10月19日，國家電網有限公司董事長舒印彪在第三屆國際能源變革論壇電力系統轉型分論壇上作了題為《構建新一代電力系統》的開幕致辭和主旨發言。
發言全文如下：
構建新一代電力系統
舒印彪
金秋十月，大美姑蘇。今天，我們相聚在這裡，交流電力發展最新成果，探討電力清潔發展、電能替代、電力市場建設、未來電網發展趨勢等關鍵問題，對於促進電力系統轉型、推動能源生產和消費革命，具有重要意義。今天召開的電力系統轉型論壇，由中國國家電網公司承辦，國際能源署、中國電力規劃設計總院給予大力支持，來自各國政府機構、國際組織、電力企業、研究機構、高等院校以及製造廠商的100餘名代表參加會議。在此，我謹代表論壇承辦方，向出席會議的各位嘉賓表示熱烈歡迎和衷心感謝！
中國國家電網公司成立於2002年12月，以投資建設運營電網為核心業務，致力於為經濟社會發展提供可持續的電力保障，連續3年位居世界500強企業第2位，是全球最大的公用事業企業。在國內，我們運營著全球裝機規模最大、輸電能力最強的特大型電網，為超過11億人口提供供電服務；在境外，我們投資運營7個國家和地區的骨幹能源網，並以工程承包等方式參與能源電力基礎設施建設，管理境外資產約655億美元，擁有良好的市場信譽和國際影響力。
下面，結合論壇主題和中國國家電網公司的實踐，就構建新一代電力系統與大家分享三個方面的認識。
一、中國電力系統發展實踐
電是人類歷史上最偉大的科學發現之一，電能的廣泛應用，極大地解放了社會生產力，促進人類文明的進步。如今，電能已經成為全球使用最廣泛、最重要的能源之一，遍布世界各地的電力系統，每天源源不斷地為人類社會發展提供不竭動力。
中國有電始於1882年。到1949年全國發電裝機容量185萬千瓦，年發電量43億千瓦時，人均裝機僅有3瓦。新中國成立後，中國政府把電力工業作為國民經濟的先行工業擺在優先發展的位置，經過近70年的艱苦努力，特別是改革開放40年來的快速發展，中國電力工業取得舉世矚目的成就。回顧新中國成立以來的電力發展歷程，大致可分為三個階段：
第一個階段：從建國後的1949年到改革開放前的1978年。這一時期，中國電力發展的主要任務是加快建立電力工業體系，提高電力自主建設能力,電力系統的主要特點是小機組、低電壓、省內聯網，電力供需主要在省內平衡。到1978年，中國平均單機容量僅為3萬千瓦，初步形成以220千伏為主網架的省級電網。
第二階段：從改革開放後的1979年到上世紀末的2000年。這一時期，隨著改革開放的深入，中國經濟加快發展，電力需求快速增長，電力供應長期緊缺，中國電力發展的主要任務是通過引進先進技術、多方集資辦電，著力解決缺電問題，電力系統的主要特點是大機組、高電壓、省間聯網，電力供需主要在區域內統籌平衡。到2000年，30萬千瓦及以上機組逐步成為主力機型，電網主網架向500千伏升級，跨省聯網規模不斷擴大，基本形成六大區域電網。
第三階段：新世紀以來至今。這一時期，中國工業化、城鎮化進程不斷加快，資源、環境對經濟社會發展的制約日益突出，電力發展的主要任務是滿足電力供應和優化結構並重，電力系統的主要特點是大基地、特高壓、全國聯網，電力資源在全國範圍內統籌平衡。到2017年，全國電力裝機達到17.8億千瓦，年發電量6.4萬億千瓦時，均居世界第一位，實現了除臺灣以外的全國聯網，在西部、北部建成一批大型能源基地，電網大規模、遠距離輸電能力顯著發揮，形成了大規模「西電東送」「北電南供」電力配置格局。
