中國儲能網(wǎng)訊：未來五年是我國新型電力系統(tǒng)建設(shè)的關(guān)鍵階段，清潔能源將逐步成為電力供應(yīng)的絕對主體。電力行業(yè)不再以“耦合、交織”等模糊描述來定義問題，而是直面系統(tǒng)安全的新挑戰(zhàn)，積極構(gòu)建更堅實的防線。
近年來，我國在新型電力系統(tǒng)建設(shè)方面取得了實質(zhì)性進展。截至2025年6月底，全國發(fā)電總裝機容量達到36.5億千瓦，其中清潔能源發(fā)電裝機占總裝機容量的60%。新能源發(fā)電裝機容量快速增加，達到16.7億千瓦，連續(xù)多年居全球首位，占電源總裝機的比重從2020年年底的24%提升至46%；冀北、青海、甘肅等地新能源裝機容量占比已超過60%。
新能源裝機快速增長的背景下，我國電網(wǎng)仍保持了優(yōu)異的安全運行記錄。過去十年，在電力需求持續(xù)高漲、新能源滲透率不斷提高的復(fù)雜條件下，中國電力系統(tǒng)實現(xiàn)了安全穩(wěn)定與經(jīng)濟高效運行，未發(fā)生大規(guī)模穩(wěn)定破壞事故，這一成績尤為難得。相比之下，同期美國、歐洲、澳大利亞、印度和巴西等地均曾發(fā)生大面積停電，凸顯出我國大電網(wǎng)在規(guī)劃建設(shè)、調(diào)度運行與安全防護方面的綜合優(yōu)勢。
總體來看，我國已建成全球規(guī)模最大的清潔能源供應(yīng)體系，在新能源發(fā)展、電網(wǎng)安全與技術(shù)創(chuàng)新等方面成效顯著。未來五年是我國新型電力系統(tǒng)建設(shè)的關(guān)鍵階段，清潔能源將逐步成為電力系統(tǒng)供應(yīng)的主體，電力系統(tǒng)的運行特性、結(jié)構(gòu)形態(tài)與安全挑戰(zhàn)也將發(fā)生深刻變革，這也對未來的系統(tǒng)安全與技術(shù)能力提出了更高要求。
邁向2030：新型電力系統(tǒng)的演進趨勢研判
預(yù)計到2030年，新型電力系統(tǒng)將呈現(xiàn)以下四大趨勢：
一是電力需求持續(xù)增長，峰谷差進一步擴大。近年來，我國電力消費一直保持較高增速。“十四五”的前四年，全社會用電量年均增長約7%，遠超預(yù)期。預(yù)計到2030年，全社會用電量仍將保持快速增長。電力消費結(jié)構(gòu)的變化將加大峰谷差，例如新能源汽車的集中充電、工業(yè)再電氣化負荷的高峰集聚，都將對電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻能力提出更高要求。
二是新能源快速發(fā)展，發(fā)電結(jié)構(gòu)深度低碳化?！笆逦濉逼陂g，新增電力需求主要由清潔能源提供，其中新能源將成為絕對主力。雖然裝機規(guī)?？焖僭鲩L，但新能源發(fā)展規(guī)模受市場機制和價格水平的影響將加大，新能源消納率預(yù)計有所下降。與此同時，核電繼續(xù)保持積極有序發(fā)展，應(yīng)充分發(fā)揮其基礎(chǔ)保障和關(guān)鍵支撐作用；水電是新型電力系統(tǒng)亟需的靈活調(diào)節(jié)資源，能夠為系統(tǒng)安全運行提供基礎(chǔ)支撐，要用好水電這一優(yōu)質(zhì)資源，加快開發(fā)；煤電由電量提供主體向提供可靠電力支撐與系統(tǒng)輔助服務(wù)的調(diào)節(jié)電源轉(zhuǎn)變，發(fā)揮兜底保供和應(yīng)急備用作用，應(yīng)按照“增容控量減碳”的原則發(fā)展。
