電力系統廣泛嵌入并深刻影響著經濟社會的發展，它的任何一些運行特征的變化以及與之相應的技術升級都會影響到國家和社會的諸多方面。當前，隨著能源供應和節能減排的約束日漸增強，大力發展可再生能源，提高清潔能源在電源結構中的比重將成為電力行業發展的必然趨勢。大規模間歇性可再生能源并網使得供應側的可控性逐漸降低，隨機性逐漸增大，電力系統的基本運行特征也由此發生變化——由需求側單側隨機系統轉變為供需雙側隨機系統。這種雙側隨機性特征對電力系統安全穩定運行帶來了一系列挑戰，如何降低雙側隨機波動對電力系統運行的影響，將是電力行業未來很長一段時間面臨的重要課題。

　　電力系統的雙側隨機性特征

　　電力系統運行的關鍵在于滿足電能的實時供需平衡。傳統電力系統通過調整發電機組出力滿足需求側電力負荷的隨機波動，這種系統具有單側隨機性特征，通過負荷預測及優化調度可以保證電能供需平衡及電網穩定運行，電力系統的運行控制理論和實踐經驗主要衍生于單側隨機性系統。未來，以風能和太陽能光伏發電為主的可再生能源在整個電源結構中的比例將持續增長，由于風電和光伏發電具有波動性和間歇性特征，掌握這類機組出力的規律并對其有效預測將變得非常困難。這種情況下，供應側也出現隨機波動的特性，隨著可再生能源在電源結構中的比重不斷增加，供應側隨機性將更加明顯。也就是說，作為促進大規模可再生能源開發利用的載體，電力系統在供需雙側都呈現出隨機性特征，我們將這一特征稱為雙側隨機性。

　　電力系統雙側隨機性的出現具有一定的必然性。當前的環境承載能力已經不允許化石能源大量的開發利用，傳統化石能源難以支撐人類社會的可持續發展，能源結構轉型已經成為全球的必然趨勢。在電源結構中，可再生能源將逐步替代傳統的化石能源。然而，由于可再生能源的自然屬性以及當前電力系統技術的局限性，短期內無法解決可再生能源出力的間歇性和波動性問題。因此，雙側隨機性將成為未來電力系統的常態化特征。

　　雙側隨機性對電力系統的影響

　　在雙側隨機系統中，間歇性、波動性較大的可再生能源發電給供應側引入了一些自由變動的因素，使得供應側變得不是完全可控，這樣勢必對電力系統的各方面產生巨大影響，致使電力系統的安全、經濟運營面臨巨大挑戰。

　　雙側隨機性對電力系統安全穩定性的影響

　　在雙側隨機系統中，可再生能源的隨機性、間歇性和波動性是對電網運行產生不利影響的主要原因。其對電網安全生產的影響主要表現在可再生能源的隨機功率差額及其投切過程給電網帶來的沖擊，并且可再生能源出力受環境和氣象等因素的影響較大，其發電設備和電氣設備也容易受到波動而發生故障。因此，雙側隨機系統性特征下電力系統的繼電保護、安全穩定等方面將面臨巨大挑戰。未來，隨著可再生能源比例越來越大，電力系統所面臨的沖擊和挑戰必將不斷增大，對系統穩定性的影響更為顯著，嚴重情況下可能會使系統失去動態穩定性，導致整個電力系統瓦解。

　　雙側隨機性對電網運行控制方式的影響

　　供應側的發電出力和需求側的負荷特性在雙側隨機性系統中的變動都將具有一定的波動性和不可預測性，使得電力系統的實時供需平衡增大了難度。在這種新的外部環境下要保證系統電力供需平衡，一方面需要供應側發電出力能夠跟蹤需求側負荷的變化，另一方面還要求需求側的電力用戶能夠響應系統的運行狀況。然而，在目前的運行控制觀念中，負荷往往被認為是剛性的，系統必須無條件地滿足用戶的用電需求，該控制邏輯默認用戶沒有能力或者不愿意改變其用電行為，需求側資源的可控性并沒有引起足夠的重視。因此，電力系統原有的運行方式和控制邏輯并不適用于雙側隨機系統。

