《国家电网报》刊发《电力系统专业发展报告》解读

发布时间:2018-12-11

12月11日,《国家电网报》刊发《电力系统专业发展报告》解读。《电力系统专业发展报告》编制工作集合了电力系统专委会、中国电科院及电力系统领域内专家力量,坚持“评述过去、研判未来”的编写原则,以“新一代电力系统”为编写主线,历时9个月完成。该报告系统梳理了我国电力发展的历程,深入解析了电力系统面临的挑战和发展趋势。报道全文如下:

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构建新一代电力系统迎接能源电力发展机遇和挑战

——《电力系统专业发展报告》解读

王铁柱 
 

核心提示 日前,中国电机工程学会《电力系统专业发展报告》在2018年度中国电机工程学会学术建设发布会上发布。《电力系统专业发展报告》编制工作集合了电力系统专委会、中国电科院及电力系统领域内专家力量,坚持“评述过去、研判未来”的编写原则,以“新一代电力系统”为编写主线,历时9个月完成。该报告系统梳理了我国电力发展的历程,深入解析了电力系统面临的挑战和发展趋势。

回望我国电力发展历程

中国电力工业是一个不断创新、进步的过程,是一个从弱到强、从跟跑到并跑再到领跑的过程。进入21世纪以来,伴随着中国经济的持续快速增长,特别是中国工业化加速进行,电力工业进入了发展的黄金时期,发电能力突飞猛进,电网建设不断加快,电力消费快于经济增长。截至2017年年底,我国发电装机容量已达到17.77亿千瓦,年发电量6.4万亿千瓦时,均居世界第一位;实现了除台湾省以外的全国联网,在西部、北部建成一批大型能源基地,电网大规模、远距离输电能力显著发挥,形成了大规模西电东送电力配置格局。

当前,我国电力行业已由高速增长阶段转向高质量发展阶段,正处在转变发展方式、优化供需结构、转换增长动力的攻坚期。党的十九大报告指出,我国要推进能源生产和消费革命,构建清洁低碳、安全高效的能源体系。在“四个革命、一个合作”能源发展战略指引下,国家电网公司提出加快推进能源生产和消费“再电气化”进程,建立“广泛互联、智能互动、灵活柔性、安全可控、开放共享”的新一代电力系统,支撑新能源大规模开发利用和各种新型用能方式蓬勃发展,满足人民群众日益增长的美好生活需要,增强电力发展给广大人民群众带来的幸福感和获得感。

随着我国电力的快速发展和持续转型升级,大电网不断延伸、电压等级不断提高、大容量高参数发电机组不断增多,新能源发电大规模集中并网,大量电力电子设备接入系统,电力系统形态及运行特性日趋复杂,对系统支撑能力、转移能力、调节能力提出了更高要求,给电力系统安全稳定运行带来了严峻考验。

此外,我国能源电力的结构性矛盾仍然突出:一是能源与负荷逆向分布。传统能源、新能源等均集中分布在我国西部、北部等地区,而负荷中心则位于我国中东部地区,西电东送的大范围能源资源优化配置需求长期存在。未来能源电力仍然主要依靠特高压交直流进行大容量、远距离输送。二是我国电源结构长期以火电为主,灵活调节电源不足。在能源转型背景下,将减少煤电机组,提高新能源装机比例。这将导致系统惯量大幅度降低,电力系统支撑调节能力进一步收缩,给电网运行带来极大的挑战。

电力系统技术现状、挑战与趋势

报告从实现国家2020年和2030年非化石能源发展目标和构建清洁低碳、安全高效能源体系出发,以引领电网技术发展为方向,以支撑电网合理有序建设为基础,以实际生产运行、技术支撑和外部市场需求为驱动,从电力系统专业本身剖析当前技术现状、未来面临的挑战和发展趋势。

我国电力供需总体宽松下充满不确定性。近年来电力增速与经济增速出现了较大偏离,开展对未来电力需求的研究是行业发展和技术布局的基础,需要重点关注在经济发展新常态下的中长期负荷预测方法,以及负荷构成的变化,研究并预判未来电网的形态格局,以及基于存量资产的电力系统演化路径。

新能源高速发展,有关新能源并网以及未来高比例新能源发展场景相关的研究却准备不足,特别是关于高比例新能源接入下电力系统运行特性、稳定机理的变化尚不清晰,需要通过场景构建、仿真建模等手段进行模拟分析。风电、光伏等新能源大量并网,直流远距离输电规模持续扩张,送受端常规机组均被大量替代,电网形态及运行特性发生了显著的变化,系统电力电子化特征凸显,这导致了系统调节能力严重下降、电网抗扰动能力不足、电网稳定形态更加复杂、连锁故障风险增大,系统安全稳定运行面临更大压力。为确保系统安全稳定运行,需关注交直流协调、源网荷协调及集群调节等控制技术,并针对电网中出现的次同步振荡、宽频振荡等新的稳定问题进行研究及应对。应关注交叉学科和相关新技术,采用新理论、新方法、新技术解决电力系统出现的各种问题,构建新一代电力系统。

该报告从电力系统专业角度,围绕电网发展规划、仿真与安全分析、安全运行与控制、新技术/热点技术应用等技术领域介绍了电力系统专业的当前进展及未来趋势:

在发展规划技术方面,报告重点关注的是未来电力需求及中长期负荷预测方法、面向未来电网的合理规划方法特别是新能源发展规划,以及未来电网形态格局及演变路径。

在仿真与安全分析技术方面,报告介绍了新能源发电建模及高比例接入下系统仿真分析技术,大型交直流混合电网的建模、仿真与分析技术,电力电子化电力系统的建模仿真与安全分析技术,特别是高比例新能源发电和电力电子设备接入下系统特性的变化与解析。

在安全运行与控制技术方面,报告介绍了满足未来高比例新能源接入需求的有功集群控制、电压无功集群控制等预防控制技术,确保未来电力系统安全稳定运行的直流群跨区紧急控制、新能源集群协调控制、动态无功协调控制等稳定控制技术,大型交直流混联系统解列判据及断面搜索技术、解列控制技术、孤岛运行等失步振荡解列及恢复控制技术。

在新技术/热点技术方面,报告提出加快发展满足新一代电力系统构建需求的新型发电技术、储能技术、人工智能、电动汽车、直流电网、电力市场、综合能源、信息物理系统、电力气象等电力系统相关新技术/热点技术。

报告还进行了创新发展机制分析,包括电力系统创新发展的政策环境分析、创新发展的人才需求和培养分析,并提出创新发展的机制建议。

结语

过去的5到10年,我国电网经历了高速发展和建设,带动了特高压、智能电网等关键技术领域的重大突破,一大批仿真、运行控制等新技术在电网中得到了成功应用,电力系统整体技术水平显著提升。伴随着能源生产消费革命、新能源快速发展以及电力体制改革的深化,我们将构建新一代电力系统,迎接能源电力科技发展面临的前所未有的机遇和挑战。