三是跨區(qū)輸電與分布式發(fā)展并舉，電網(wǎng)形態(tài)迎來深刻變化。我國能源資源與負荷中心逆向分布，要求電網(wǎng)必須具備超大規(guī)模調(diào)配能力。到2030年，預(yù)計全國特高壓直流工程將達到35~40回，跨區(qū)輸電能力超過3億千瓦。從輸電網(wǎng)形態(tài)看，將形成三個輸電巨系統(tǒng)?！吧掣昊摹蓖馑途尴到y(tǒng)：以新能源為主、多種能源構(gòu)成千萬千瓦級基地群，并通過特高壓柔直等新型輸電技術(shù)外送；西南“水風光”發(fā)展帶外送巨系統(tǒng)：以水電為主、新能源為輔，沿流域布局千萬千瓦級“水風光”發(fā)展帶，形成送受一體、接續(xù)送電格局；海上風電輸電巨系統(tǒng)：隨著海上風電向深海、遠海發(fā)展，未來將呈現(xiàn)基地化大規(guī)模開發(fā)模式，面向東中部負荷中心形成超大容量海上輸電系統(tǒng)。同時，中東部地區(qū)分布式光伏廣泛布局，配電網(wǎng)逐步演進為以互動化、綠色化、柔性化、數(shù)智化為特征的新型配電網(wǎng)。
四是儲能規(guī)?？焖僭鲩L，多元互補格局基本形成。隨著新能源滲透率不斷提高，儲能在電力系統(tǒng)中的作用日益凸顯。各類儲能技術(shù)特性、建設(shè)周期、成本各異，需取長補短，構(gòu)建總量充裕、結(jié)構(gòu)合理、成本最優(yōu)的儲能體系?！笆逦濉逼陂g，抽水蓄能與電化學儲能仍是發(fā)展重點。抽水蓄能技術(shù)成熟，但受站址資源限制，主要布局于中東部和西北地區(qū)；電化學儲能響應(yīng)快、建設(shè)周期短、布局靈活，適用于新能源場站、電網(wǎng)關(guān)鍵節(jié)點及用戶側(cè)；壓縮空氣儲能容量大、并網(wǎng)特性好，須具備良好地質(zhì)條件。
迎接新挑戰(zhàn)：構(gòu)建新型電力系統(tǒng)安全防線
“十五五”時期，新型電力系統(tǒng)從“量變到質(zhì)變”的拐點特征更加明顯，電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行難度加大?！?·28”西班牙、葡萄牙大范圍停電事件表明，高比例新能源電力系統(tǒng)可能出現(xiàn)新的失穩(wěn)現(xiàn)象，傳統(tǒng)防御手段面臨失效風險。大停電初期發(fā)生了部分新能源機組脫網(wǎng)，由于新能源機組定功率因數(shù)運行，系統(tǒng)無功吸收能力下降，系統(tǒng)進入電壓不斷上升、頻率不斷下降的正反饋過程。隨后短時間內(nèi)損失了大量電源，半島電網(wǎng)功率缺額越來越大，盡管低頻減載動作，但負荷減少導(dǎo)致系統(tǒng)潮流降低，進一步推高了電壓，系統(tǒng)繼續(xù)電壓上升、頻率下降的正反饋過程，數(shù)秒后系統(tǒng)崩潰。本次事故中電壓抬升的正反饋過程是以往大停電事故中未曾遇見的新現(xiàn)象。這說明，新型電力系統(tǒng)的運行特性將發(fā)生深刻變化，因此，必須高度重視能源轉(zhuǎn)型中的安全問題，加快構(gòu)建與新型電力系統(tǒng)相適應(yīng)的安全防線，嚴防系統(tǒng)性大停電風險。
一是深入研究新型電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定機理。在高比例新能源、高比例電力電子設(shè)備背景下，亟須重新認識新型電力系統(tǒng)的安全運行機理。應(yīng)全面認識新能源發(fā)電“看天吃飯”的特性，強化氣象、電力電子以及系統(tǒng)穩(wěn)定等方面的研究，更深入地理解電網(wǎng)在高比例新能源條件下的動態(tài)規(guī)律和故障演化。要加快發(fā)展適應(yīng)以新能源為主體的安全控制技術(shù)，打造更具韌性和主動性的防御體系，實現(xiàn)對連鎖故障的快速識別和有效阻斷，避免局部擾動演變?yōu)榇蠓秶ｋ?，特別是要防范電壓異常引發(fā)的新能源機組大規(guī)模退出的風險。
