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汤涌:未来五年,如何有力统筹电力转型与系统安全?
时间:2025-09-19 08:39:33

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近年来,我国在新型电力系统建设方面取得了实质性进展。截至2025年6月底,全国发电总装机容量达到36.5亿千瓦,其中清洁能源发电装机占总装机容量的60%。新能源发电装机容量快速增加,达到16.7亿千瓦,连续多年居全球首位,占电源总装机的比重从2020年年底的24%提升至46%;冀北、青海、甘肃等地新能源装机容量占比已超过60%。

在新能源装机快速增长的背景下,我国电网仍保持了优异的安全运行记录。过去十年,在电力需求持续高涨、新能源渗透率不断提高的复杂条件下,中国电力系统实现了安全稳定与经济高效运行,未发生大规模稳定破坏事故,这一成绩尤为难得。相比之下,同期美国、欧洲、澳大利亚、印度和巴西等地均曾发生大面积停电,凸显出我国大电网在规划建设、调度运行与安全防护方面的综合优势。

总体来看,我国已建成全球规模最大的清洁能源供应体系,在新能源发展、电网安全与技术创新等方面成效显著。未来五年是我国新型电力系统建设的关键阶段,清洁能源将逐步成为电力系统供应的主体,电力系统的运行特性、结构形态与安全挑战也将发生深刻变革,这也对未来的系统安全与技术能力提出了更高要求。

预计到2030年,新型电力系统将呈现以下四大趋势:

一是电力需求持续增长,峰谷差进一步扩大。近年来,我国电力消费一直保持较高增速。“十四五”的前四年,全社会用电量年均增长约7%,远超预期。预计到2030年,全社会用电量仍将保持快速增长。电力消费结构的变化将加大峰谷差,例如新能源汽车的集中充电、工业再电气化负荷的高峰集聚,都将对电网调峰调频能力提出更高要求。

二是新能源快速发展,发电结构深度低碳化。“十五五”期间,新增电力需求主要由清洁能源提供,其中新能源将成为绝对主力。虽然装机规模快速增长,但新能源发展规模受市场机制和价格水平的影响将加大,新能源消纳率预计有所下降。与此同时,核电继续保持积极有序发展,应充分发挥其基础保障和关键支撑作用;水电是新型电力系统亟需的灵活调节资源,能够为系统安全运行提供基础支撑,要用好水电这一优质资源,加快开发;煤电由电量提供主体向提供可靠电力支撑与系统辅助服务的调节电源转变,发挥兜底保供和应急备用作用,应按照“增容控量减碳”的原则发展。

三是跨区输电与分布式发展并举,电网形态迎来深刻变化。我国能源资源与负荷中心逆向分布,要求电网必须具备超大规模调配能力。到2030年,预计全国特高压直流工程将达到35~40回,跨区输电能力超过3亿千瓦。从输电网形态看,将形成三个输电巨系统。“沙戈荒”外送巨系统:以新能源为主、多种能源构成千万千瓦级基地群,并通过特高压柔直等新型输电技术外送;西南“水风光”发展带外送巨系统:以水电为主、新能源为辅,沿流域布局千万千瓦级“水风光”发展带,形成送受一体、接续送电格局;海上风电输电巨系统:随着海上风电向深海、远海发展,未来将呈现基地化大规模开发模式,面向东中部负荷中心形成超大容量海上输电系统。同时,中东部地区分布式光伏广泛布局,配电网逐步演进为以互动化、绿色化、柔性化、数智化为特征的新型配电网。

四是储能规模快速增长,多元互补格局基本形成。随着新能源渗透率不断提高,储能在电力系统中的作用日益凸显。各类储能技术特性、建设周期、成本各异,需取长补短,构建总量充裕、结构合理、成本最优的储能体系。“十五五”期间,抽水蓄能与电化学储能仍是发展重点。抽水蓄能技术成熟,但受站址资源限制,主要布局于中东部和西北地区;电化学储能响应快、建设周期短、布局灵活,适用于新能源场站、电网关键节点及用户侧;压缩空气储能容量大、并网特性好,须具备良好地质条件。