　　雙側隨機性對電網調度計劃的影響

　　電網公司制定的調度計劃是實現系統供需實時平衡的關鍵。傳統單側隨機系統是基于對供應側的出力控制及需求側用戶的負荷預測來制定調度計劃，但在雙側隨機系統中，可再生能源出力的強隨機波動性、難以準確預測及反調峰的特性增大了系統調度的難度。同時，在雙側隨機系統中，可調度資源除了傳統的火電、水電、核電等電源外，還將增加儲能設備和需求側資源。也就是說，在雙側隨機系統的調度環節，調度對象由原有的需求側負荷不可控、供應側出力可控的系統變成一個供應側隨機性增強、各類可控資源總量增多，但可調度質量相對較差的電力系統，同傳統單側隨機系統相比，其電力調度計劃的制定依據必將存在很大不同。

　　雙側隨機性對電源規劃的影響

　　對供應側而言，規模化可再生能源的接入，使得電網不得不面對強隨機波動的電源形式，從目前的實踐來看，多能源互補是平抑可再生能源電力隨機波動性的基本手段。然而，當前新能源與傳統能源電源建設規劃之間并不協調，隨著雙側隨機性特征的進一步加深，電源之間的相互影響將逐漸凸顯。此外，當前針對可再生能源的電源規劃明顯欠缺專業性，具體表現為新電源建設與電網規劃之間的不協調現象明顯。例如，我國西南省份大規模水電投產后即面臨大量棄水，三北地區棄風、棄光問題長期難以有效解決。供應側電源規劃的不協調問題一方面造成了資源的嚴重浪費，另一方面在很大程度上降低了供應側出力的可控性，加重了雙側隨機波動性對系統運行的影響。

　　如何應對電力系統雙側隨機性帶來的挑戰

　　在單側隨機系統向雙側隨機系統逐漸過渡的變革下，需要改變電力系統原有的規劃觀念和運行控制邏輯，筆者提出“區域多能源體”的理念和能源互聯網技術，并建議從電力系統的規劃、運行和機制三方面入手，以應對雙側隨機性特征下電力系統面臨的挑戰。

　　“區域多能源體”的理念

　　“區域多能源體”是指一定區域內由能源供應主體、能源傳輸主體和能源消費主體構成的，各類能源資源多維協同、多方互動的一體化能源供用實體，是一個包含規劃、運行和體制機制三個層面的整體解決方案。在傳統方式無法解決問題的情況下，“區域多能源體”將成為平抑雙側隨機性、實現多能源利用協調配合的必然選擇。

　　從區域上講，“區域多能源體”是以能源資源稟賦、地理位置、國家能源發展戰略為主要考慮因素劃分的地域范圍，主要分為區域內部與跨區域兩個層面。首先，在區域內部層面上，構建包括能源開發利用、電能生產、電能傳輸、需求側用電四個環節的多能源實體，實現以上四個環節的有效協同。其次，在跨區域層面上，充分考慮多個“區域多能源體”之間的資源稟賦差異，依托高效電能傳輸平臺（如特高壓電網），實現多個“區域多能源體”之間的優勢互補與有效協同。通過區域內、區域間的協同配合，降低整個電力系統的雙側隨機性。

　　從能源的供應與使用上講，“區域多能源體”一方面要求在一定區域內部實現能源資源的統籌規劃、整體開發、協同建設，形成各類能源資源的優勢互補；另一方面要求實現電能生產與傳輸的有效配合，同時將需求側資源納入到電力系統調控的范圍中來，配合儲能設施的有序充放電，實現需求側和供應側雙側的有機協調。

　　一是“區域多能源體”能夠實現可再生能源有效利用、促進多種能源協調配合。“區域多能源體”理念強調可再生能源與傳統化石能源之間的協調配合，一方面，利用傳統化石能源發電的可調控性、靈活性彌補可再生能源的間歇性、波動性，形成不同類電源之間的有效協調配合與資源優化配置，消除可再生能源并網障礙；另一方面，通過構建高效能源傳輸平臺，實現各能源體之間的相互協調配合，促進可再生能源電力的高效外送和消納。因此“區域多能源體”將是實現可再生能源電力優化、合理開發利用的重要手段。

　　二是“區域多能源體”能夠優化雙側隨機系統總體能源布局、促進能源開發利用一體化。“區域多能源體”強調根據各區域能源資源稟賦進行區域化的能源開發利用，突破時間和空間上的限制，在一定程度上實現區域能源一體化，通過區域內、區域間各類能源的合理規劃，提高能源利用效率，優化雙側隨機系統