二是強化隱患治理，提升系統(tǒng)本質(zhì)安全。強化系統(tǒng)薄弱環(huán)節(jié)識別與動態(tài)穩(wěn)定評估，特別是已暴露的運行隱患，要深入剖析成因、掌握問題本質(zhì)，電網(wǎng)安全穩(wěn)定的隱患要及時徹底解決，要提高系統(tǒng)本質(zhì)安全，不應(yīng)帶病運行，如寬頻振蕩、大規(guī)模新能源基地的暫態(tài)過電壓等新問題。應(yīng)重點研究新型電力系統(tǒng)發(fā)展過程中的新機理、新問題，加快技術(shù)攻關(guān)和系統(tǒng)治理，切實提升系統(tǒng)抵御擾動的韌性。
三是精準識別穩(wěn)定特性，科學制定控制措施。掌握系統(tǒng)安全穩(wěn)定本質(zhì)，當從電氣量的物理過程難以判別穩(wěn)定性質(zhì)時，不能以“耦合、交織”等模糊結(jié)論混淆問題，要透過現(xiàn)象看本質(zhì)，對癥下藥，采取切實有效的控制措施，如負/弱阻尼低頻振蕩和強迫功率振蕩、功角穩(wěn)定和電壓穩(wěn)定、慣量和頻率穩(wěn)定等問題。針對不同穩(wěn)定問題，要避免“一刀切”式應(yīng)對，確?？刂拼胧┘扔行Ы鉀Q當前問題，又不引發(fā)新的安全穩(wěn)定風險。
四是增強新能源支撐能力，完善電壓調(diào)控機制。新能源電力電子裝備的脆弱性亟須系統(tǒng)性解決，新能源場站應(yīng)具備無功功率調(diào)節(jié)能力、自動電壓控制能力和一次調(diào)頻能力。同時，應(yīng)充分考慮新能源場站并網(wǎng)的位置和電壓等級，深入研究新能源機組對超/特高壓大電網(wǎng)的支撐，在確保自身安全的同時，關(guān)鍵時刻還要“穩(wěn)得住、頂?shù)蒙稀保嬲軌蜃鳛樾滦碗娏ο到y(tǒng)的主力電源提供支撐。在此基礎(chǔ)上，按照“分層分區(qū)”原則，確保關(guān)鍵區(qū)域配置充足、分布合理的電壓調(diào)節(jié)資源，有效抑制暫態(tài)過電壓和電壓失穩(wěn)風險。
五是嚴格執(zhí)行安全標準，健全法律法規(guī)保障體系。保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，必須嚴格貫徹落實《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》《電力系統(tǒng)技術(shù)導(dǎo)則》等國家和行業(yè)標準。對于非強制性標準中對新能源的要求，推動納入強制標準，使新能源、儲能等成為電力系統(tǒng)安全的責任主體；《電力系統(tǒng)技術(shù)導(dǎo)則》《電力系統(tǒng)網(wǎng)源協(xié)調(diào)技術(shù)導(dǎo)則》中對新能源并網(wǎng)性能、電壓與頻率調(diào)節(jié)責任、系統(tǒng)支撐能力等要求需納入強制性標準。結(jié)合新型電力系統(tǒng)發(fā)展出現(xiàn)的新問題、新現(xiàn)象，及時制（修）訂相關(guān)的新標準。同時，建立跨部門協(xié)同監(jiān)管機制，提升法規(guī)執(zhí)行力和懲戒效力，確保標準有效落地。
六是構(gòu)建高效可靠的大停電恢復(fù)機制。完善黑啟動電源的區(qū)域布局，確保各關(guān)鍵網(wǎng)架節(jié)點具備獨立啟動能力。同時，應(yīng)加快研發(fā)新能源參與黑啟動的關(guān)鍵技術(shù)，推動風電、光伏等電源具備低壓自啟動與孤島運行能力。此外，應(yīng)定期組織全網(wǎng)聯(lián)合恢復(fù)演練，檢驗應(yīng)急預(yù)案的可執(zhí)行性與調(diào)控協(xié)調(diào)機制的有效性，提升各級調(diào)度在極端情境下的快速響應(yīng)和統(tǒng)籌協(xié)調(diào)能力，構(gòu)建更為高效、可靠的停電恢復(fù)體系。
（作者系懷柔實驗室科研團隊專家、中國電力科學研究院原總工程師、《中國電機工程學報》主編。編輯：張越月）