中國電力工業是一個不斷創新、進步的過程，是一個從弱到強、從跟跑到並跑再到領跑的過程。在這個過程中，形成了兩大標誌性工程。
第一個標誌性工程是三峽輸變電工程。三峽輸變電工程是三峽工程的重要組成部分，承擔著三峽水電送出的任務。通過三峽輸變電工程建設，不僅實現了三峽水電送出，而且大幅提高了中國電網技術水平，掌握了±500千伏直流輸電的核心技術，實現了華中、華東、華北、南方電網互聯，有力地促進了全國聯網。三峽輸變電工程是中國電網技術實現由跟跑到並跑的關鍵性工程，也是實現全國聯網的基礎性工作。
第二個標誌性工程是特高壓輸電工程。特高壓輸電是指1000千伏交流、±800千伏直流及以上的輸電技術，具有大容量、遠距離、低損耗、佔地少的綜合優勢，是目前世界最先進的輸電技術。國家電網公司於2005年全面啟動特高壓工作，依靠自主創新全面掌握了特高壓交、直流核心技術並實現工程應用，2009年建成晉東南-荊門特高壓交流試驗示範工程、2010年建成向家壩-上海特高壓直流示範工程。目前，中國國家電網公司已建成投運「八交十直」18項特高壓工程，合計交流變電容量1.29億千伏安，直流輸電容量8360萬千瓦，線路長度超過3萬公裡。特高壓使中國在遠距離輸電技術上實現了從並跑到領先的跨越，為構建全球能源網際網路、推動能源在更大範圍內優化配置提供了重要支撐。國際大電網委員會（CIGRE）認為：「中國的特高壓工程是一個偉大的技術成就，是世界電力工業發展史上的裡程碑」。
二、能源轉型對電力系統的挑戰
進入21世紀，為應對氣候變化、保護生態環境、保障能源供應，世界各國都加快推進能源轉型。2015年達成的《巴黎協定》，為這一輪能源轉型提供了新的驅動力。從本質上看，這一輪能源轉型是一個再電氣化的過程，同以往的電氣化相比，這一輪再電氣化進程有明顯不同。能源生產環節，體現為電能越來越多的由非化石能源轉換而來，最終將主要由非化石能源特別是可再生能源轉換而來；終端能源消費環節，體現為電能的利用範圍前所未有的拓展，電力將成為支撐現代信息社會和數字經濟的主要能源品種。
中國是全球最大的能源消費國，能源結構長期以煤為主，能源需求呈較快增長趨勢，油氣對外依存度持續提升，推進能源轉型的任務十分緊迫。中國政府出臺了一系列政策，積極支持能源轉型。《中國能源生產和消費革命戰略（2016-2030）》明確提出，到2020、2030、2050年非化石能源佔一次能源消費比重分別達到15%、20%和50%；2030年前碳排放總量達到峰值。
在中國政府大力推動下，中國能源轉型進程不斷加快。2008-2017年，中國風電、太陽能發電裝機年均增長達到44%和191%，大大高於全球19%和46%的平均增速。截至2017年底，中國可再生能源裝機6.5億千瓦（水3.4、風1.6、光1.3億千瓦），佔比36.6%(略低於歐洲2015年38.7%的水平，遠高於美國19.6%的水平)。與此同時，電能佔終端能源消費比重不斷提升，2000年以來，中國電能佔終端能源消費比重由14.8%提高到23.5%，提升了約9個百分點，比全球平均水平高約5個百分點。預計2020、2035、2050年，電能佔終端能源消費比重將由目前的23.5%提升至25%、30%、40%。
能源轉型持續推進，特別是風能、太陽能等具有間歇性、波動性特徵的新能源大規模快速發展，給電力系統帶來一系列重大挑戰。
