(dian)(dian)(dian)。開展(zhan)使用架空線的柔性(xing)(xing)直(zhi)流(liu)(liu)輸電(dian)(dian)(dian)工(gong)程應用技術實踐;開展(zhan)直(zhi)流(liu)(liu)限流(liu)(liu)器(qi)、直(zhi)流(liu)(liu)潮流(liu)(liu)控制器(qi)等新(xin)型裝備技術研(yan)究(jiu)與(yu)應用;完(wan)成海上平臺的緊湊化(hua)換流(liu)(liu)閥研(yan)究(jiu)與(yu)應用;開展(zhan)基于(yu)寬禁帶器(qi)件/電(dian)(dian)(dian)力專用硅基器(qi)件的柔性(xing)(xing)直(zhi)流(liu)(liu)關鍵設備研(yan)制與(yu)應用。

靈活(huo)交流輸電。開(kai)展(zhan)超大(da)容(rong)量兼備潮流控制與短(duan)路電流限制的(de)功能復(fu)合型(xing)裝備研(yan)究與應(ying)(ying)用(yong);開(kai)展(zhan)動態增(zeng)容(rong)線路技(ji)術、基于超導(dao)或碳纖維(wei)新材料的(de)輸電技(ji)術研(yan)究和應(ying)(ying)用(yong);基于寬禁帶(dai)器(qi)件(jian)/電力(li)專用(yong)硅基器(qi)件(jian)的(de)FACTs新型(xing)裝備研(yan)究與應(ying)(ying)用(yong)。

交直(zhi)流(liu)配電(dian)(dian)網(wang)(wang)。微電(dian)(dian)網(wang)(wang)/“源-網(wang)(wang)-荷-儲”微能源網(wang)(wang)成(cheng)為未來終端能源供應的重要形態，不僅可以實現(xian)自洽自治，提高供電(dian)(dian)可靠性，而(er)且能夠(gou)對主網(wang)(wang)提供支撐(cheng);構(gou)建(jian)相(xiang)協(xie)調(diao)(diao)的區域(yu)性分布式發電(dian)(dian)群控群調(diao)(diao)系統;完成(cheng)基于電(dian)(dian)力(li)物聯(lian)網(wang)(wang)的配電(dian)(dian)自動化系統建(jian)設;開(kai)展(zhan)能源(電(dian)(dian)力(li))路由器、故障自愈拓撲重構(gou)的電(dian)(dian)力(li)電(dian)(dian)子(zi)軟開(kai)關等新(xin)型(xing)裝(zhuang)備(bei)研究與應用。

智能(neng)調度(du)。近(jin)期豐富“三道防線”，結合電(dian)力電(dian)子、智能(neng)傳感、5G/光(guang)纖通信與人(ren)工智能(neng)技術，實(shi)現快速可靠的繼電(dian)保(bao)護、精(jing)準(zhun)穩控裝置和網(wang)荷互動微網(wang)支(zhi)撐的失步解(jie)列(lie)措施。中長(chang)期構建新一代全(quan)網(wang)協(xie)同、數據驅動、智能(neng)決策(ce)、主動防御(yu)的智能(neng)調度(du)體系。建設超大規模全(quan)電(dian)磁暫(zan)態仿真系統(tong);開展(zhan)(zhan)人(ren)工智能(neng)等先進算法(fa)的深(shen)化(hua)研(yan)究與應(ying)用;開展(zhan)(zhan)基于物聯網(wang)與5G的電(dian)網(wang)控制保(bao)護及調度(du)運行的關鍵(jian)裝備研(yan)制與應(ying)用。

(三)智能用電環節

主(zhu)要(yao)方向是實現高(gao)度電(dian)氣化負荷多(duo)元互動，并且(qie)挖掘用戶(hu)側潛力，通過互聯網聚合下(xia)的用戶(hu)互動與(yu)需求響應，提(ti)升(sheng)系統效率(lv)。微電(dian)網與(yu)分布式電(dian)源(yuan)(yuan)取(qu)得(de)長足(zu)進展，成為(wei)綜合能(neng)源(yuan)(yuan)供(gong)應的重要(yao)支撐。普遍推廣;建筑的終端能(neng)源(yuan)(yuan)消(xiao)費中(zhong)，電(dian)能(neng)占(zhan)比(bi)逐步提(ti)高(gao)。

綜合能(neng)(neng)源(yuan)供應(ying)。工業(ye)園區與公(gong)共建(jian)筑(zhu)成為開展綜合能(neng)(neng)源(yuan)服務(wu)的重(zhong)點(dian)對象;節能(neng)(neng)綠色建(jian)筑(zhu)。光(guang)伏建(jian)筑(zhu)一(yi)體化、可(ke)再(zai)生(sheng)(sheng)能(neng)(neng)源(yuan)建(jian)筑(zhu)及(ji)(ji)(近)零能(neng)(neng)耗(hao)建(jian)筑(zhu)終端能(neng)(neng)源(yuan)生(sheng)(sheng)產(chan)者(zhe)與消(xiao)費者(zhe)結合緊密。需(xu)求響應(ying)激勵政(zheng)策(ce)清晰，虛(xu)擬電(dian)廠(chang)商業(ye)模式(shi)成立，而且用戶側儲能(neng)(neng)與分布(bu)式(shi)光(guang)伏的普及(ji)(ji)促進(jin)虛(xu)擬電(dian)廠(chang)的技(ji)術進(jin)步。

