核心提示：日前，中國電機(jī)工程學(xué)會(huì)《專業(yè)發(fā)展報(bào)告》在2018年度中國電機(jī)工程學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)建設(shè)發(fā)布會(huì)上發(fā)布?！峨娏ο到y(tǒng)專業(yè)發(fā)展報(bào)告》編制工作集合了電力系統(tǒng)專委會(huì)、中國電科院及電力系統(tǒng)領(lǐng)域內(nèi)專家力量，堅(jiān)持“評(píng)述過去、研判未來”的編寫原則，以“新一代電力系統(tǒng)”為編寫主線，歷時(shí)9個(gè)月完成。該報(bào)告系統(tǒng)梳理了我國電力發(fā)展的歷程，深入解析了電力系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)和發(fā)展趨勢。

回望我國電力發(fā)展歷程

中國電力工業(yè)是一個(gè)不斷創(chuàng)新、進(jìn)步的過程，是一個(gè)從弱到強(qiáng)、從跟跑到并跑再到領(lǐng)跑的過程。進(jìn)入21世紀(jì)以來，伴隨著中國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速增長，特別是中國工業(yè)化加速進(jìn)行，電力工業(yè)進(jìn)入了發(fā)展的黃金時(shí)期，發(fā)電能力突飛猛進(jìn)，電網(wǎng)建設(shè)不斷加快，電力消費(fèi)快于經(jīng)濟(jì)增長。截至2017年年底，我國發(fā)電裝機(jī)容量已達(dá)到17.77億千瓦，年發(fā)電量6.4萬億千瓦時(shí)，均居世界第一位；實(shí)現(xiàn)了除臺(tái)灣省以外的全國聯(lián)網(wǎng)，在西部、北部建成一批大型能源基地，電網(wǎng)大規(guī)模、遠(yuǎn)距離輸電能力顯著發(fā)揮，形成了大規(guī)模西電東送、北電南供電力配置格局。

當(dāng)前，我國電力行業(yè)已由高速增長階段轉(zhuǎn)向高質(zhì)量發(fā)展階段，正處在轉(zhuǎn)變發(fā)展方式、優(yōu)化供需結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)換增長動(dòng)力的攻堅(jiān)期。黨的十九大報(bào)告指出，我國要推進(jìn)能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命，構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系。在“四個(gè)革命、一個(gè)合作”能源發(fā)展戰(zhàn)略指引下，國家電網(wǎng)公司提出加快推進(jìn)能源生產(chǎn)和消費(fèi)“再電氣化”進(jìn)程，建立“廣泛互聯(lián)、智能互動(dòng)、靈活柔性、安全可控、開放共享”的新一代電力系統(tǒng)，支撐新能源大規(guī)模開發(fā)利用和各種新型用能方式蓬勃發(fā)展，滿足人民群眾日益增長的美好生活需要，增強(qiáng)電力發(fā)展給廣大人民群眾帶來的幸福感和獲得感。

隨著我國電力的快速發(fā)展和持續(xù)轉(zhuǎn)型升級(jí)，大電網(wǎng)不斷延伸、電壓等級(jí)不斷提高、大容量高參數(shù)發(fā)電機(jī)組不斷增多，新能源發(fā)電大規(guī)模集中并網(wǎng)，大量電力電子設(shè)備接入系統(tǒng)，電力系統(tǒng)形態(tài)及運(yùn)行特性日趨復(fù)雜，對(duì)系統(tǒng)支撐能力、轉(zhuǎn)移能力、調(diào)節(jié)能力提出了更高要求，給電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來了嚴(yán)峻考驗(yàn)。

此外，我國能源電力的結(jié)構(gòu)性矛盾仍然突出：一是能源與負(fù)荷逆向分布。傳統(tǒng)能源、新能源等均集中分布在我國西部、北部等地區(qū)，而負(fù)荷中心則位于我國中東部地區(qū)，西電東送的大范圍能源資源優(yōu)化配置需求長期存在。未來能源電力仍然主要依靠特高壓交直流進(jìn)行大容量、遠(yuǎn)距離輸送。二是我國電源結(jié)構(gòu)長期以火電為主，靈活調(diào)節(jié)電源不足。在能源轉(zhuǎn)型背景下，將減少煤電機(jī)組，提高新能源裝機(jī)比例。這將導(dǎo)致系統(tǒng)慣量大幅度降低，電力系統(tǒng)支撐調(diào)節(jié)能力進(jìn)一步收縮，給電網(wǎng)運(yùn)行帶來極大的挑戰(zhàn)。

電力系統(tǒng)技術(shù)現(xiàn)狀、挑戰(zhàn)與趨勢

報(bào)告從實(shí)現(xiàn)國家2020年和2030年非化石能源發(fā)展目標(biāo)和構(gòu)建清潔低碳、安全高效能源體系出發(fā)，以引領(lǐng)發(fā)展為方向，以支撐電網(wǎng)合理有序建設(shè)為基礎(chǔ)，以實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行、技術(shù)支撐和外部市場需求為驅(qū)動(dòng)，從電力系統(tǒng)專業(yè)本身剖析當(dāng)前技術(shù)現(xiàn)狀、未來面臨的挑戰(zhàn)和發(fā)展趨勢。