一是電網資源配置能力的挑戰。中國能源資源與需求逆向分布，80%以上的水電、風電、太陽能發電資源集中在西部北部地區，與東中部負荷中心相距1000-3000公裡。大規模開發西部北部的可再生能源，持續擴大「西電東送」「北電南供」規模，對電網大範圍配置能力提出了挑戰。
二是確保系統安全的挑戰。隨著新能源和直流輸電的快速發展，電力電子技術廣泛應用，電力系統的運行特性和機理發生深刻變化。風電的「弱轉動慣量」和光伏的「零轉動慣量」導致電力系統等效轉動慣量大幅度降低，抗擾動能力下降，易發生穩定破壞。同時，機電和電磁暫態過程交織，系統穩定形態複雜，大直流送端過電壓問題更為突出，多直流饋入地區的電壓崩潰風險顯著提高。
三是系統平衡調節的挑戰。電力系統具有發、供、用實時平衡的特點，傳統的電網運行控制方式是利用常規電源的調節能力滿足負荷的動態變化。風電、太陽能發電等具有顯著的間歇性、波動性和隨機性特徵，不具備常規電源有功、無功調節性能，導致電網短路容量大幅下降，系統動態調節能力嚴重不足。同時，我國電源結構以煤電為主，其調節能力和調節速度不能滿足新能源大規模併網要求。
四是系統靈活控制的挑戰。隨著越來越多的電力電子元件接入，系統設備基礎由傳統交流設備向電力電子化轉變，電力電子設備併網存在諧波、諧振與振蕩風險，頻率分布於更寬的頻帶範圍，與火電機組次同步振蕩等問題交織，給電網無功和諧波控制帶來困難。分布式新能源、微電網、電動汽車大規模接入，系統運行特徵由潮流從電網到用戶的單向流動模式向雙向互動轉變，系統控制的複雜性大幅增加。
五是政策和市場設計的挑戰。近年來，新能源開發成本持續下降，但與常規電源相比，成本依然偏高，新能源比例較大的國家普遍存在補貼數額巨大和終端用戶電價持續上漲的壓力。中國也不例外，目前新能源補貼已出現資金缺口，省間壁壘嚴重製約資源優化配置，火電參與調峰、儲能技術發展、電力負荷參與系統調節的有效價格激勵機制尚沒有形成，棄風、棄光問題突出，政策和市場設計的精準性有待提升。
能源轉型的深入推進，對電網的功能作用、運行方式提出了前所未有的考驗，迫切需要推進傳統電力系統換代升級。基於我們的研究和實踐，我認為，未來的電力系統，在功能上將向能源網際網路演進，在技術上將向新一代電力系統升級。
三、新一代電力系統發展方向
與傳統的電力系統相比，新一代電力系統的物理特性、設備基礎、運行特徵、控制方式都將發生根本改變，具有廣泛互聯、智能互動、靈活柔性、安全可控、開放共享五個方面特徵。
廣泛互聯，是指系統規模大、接入主體多，電網成為資源大範圍優化配置平臺。電力系統接入主體更加多樣化，分布式電源、微電網、儲能、電動汽車等大量新型用能設備大量接入；電網、信息網、物聯網深度融合，網絡跨地域、跨領域互聯，能夠實現大範圍的能源互濟供應。
智能互動，是指系統具備高度智慧化和交互性，電力生產、消費與電力市場緊密融合。「大雲物移」和人工智慧技術得到廣泛應用，電力系統全環節具備智能感知能力、實時監測能力、智能決策水平。發電和用戶的雙向選擇權放開，發電側與售電側各主體在電力市場中廣泛參與、充分競爭，用戶通過經濟政策或價格信號，實現主動負荷需求響應。
靈活柔性，是指系統具有強大的適應性和抗幹擾能力，新能源消納水平顯著提升。儲能、虛擬同步機、大功率電力電子器件、柔性輸電等新技術、新設備廣泛應用，系統的靈活性和適應性顯著提升。源隨荷動、荷隨網動，源網荷實現聯動，電網運行的彈性顯著增強。
