強化系統本質安全持續保障穩定運行

中國工程院院士  舒印彪

習近平總書記強調，能源保障和安全事關國計民生，是須臾不可忽視的“國之大者”。黨中央提出“雙碳”目標以來，各行各業迅速行動，積極推動建設清潔低碳、安全充裕、經濟高效、供需協同、靈活智能的新型電力系統，電力系統生產結構、運行機理、功能形態等發生深刻復雜變化，面臨電力保供與系統穩定兩大安全挑戰。一方面，電源結構由可控連續出力的煤電裝機占主導向強不確定性、弱可控出力的新能源發電裝機占主導轉變，新能源出力“靠天吃飯”，對電力保障支撐能力弱，同時未來較長一段時期內電力消費仍將剛性增長，負荷特性由剛性、純消費型向柔性、生產與消費兼具型轉變，發電和負荷隨機性、波動性增強，電力供需形勢日趨復雜，供應安全面臨長期壓力。另一方面，新能源、直流等大量替代常規機組，電動汽車、分布式能源、儲能等交互式用能設備廣泛應用，電力系統呈現高比例可再生能源、高比例電力電子設備的“雙高”特征，系統轉動慣量和支撐能力下降，抗擾動能力弱，故障特性和連鎖反應更加復雜，系統安全運行面臨挑戰。

國家發展改革委、國家能源局、國家數據局印發《加快構建新型電力系統行動方案（2024—2027年）》（以下簡稱《行動方案》），提出9大專項行動，其中“電力系統穩定保障行動”聚焦系統兩大安全問題，從源、網、荷、技術四方面，明確了下階段新型電力系統安全保障總體要求和重點任務，為各地區和能源電力行業進一步夯實系統穩定運行的物理基礎，提供了重要的指導作用。

從電網側看，要優化加強主網架，打造清潔能源優化配置平臺。

推進能源清潔低碳轉型，關鍵是加快發展非化石能源，尤其風電、太陽能發電等新能源。我國95%左右的非化石能源主要通過轉化為電能加以利用。電網連接生產和消費，是保障電力送得出、用得好的關鍵平臺，是電力系統安全運行的物理基礎，是構建新型電力系統的核心環節。隨著我國電力需求的快速增長和能源結構的加速轉型，電網局部地區還存在薄弱環節，骨干網架的脆弱性和控制復雜程度顯著增加，大電網的優化配置資源能力仍需進一步增強。《行動方案》提出了優化加強電網主網架，補齊結構短板，保障電力可靠供應和新能源高質量發展的總體要求。一方面要完善電力規劃機制。目前電力系統各環節統一規劃還不夠，尤其是電源與電網、新能源與常規電源、新能源與調節電源的發展協同性不足，影響系統整體效率。要協調政府主管部門、電網企業、發電企業等建立溝通機制，科學統籌制定新增電源裝機規模、結構、布局和建設時序，加強源網荷儲協同規劃，強化規劃方案安全穩定和供電充裕性的系統性論證，提升規劃方案的適應性與安全性。另一方面要持續補強特高壓交直流網架。當前電網還存在強直弱交問題，交直流發展協調性不足，影響系統整體安全，也不利于輸電能力的發揮。要完善區域特高壓交流主網架，優化500千伏網架，實現區域內各500千伏分區電力余缺互濟。加快特高壓直流（含柔性直流）建設，提高沙戈荒等能源基地外送支撐能力和受端負荷中心電力供應能力。結合交流網架承載能力，合理控制同送同受直流群規模。此外，要提升電網抵御自然災害能力。近年來極端天氣、自然災害頻發，影響電力系統安全運行，影響新能源發電支撐能力和電力尖峰負荷，供需不穩定性不確定性增加。要在自然條件惡劣、密集通道、同一氣象帶、凍雨覆冰等區域，針對重點區段、重點部位提升桿塔、地線等輸變電設備的差異化設計，提升工程可靠性和抵御災害能力。同時，深化極端情況下的供需平衡分析，及時提出保供措施建議。

