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核心閱讀：未來(lái)，新能源要更多地去適應(yīng)電力系統(tǒng)，還是電力系統(tǒng)升級(jí)改造更多地適應(yīng)新能源？能源轉(zhuǎn)型不能延續(xù)慣性思維，不管是電力系統(tǒng)還是新能源，兩邊都要變。

“隨著技術(shù)發(fā)展和成本降低，新能源必將迎來(lái)持續(xù)高速發(fā)展時(shí)期，將會(huì)從局部地區(qū)開始逐步形成一個(gè)新能源電力、電量高占比的電力系統(tǒng)。”近日，在2020全球能源互聯(lián)網(wǎng)(亞洲)大會(huì)技術(shù)論壇上，中國(guó)工程院院士郭劍波結(jié)合我國(guó)新能源高速發(fā)展大背景，針對(duì)高比例新能源系統(tǒng)與能源互聯(lián)網(wǎng)、高比例新能源系統(tǒng)帶來(lái)的高效消納、安全運(yùn)行和機(jī)制體制等巨大挑戰(zhàn)，提出值得關(guān)注的關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)對(duì)措施。

新能源消納與電力系統(tǒng)安全矛盾突出

“預(yù)計(jì) 2050年中國(guó)風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電裝機(jī)容量占比將達(dá)68%，發(fā)電量占比將達(dá)48%，形成高比例新能源電力系統(tǒng)。從目前發(fā)展情況和預(yù)期來(lái)看，新能源實(shí)際發(fā)展速度可能會(huì)高于預(yù)期。” 郭劍波認(rèn)為，由于系統(tǒng)電力和電量總量充盈與時(shí)空不平衡矛盾突出，新能源消納與系統(tǒng)安全矛盾突出，必將給市場(chǎng)機(jī)制設(shè)計(jì)、規(guī)劃設(shè)計(jì)、生產(chǎn)管理、運(yùn)行控制帶來(lái)巨大挑戰(zhàn)。

郭劍波表示，消納挑戰(zhàn)主要分為日功率波動(dòng)、出力度、尖峰電量消納、功率預(yù)測(cè)難度等幾方面：根據(jù)目前預(yù)測(cè)，隨著新能源裝機(jī)的增大，2050年中國(guó)新能源日內(nèi)最大功率波動(dòng)將超過(guò)10億千瓦，與當(dāng)年常規(guī)電源總裝機(jī)容量相當(dāng)，僅靠常規(guī)電源調(diào)節(jié)難以應(yīng)對(duì)新能源日內(nèi)功率波動(dòng)。

另?yè)?jù)業(yè)內(nèi)專家介紹，新能源大規(guī)模接入還會(huì)導(dǎo)致頻率越限風(fēng)險(xiǎn)增加、系統(tǒng)電壓穩(wěn)定問(wèn)題突出、高占比地區(qū)暫態(tài)過(guò)電壓嚴(yán)重、功角穩(wěn)定特性復(fù)雜、“預(yù)案”式安控策略配置困難、寬頻震蕩現(xiàn)象相繼出現(xiàn)、調(diào)控運(yùn)行復(fù)雜等挑戰(zhàn)。

新能源發(fā)電計(jì)劃和供電安全面臨挑戰(zhàn)

隨著新能源發(fā)電占比的增加，系統(tǒng)設(shè)備數(shù)量將急劇增加，不確定性也隨之增大，系統(tǒng)特性和有無(wú)功平衡機(jī)制都會(huì)發(fā)生一些變化。郭劍波認(rèn)為，高比例新能源電力系統(tǒng)除了消納挑戰(zhàn)外，更重要的是會(huì)帶來(lái)安全上的挑戰(zhàn)。