安全可控，是指系統具有高度穩定性和可靠性，電網安全可控能控。電網預防和抵禦事故風險的能力顯著提升，降低大面積停電風險。交流與直流、各電壓等級電網協調發展，主網、配電網效率效益和供電可靠性雙提升。網絡信息加密技術普及，電力系統信息安全防護水平顯著增強。
開放共享，是指系統具有高度開放性和共享度，電網成為綜合能源服務平臺。電力、燃氣、熱力、儲能等資源，通過電網實現互聯互通，能源綜合利用效率得到優化。網際網路理念貫穿各類用電業務，形成透明開放的服務網絡。支撐分布式能源、各類用能設備友好接入。
構建新一代電力系統，技術創新是關鍵，需要在以下五個方面重點突破。
一是堅強的網絡結構。這是構建新一代電力系統的基礎。從世界範圍看，加強電網互聯互通、擴大聯網規模，是很大國家實現能源資源大範圍優化配置、推進能源清潔轉型的戰略性選擇。目前，歐洲已建成統一同步電網，可以實現新能源在各國互濟消納，為適應風電、太陽能大規模發展的需要，歐盟計劃到2030年將各國的跨國輸電容量再增加一倍。中國國家電網到2035年的跨區輸電規模將從目前的1.9億千瓦進一步提高到3.8億千瓦，10多個特高壓直流群接入東中部地區，需要加快發展特高壓交流輸電，構建堅強的送、受端同步電網，解決大直流帶來的潮流匯集與疏散安全問題。
二是綜合安全防禦體系。加快發展更快、更強、廣域、智能的大系統控制技術，對電網故障的實時跟蹤分析將從分鐘級提升為秒級、毫秒級，安全防禦體系向電源側、用戶側深度延伸，電源側重點提高集群控制的靈活性，用戶側重點提高分散控制的精確性。電網環節要加快發展柔性交、直流輸電，增強電力系統靈活調節能力。電網調度朝著高度智慧化方向發展，具備全網狀態感知能力、自適應巡航能力，成為新一代電力系統的智能中樞，保障系統安全穩定運行。
三是快速平衡調節能力。新一代電力系統的頻率調節與無功調節將朝著快速、動態、深度、精準方向發展。頻率調節方面，重點是推動傳統火電、核電機組增強深度調峰能力，加快發展新能源機組調頻技術和大規模電池儲能技術。無功調節方面，重點利用調相機、FACTS、柔性直流、儲能等動態無功裝置建立主網虛擬無功電源群。要加快發展精準負荷控制技術，支持電動汽車、分布式電源、微電網以及各類智能用電裝置參與系統平衡調節，實現源-網-荷-儲協調互動。
四是新能源友好併網。在新一代電力系統中，新能源機組應當朝著更高效、更友好、更經濟方向發展。一方面要加快發展大容量風機、更高轉化效率的光伏發電。另一方面，大力提升新能源機組涉網性能，使其逐步接近常規機組，重點要提高新能源機組的頻率、電壓耐受能力，加快發展虛擬同步機技術，主動支撐電網頻率、電壓穩定。同時，要大力發展高精度電力氣象預測技術，實現新能源電站集群控制，推進電網友好型風電場和太陽能電站建設。
五是基礎理論和新一代仿真。基礎理論方面，重點要研究電力電子化系統、交直流混聯繫統的穩定基礎理論。在新一代仿真方面，隨著能源網際網路建設的深入推進，系統仿真的領域要從電力領域向能源領域拓展，仿真的方法從電磁暫態+機電暫態仿真向電磁暫態+小步長仿真轉變，建設更高精度、更快速度、更強功能的仿真平臺。
推動能源清潔低碳轉型是世界各國普遍選擇，「再電氣化+新一代電力系統」是轉型的重要路徑。中國國家電網公司願意與國內外同行加強技術交流與合作，共同解決構建新一代電力系統面臨的各種難題，為全球能源轉型、促進人類社會可持續發展作出積極貢獻。
責任編輯：趙雅君 投稿郵箱：網上投稿