車網融合。電動(dong)汽(qi)車及(ji)氫(qing)能(neng)源(yuan)汽(qi)車全(quan)面(mian)替代傳統能(neng)源(yuan)汽(qi)車，交通領域(yu)形態發生根(gen)本性變化(hua)(hua)，具備顯著的清潔化(hua)(hua)、互動(dong)化(hua)(hua)、智能(neng)化(hua)(hua)特征。能(neng)源(yuan)互聯(lian)網車樁網互動(dong)模式(shi)普及(ji)。

電(dian)能(neng)質量(liang)(liang)。開展(zhan)儲能(neng)型(xing)、綜合型(xing)電(dian)能(neng)質量(liang)(liang)裝置(zhi)研究及應用(yong)，有效解決大(da)(da)規模聯網(wang)、復雜電(dian)網(wang)形式、大(da)(da)功率非線(xian)性負(fu)荷等對電(dian)網(wang)提(ti)出的新問題(ti)和挑戰。

(四)儲能

發(fa)(fa)展(zhan)(zhan)(zhan)抽水蓄能(neng)(neng)(neng)、壓(ya)縮空氣儲(chu)(chu)(chu)能(neng)(neng)(neng)、儲(chu)(chu)(chu)氫、儲(chu)(chu)(chu)熱等(deng)跨季(ji)的(de)長時間尺(chi)度(du)儲(chu)(chu)(chu)能(neng)(neng)(neng)技(ji)(ji)術;發(fa)(fa)展(zhan)(zhan)(zhan)電池(chi)(chi)(chi)儲(chu)(chu)(chu)能(neng)(neng)(neng)、飛(fei)輪儲(chu)(chu)(chu)能(neng)(neng)(neng)、小型(xing)空氣儲(chu)(chu)(chu)能(neng)(neng)(neng)等(deng)短(duan)時間尺(chi)度(du)儲(chu)(chu)(chu)能(neng)(neng)(neng)技(ji)(ji)術;發(fa)(fa)展(zhan)(zhan)(zhan)固態電池(chi)(chi)(chi)、鋰硫電池(chi)(chi)(chi)、金屬(shu)空氣等(deng)新(xin)體(ti)系電池(chi)(chi)(chi)技(ji)(ji)術;發(fa)(fa)展(zhan)(zhan)(zhan)儲(chu)(chu)(chu)能(neng)(neng)(neng)在大(da)規模新(xin)能(neng)(neng)(neng)源基地和微電網及(ji)用戶(hu)側的(de)廣(guang)泛應用;促進長壽命、低成本、高(gao)可(ke)靠性各類儲(chu)(chu)(chu)能(neng)(neng)(neng)成為我國能(neng)(neng)(neng)源系統的(de)重要調節(jie)手段。

(五)電力數字化

建(jian)(jian)設能(neng)(neng)源互聯網(wang)數字化技(ji)術(shu)體系，持續進行能(neng)(neng)源數字新(xin)(xin)基建(jian)(jian)，奠定數字化基礎(chu)。重點加強“卡脖子(zi)”高端(duan)芯片、智(zhi)(zhi)能(neng)(neng)傳感(gan)、邊緣(yuan)計算、區塊鏈和人工智(zhi)(zhi)能(neng)(neng)算法(fa)等(deng)關(guan)鍵(jian)核心技(ji)術(shu)攻關(guan)。開(kai)展國產(chan)化芯片以及(ji)(ji)智(zhi)(zhi)能(neng)(neng)傳感(gan)器研(yan)(yan)制及(ji)(ji)大規模上(shang)線，全(quan)面覆蓋(gai)能(neng)(neng)源應(ying)用(yong)(yong)(yong)各個場景(jing)，實(shi)現終端(duan)泛在接入;開(kai)展量(liang)子(zi)通信研(yan)(yan)究與(yu)應(ying)用(yong)(yong)(yong)，基于光纖、5G與(yu)北(bei)斗衛(wei)星(xing)等(deng)建(jian)(jian)設“空(kong)天(tian)地海”一體化通信網(wang)，實(shi)現能(neng)(neng)源場景(jing)全(quan)覆蓋(gai)與(yu)網(wang)絡快速(su)傳輸;打通行業數據壁壘(lei)，深度實(shi)現云端(duan)智(zhi)(zhi)能(neng)(neng)管控(kong)(kong);構建(jian)(jian)以全(quan)息(xi)感(gan)知的數據基礎(chu)、開(kai)放共享(xiang)的知識(shi)體系、融合創新(xin)(xin)的智(zhi)(zhi)慧應(ying)用(yong)(yong)(yong)為特(te)征的能(neng)(neng)源人工智(zhi)(zhi)能(neng)(neng)架構，實(shi)現共享(xiang)高效利(li)用(yong)(yong)(yong);研(yan)(yan)發(fa)自主可控(kong)(kong)的國產(chan)化行業操作系統。