在新能源供電帶來(lái)的安全問(wèn)題方面，郭劍波表示，新能源發(fā)電參與一次調(diào)頻，可降低穩(wěn)態(tài)頻率偏差和暫態(tài)最大頻率偏差，但因未改善系統(tǒng)慣量，頻率變化率未能改善，低慣量系統(tǒng)越限風(fēng)險(xiǎn)仍然存在。通過(guò)采用虛擬慣量控制可使新能源提供一定慣量支撐，但由于一次能源輸入的可控性差，可能導(dǎo)致頻率二次跌落等次生事故。

我國(guó)地形復(fù)雜，氣候類型多樣，隨機(jī)波動(dòng)性強(qiáng)，高精度功率預(yù)測(cè)更難。未來(lái)，隨著新能源裝機(jī)規(guī)模的擴(kuò)大，預(yù)測(cè)絕對(duì)誤差將進(jìn)一步擴(kuò)大，這將大大增加發(fā)電計(jì)劃制定的難度。

郭劍波指出，應(yīng)加強(qiáng)以新能源為主力電源的電力系統(tǒng)的構(gòu)建技術(shù)條件和市場(chǎng)機(jī)制的研究，并對(duì)新能源設(shè)備、運(yùn)行及控制提出新技術(shù)要求。此外，要通過(guò)拓展電力利用、多能互補(bǔ)和能源綜合利用，利用先進(jìn)的氣象預(yù)報(bào)、傳感、通信、人工智能等技術(shù)，協(xié)調(diào)源—網(wǎng)—荷—儲(chǔ)等資源，應(yīng)對(duì)高占比新能源給系統(tǒng)帶來(lái)的巨大功率波動(dòng)和技術(shù)挑戰(zhàn)。

能源轉(zhuǎn)型不能延續(xù)慣性思維

未來(lái)，新能源要更多地去適應(yīng)電力系統(tǒng)，還是電力系統(tǒng)升級(jí)改造更多地適應(yīng)新能源？郭劍波對(duì)此表示，能源轉(zhuǎn)型不能延續(xù)慣性思維，不管是電力系統(tǒng)還是新能源，兩邊都要變。

“成為主力電源就應(yīng)該擔(dān)當(dāng)主力的責(zé)任和義務(wù)。”郭劍波認(rèn)為，新能源本身是電流型的電源，不是電壓型的電源，所以對(duì)電力系統(tǒng)控制確實(shí)帶來(lái)了很多問(wèn)題。新能源的接入不是簡(jiǎn)單的替換和簡(jiǎn)單的加減法的平衡，對(duì)于電力系統(tǒng)來(lái)說(shuō)存在著“三個(gè)控制”問(wèn)題，電壓控制、頻率控制、功角控制，這些特征是其他技術(shù)不具備的。

技術(shù)論壇上，多位業(yè)內(nèi)專家表示，可以通過(guò)拓展電力利用、多能互補(bǔ)和能源綜合利用，利用先進(jìn)的天氣預(yù)報(bào)、氣象預(yù)報(bào)、傳感信息、人工智能技術(shù)，協(xié)調(diào)網(wǎng)—源—荷—儲(chǔ)等資源，應(yīng)對(duì)高比例新能源巨大功率波動(dòng)帶來(lái)的技術(shù)挑戰(zhàn)，這要求調(diào)動(dòng)電源的力量和負(fù)荷的力量，同時(shí)還要提升電網(wǎng)的能力，利用新技術(shù)，

“比如，儲(chǔ)能和電動(dòng)汽車將在高比例新能源電力系統(tǒng)電力電量平衡中起到重要的靈活調(diào)節(jié)作用，支撐供需雙側(cè)動(dòng)態(tài)匹配，促進(jìn)新能源有效利用。”郭劍波說(shuō)。

此外，針對(duì)我國(guó)靈活性調(diào)節(jié)電源的占比較低這一現(xiàn)狀，郭劍波表示，技術(shù)不是造成占比低的主要原因，現(xiàn)在有很多技術(shù)類別都能實(shí)現(xiàn)，關(guān)鍵要在政策和市場(chǎng)機(jī)制上做文章。

原標(biāo)題：適應(yīng)高比例新能源電力系統(tǒng)，電源電網(wǎng)都要改變