我國電力供需總體寬松下充滿不確定性。近年來電力增速與經(jīng)濟(jì)增速出現(xiàn)了較大偏離，開展對(duì)未來電力需求的研究是行業(yè)發(fā)展和技術(shù)布局的基礎(chǔ)，需要重點(diǎn)關(guān)注在經(jīng)濟(jì)發(fā)展新常態(tài)下的中長期負(fù)荷預(yù)測方法，以及負(fù)荷構(gòu)成的變化，研究并預(yù)判未來電網(wǎng)的形態(tài)格局，以及基于存量資產(chǎn)的電力系統(tǒng)演化路徑。

新能源高速發(fā)展，有關(guān)新能源并網(wǎng)以及未來高比例新能源發(fā)展場景相關(guān)的研究卻準(zhǔn)備不足，特別是關(guān)于高比例新能源接入下電力系統(tǒng)運(yùn)行特性、穩(wěn)定機(jī)理的變化尚不清晰，需要通過場景構(gòu)建、仿真建模等手段進(jìn)行模擬分析。風(fēng)電、光伏等新能源大量并網(wǎng)，直流遠(yuǎn)距離輸電規(guī)模持續(xù)擴(kuò)張，送受端常規(guī)機(jī)組均被大量替代，電網(wǎng)形態(tài)及運(yùn)行特性發(fā)生了顯著的變化，系統(tǒng)電力電子化特征凸顯，這導(dǎo)致了系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力嚴(yán)重下降、電網(wǎng)抗擾動(dòng)能力不足、電網(wǎng)穩(wěn)定形態(tài)更加復(fù)雜、連鎖故障風(fēng)險(xiǎn)增大，系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行面臨更大壓力。為確保系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，需關(guān)注交直流協(xié)調(diào)、源網(wǎng)荷協(xié)調(diào)及集群調(diào)節(jié)等控制技術(shù)，并針對(duì)電網(wǎng)中出現(xiàn)的次同步振蕩、寬頻振蕩等新的穩(wěn)定問題進(jìn)行研究及應(yīng)對(duì)。應(yīng)關(guān)注交叉學(xué)科和相關(guān)新技術(shù)，采用新理論、新方法、新技術(shù)解決電力系統(tǒng)出現(xiàn)的各種問題，構(gòu)建新一代電力系統(tǒng)。

該報(bào)告從電力系統(tǒng)專業(yè)角度，圍繞電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃、仿真與安全分析、安全運(yùn)行與控制、新技術(shù)/熱點(diǎn)技術(shù)應(yīng)用等技術(shù)領(lǐng)域介紹了電力系統(tǒng)專業(yè)的當(dāng)前進(jìn)展及未來趨勢：

在發(fā)展規(guī)劃技術(shù)方面，報(bào)告重點(diǎn)關(guān)注的是未來電力需求及中長期負(fù)荷預(yù)測方法、面向未來電網(wǎng)的合理規(guī)劃方法特別是新能源發(fā)展規(guī)劃，以及未來電網(wǎng)形態(tài)格局及演變路徑。

在仿真與安全分析技術(shù)方面，報(bào)告介紹了新能源發(fā)電建模及高比例接入下系統(tǒng)仿真分析技術(shù)，大型交直流混合電網(wǎng)的建模、仿真與分析技術(shù)，電力電子化電力系統(tǒng)的建模仿真與安全分析技術(shù)，特別是高比例新能源發(fā)電和電力電子設(shè)備接入下系統(tǒng)特性的變化與解析。

在安全運(yùn)行與控制技術(shù)方面，報(bào)告介紹了滿足未來高比例新能源接入需求的有功集群控制、電壓無功集群控制等預(yù)防控制技術(shù)，確保未來電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的直流群跨區(qū)緊急控制、新能源集群協(xié)調(diào)控制、動(dòng)態(tài)無功協(xié)調(diào)控制等穩(wěn)定控制技術(shù)，大型交直流混聯(lián)系統(tǒng)解列判據(jù)及斷面搜索技術(shù)、解列控制技術(shù)、孤島運(yùn)行等失步振蕩解列及恢復(fù)控制技術(shù)。

在新技術(shù)/熱點(diǎn)技術(shù)方面，報(bào)告提出加快發(fā)展?jié)M足新一代電力系統(tǒng)構(gòu)建需求的新型發(fā)電技術(shù)、儲(chǔ)能技術(shù)、人工智能、電動(dòng)汽車、直流電網(wǎng)、電力市場、綜合能源、信息物理系統(tǒng)、電力氣象等電力系統(tǒng)相關(guān)新技術(shù)/熱點(diǎn)技術(shù)。

報(bào)告還進(jìn)行了創(chuàng)新發(fā)展機(jī)制分析，包括電力系統(tǒng)創(chuàng)新發(fā)展的政策環(huán)境分析、創(chuàng)新發(fā)展的人才需求和培養(yǎng)分析，并提出創(chuàng)新發(fā)展的機(jī)制建議。

結(jié)語

過去的5到10年，我國電網(wǎng)經(jīng)歷了高速發(fā)展和建設(shè)，帶動(dòng)了特高壓、等關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域的重大突破，一大批仿真、運(yùn)行控制等新技術(shù)在電網(wǎng)中得到了成功應(yīng)用，電力系統(tǒng)整體技術(shù)水平顯著提升。伴隨著能源生產(chǎn)消費(fèi)革命、新能源快速發(fā)展以及電力體制改革的深化，我們將構(gòu)建新一代電力系統(tǒng)，迎接能源電力科技發(fā)展面臨的前所未有的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。