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,。《電力系統(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(nèi)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(jīng)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(wǎng)建設不斷加快,，電力消費快于經(jīng)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(xiàn)了除臺灣省以外的全國聯(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(zhì)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(chǎn)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(wǎng)公司提出加快推進能源生產(chǎn)和消費“再電氣化”進程,，建立“廣泛互聯(lián),、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(wǎng)不斷延伸、電壓等級不斷提高,、大容量高參數(shù)發(fā)電機組不斷增多,，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(diào)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(diào)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(diào)節(jié)能力進一步收縮,，給電網(wǎng)運行帶來極大的挑戰(zhàn),。
電力系統(tǒng)技術現(xiàn)狀、挑戰(zhàn)與趨勢
報告從實現(xiàn)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(wǎng)技術發(fā)展為方向,，以支撐電網(wǎng)合理有序建設為基礎，以實際生產(chǎn)運行,、技術支撐和外部市場需求為驅(qū)動,，從電力系統(tǒng)專業(yè)本身剖析當前技術現(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)濟增速出現(xiàn)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(jīng)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(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，有關新能源并網(wǎng)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(wǎng),，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(wǎng)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(diào)節(jié)能力嚴重下降、電網(wǎng)抗擾動能力不足,、電網(wǎng)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(xié)調(diào)、源網(wǎng)荷協(xié)調(diào)及集群調(diào)節(jié)等控制技術,，并針對電網(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(xiàn)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(wǎng)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(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(wǎng)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(xié)調(diào)控制、動態(tài)無功協(xié)調(diào)控制等穩(wěn)定控制技術,，大型交直流混聯(lián)系統(tǒng)解列判據(jù)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(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(wǎng)經(jīng)歷了高速發(fā)展和建設,，帶動了特高壓,、智能電網(wǎng)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(wǎng)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(chǎn)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),。