核心提示日前，中國電機工程學會《電力系統(tǒng)專業(yè)發(fā)展報告》在2018年度中國電機工程學會學術建設發(fā)布會上發(fā)布,?！峨娏ο到y(tǒng)專業(yè)發(fā)展報告》編制工作集合了電力系統(tǒng)專委會,、中國電科院及電力系統(tǒng)領域內專家力量,，堅持“評述過去,、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9個月完成,。該報告系統(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)是一個不斷創(chuàng)新,、進步的過程,，是一個從弱到強、從跟跑到并跑再到領跑的過程,。進入21世紀以來,，伴隨著中國經濟的持續(xù)快速增長，特別是中國工業(yè)化加速進行,，電力工業(yè)進入了發(fā)展的黃金時期,，發(fā)電能力突飛猛進,，電網建設不斷加快，電力消費快于經濟增長,。截至2017年年底,，我國發(fā)電裝機容量已達到17.77億千瓦，年發(fā)電量6.4萬億千瓦時,，均居世界第一位,；實現了除臺灣省以外的全國聯網，在西部,、北部建成一批大型能源基地,，電網大規(guī)模、遠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。
當前,，我國電力行業(yè)已由高速增長階段轉向高質量發(fā)展階段,，正處在轉變發(fā)展方式、優(yōu)化供需結構,、轉換增長動力的攻堅期,。黨的十九大報告指出，我國要推進能源生產和消費革命,，構建清潔低碳,、安全高效的能源體系。在“四個革命,、一個合作”能源發(fā)展戰(zhàn)略指引下,，國家電網公司提出加快推進能源生產和消費“再電氣化”進程，建立“廣泛互聯,、智能互動,、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)轉型升級，大電網不斷延伸,、電壓等級不斷提高,、大容量高參數發(fā)電機組不斷增多，新能源發(fā)電大規(guī)模集中并網，大量電力電子設備接入系統(tǒng),，電力系統(tǒng)形態(tài)及運行特性日趨復雜,，對系統(tǒng)支撐能力、轉移能力,、調節(jié)能力提出了更高要求,，給電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行帶來了嚴峻考驗。
此外,，我國能源電力的結構性矛盾仍然突出：一是能源與負荷逆向分布,。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行大容量,、遠距離輸送,。二是我國電源結構長期以火電為主,，靈活調節(jié)電源不足。在能源轉型背景下,，將減少煤電機組,，提高新能源裝機比例。這將導致系統(tǒng)慣量大幅度降低,，電力系統(tǒng)支撐調節(jié)能力進一步收縮,，給電網運行帶來極大的挑戰(zhàn)。
電力系統(tǒng)技術現狀,、挑戰(zhàn)與趨勢
報告從實現國家2020年和2030年非化石能源發(fā)展目標和構建清潔低碳,、安全高效能源體系出發(fā)，以引領電網技術發(fā)展為方向,，以支撐電網合理有序建設為基礎,，以實際生產運行、技術支撐和外部市場需求為驅動,，從電力系統(tǒng)專業(yè)本身剖析當前技術現狀,、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濟增速出現了較大偏離,，開展對未來電力需求的研究是行業(yè)發(fā)展和技術布局的基礎，需要重點關注在經濟發(fā)展新常態(tài)下的中長期負荷預測方法,，以及負荷構成的變化,，研究并預判未來電網的形態(tài)格局，以及基于存量資產的電力系統(tǒng)演化路徑。
新能源高速發(fā)展,，有關新能源并網以及未來高比例新能源發(fā)展場景相關的研究卻準備不足,，特別是關于高比例新能源接入下電力系統(tǒng)運行特性、穩(wěn)定機理的變化尚不清晰,，需要通過場景構建,、仿真建模等手段進行模擬分析。風電,、光伏等新能源大量并網,，直流遠距離輸電規(guī)模持續(xù)擴張，送受端常規(guī)機組均被大量替代,，電網形態(tài)及運行特性發(fā)生了顯著的變化,，系統(tǒng)電力電子化特征凸顯，這導致了系統(tǒng)調節(jié)能力嚴重下降,、電網抗擾動能力不足,、電網穩(wěn)定形態(tài)更加復雜、連鎖故障風險增大,，系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行面臨更大壓力,。為確保系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，需關注交直流協調,、源網荷協調及集群調節(jié)等控制技術,，并針對電網中出現的次同步振蕩、寬頻振蕩等新的穩(wěn)定問題進行研究及應對,。應關注交叉學科和相關新技術,，采用新理論、新方法,、新技術解決電力系統(tǒng)出現的各種問題,，構建新一代電力系統(tǒng)。
該報告從電力系統(tǒng)專業(yè)角度,，圍繞電網發(fā)展規(guī)劃,、仿真與安全分析、安全運行與控制,、新技術/熱點技術應用等技術領域介紹了電力系統(tǒng)專業(yè)的當前進展及未來趨勢：
在發(fā)展規(guī)劃技術方面,，報告重點關注的是未來電力需求及中長期負荷預測方法、面向未來電網的合理規(guī)劃方法特別是新能源發(fā)展規(guī)劃,，以及未來電網形態(tài)格局及演變路徑,。
在仿真與安全分析技術方面，報告介紹了新能源發(fā)電建模及高比例接入下系統(tǒng)仿真分析技術,，大型交直流混合電網的建模,、仿真與分析技術,，電力電子化電力系統(tǒng)的建模仿真與安全分析技術，特別是高比例新能源發(fā)電和電力電子設備接入下系統(tǒng)特性的變化與解析,。
在安全運行與控制技術方面,，報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防控制技術,，確保未來電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的直流群跨區(qū)緊急控制,、新能源集群協調控制、動態(tài)無功協調控制等穩(wěn)定控制技術,，大型交直流混聯系統(tǒng)解列判據及斷面搜索技術,、解列控制技術、孤島運行等失步振蕩解列及恢復控制技術,。
在新技術/熱點技術方面,，報告提出加快發(fā)展?jié)M足新一代電力系統(tǒng)構建需求的新型發(fā)電技術、儲能技術,、人工智能,、電動汽車、直流電網,、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)相關新技術/熱點技術,。
報告還進行了創(chuàng)新發(fā)展機制分析,，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)展的機制建議,。
結語
過去的5到10年,，我國電網經歷了高速發(fā)展和建設，帶動了特高壓,、智能電網等關鍵技術領域的重大突破,，一大批仿真、運行控制等新技術在電網中得到了成功應用,，電力系統(tǒng)整體技術水平顯著提升,。伴隨著能源生產消費革命、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遇和挑戰(zhàn)。