從電源側看，要提升新主體涉網性能，提高對系統穩定運行的支撐能力。

電動汽車、新型儲能等主體快速發展，各類新型主體涉網性能差異化明顯，弱抗擾動性和弱支撐性對于系統穩定運行帶來極大風險。未來新能源成為供給主體，負荷側新要素不斷涌現，必須提升涉網性能，增強對電力保供和運行安全的支撐能力，推動公平承擔安全和成本責任。《行動方案》提出了制修訂相關標準與管理要求，提高新型主體涉網性能、加強入網檢測的重點工作舉措。一方面要強化技術與標準引領。充分發揮標準對于新技術發展的指導作用，深化集中式/分布式新能源、新型儲能、電動汽車充電基礎設施等新型主體接入電力系統的交互影響研究，構建新型主體并網標準體系，加快推進相關標準制修訂。另一方面要加強新型主體并網檢測。新型主體涉及眾多生產廠家海量型號，嚴把設備入網關是保障其涉網性能的關鍵環節。需要明確新型主體并網檢測流程、檢測技術標準、檢測資質要求，持續完善新型儲能、電動汽車充換電設施接入電網檢測手段。此外，要壓實新型主體并網管理責任。當前新型主體并網尚未形成明確的安全管控責任邊界。亟需落實電網企業、相關業主、設備制造單位在新型主體并網運行管理全流程中的職責，構建集型式試驗、到貨抽檢、電站調試、并網檢測、建模仿真、運行維護與評價為一體的新型主體安全與質量全流程管控體系。

從新技術看，要推進構網型技術應用，提升系統整體安全效率水平。

沙戈荒風光基地大都分布在遠離主網的無人區或少人區，本地支撐較為薄弱；受端負荷中心多直流饋入替代同步發電機，常規電源裝機不足，“空心化”問題突出，系統調頻和動態無功支撐能力減弱。構網型技術對于電網送端“沙戈荒”高比例新能源地區、受端“空心化”地區均有廣泛的應用需求。《行動方案》提出要針對系統運行需求應用構網型控制技術，提升電網支撐能力的總體要求。一方面要因地制宜配置構網型設備。構網型設備控制策略與參數的靈活性使其可以適用于多場景穩定問題。要明確不同地區電網運行的主要矛盾，在沙戈荒等高比例新能源外送地區可配置構網型技術設備抑制暫態過電壓，在負荷中心可配置構網型技術設備提升系統短路容量，在弱交流電網可試點配置構網型設備提升保供能力和有功快速調節能力。另一方面要加強對構網型設備的技術風險管控。構網型設備各廠家性能差異大，設備與系統間不協調可能存在弱阻尼振蕩等穩定運行風險。要積極、穩妥地推動構網型技術試點落地應用，依據實際應用效果，加快推動一批構網型設備技術標準，規范構網型設備支撐能力要求。此外，要完善支持構網型技術應用的機制建設。目前，構網型技術快速發展，但相關配套機制較為滯后。要進一步健全適應構網型技術主體開展交易和調度的基本規范，完善電力輔助服務市場產品體系、準入條件、交易方式和補償標準，體現構網型技術主動支撐電網電壓、頻率、功角穩定和新能源配置消納的多維度價值。

從負荷側看，要持續提升電能質量，適應新型負荷的隨機性波動性。

大量電力電子逆變器主導的新型負荷持續接入電網，負荷特性多變，對于電力系統電能質量管理提出了更高挑戰。同時，隨著分布式新能源快速發展，新型用能形式不斷涌現，配電網有源化特征明顯，局部區域電壓越限、設備反向重過載等問題突出。《行動方案》提出了壓實各方電能質量管理責任，加強電能質量常態化管理的總體工作部署。一方面要攻關新型電力系統電能質量問題防治技術。當前防治技術主要針對單一干擾源，對于多電力電子裝備耦合帶來的電能質量問題手段不足。要組織電力行業科研院所開展新能源、電力電子設備大規模接入后電壓越限、寬頻振蕩及諧波綜合防治技術研究，研制諧波/振蕩抑制裝置，提升電網電能質量水平。另一方面要構建新型電力系統電能質量技術標準體系。當前電能質量相關標準對于新型主體并網下電能質量評估適應性方面尚需完善。需要修訂電壓偏差、諧波等電能質量指標限值標準，分行業細化電能質量評估標準。此外，要壓實電能質量管理各方責任。加強發電、用電設備電能質量特性檢測認證，壓實發電企業、電網企業和電力用戶在電能質量管理中的主體責任，遵循“誰干擾，誰治理”的原則及時處理電能質量問題，建立常態化管控機制和規范化流程。

總的來看，《行動方案》對加快推動新型電力系統穩定保障工作作出了系統部署，提出的各項行動舉措務實有力，為實現我國能源加速轉型背景下電力系統安全穩定運行奠定了堅實基礎。