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迎接新挑战:构建新型电力系统安全防线


“十五五”时期,新型电力系统从“量变到质变”的拐点特征更加明显,电力系统安全稳定运行难度加大。“4·28”西班牙、葡萄牙大范围停电事件表明,高比例新能源电力系统可能出现新的失稳现象,传统防御手段面临失效风险。大停电初期发生了部分新能源机组脱网,由于新能源机组定功率因数运行,系统无功吸收能力下降,系统进入电压不断上升、频率不断下降的正反馈过程。随后短时间内损失了大量电源,半岛电网功率缺额越来越大,尽管低频减载动作,但负荷减少导致系统潮流降低,进一步推高了电压,系统继续电压上升、频率下降的正反馈过程,数秒后系统崩溃。本次事故中电压抬升的正反馈过程是以往大停电事故中未曾遇见的新现象。这说明,新型电力系统的运行特性将发生深刻变化,因此,必须高度重视能源转型中的安全问题,加快构建与新型电力系统相适应的安全防线,严防系统性大停电风险。

一是深入研究新型电力系统安全稳定机理。在高比例新能源、高比例电力电子设备背景下,亟须重新认识新型电力系统的安全运行机理。应全面认识新能源发电“看天吃饭”的特性,强化气象、电力电子以及系统稳定等方面的研究,更深入地理解电网在高比例新能源条件下的动态规律和故障演化。要加快发展适应以新能源为主体的安全控制技术,打造更具韧性和主动性的防御体系,实现对连锁故障的快速识别和有效阻断,避免局部扰动演变为大范围停电,特别是要防范电压异常引发的新能源机组大规模退出的风险。

二是强化隐患治理,提升系统本质安全。强化系统薄弱环节识别与动态稳定评估,特别是已暴露的运行隐患,要深入剖析成因、掌握问题本质,电网安全稳定的隐患要及时彻底解决,要提高系统本质安全,不应带病运行,如宽频振荡、大规模新能源基地的暂态过电压等新问题。应重点研究新型电力系统发展过程中的新机理、新问题,加快技术攻关和系统治理,切实提升系统抵御扰动的韧性。

三是精准识别稳定特性,科学制定控制措施。掌握系统安全稳定本质,当从电气量的物理过程难以判别稳定性质时,不能以“耦合、交织”等模糊结论混淆问题,要透过现象看本质,对症下药,采取切实有效的控制措施,如负/弱阻尼低频振荡和强迫功率振荡、功角稳定和电压稳定、惯量和频率稳定等问题。针对不同稳定问题,要避免“一刀切”式应对,确保控制措施既有效解决当前问题,又不引发新的安全稳定风险。

四是增强新能源支撑能力,完善电压调控机制。新能源电力电子装备的脆弱性亟须系统性解决,新能源场站应具备无功功率调节能力、自动电压控制能力和一次调频能力。同时,应充分考虑新能源场站并网的位置和电压等级,深入研究新能源机组对超/特高压大电网的支撑,在确保自身安全的同时,关键时刻还要“稳得住、顶得上”,真正能够作为新型电力系统的主力电源提供支撑。在此基础上,按照“分层分区”原则,确保关键区域配置充足、分布合理的电压调节资源,有效抑制暂态过电压和电压失稳风险。

五是严格执行安全标准,健全法律法规保障体系。保障电力系统安全稳定运行,必须严格贯彻落实《电力系统安全稳定导则》《电力系统技术导则》等国家和行业标准。对于非强制性标准中对新能源的要求,推动纳入强制标准,使新能源、储能等成为电力系统安全的责任主体;《电力系统技术导则》《电力系统网源协调技术导则》中对新能源并网性能、电压与频率调节责任、系统支撑能力等要求需纳入强制性标准。结合新型电力系统发展出现的新问题、新现象,及时制(修)订相关的新标准。同时,建立跨部门协同监管机制,提升法规执行力和惩戒效力,确保标准有效落地。

六是构建高效可靠的大停电恢复机制。完善黑启动电源的区域布局,确保各关键网架节点具备独立启动能力。同时,应加快研发新能源参与黑启动的关键技术,推动风电、光伏等电源具备低压自启动与孤岛运行能力。此外,应定期组织全网联合恢复演练,检验应急预案的可执行性与调控协调机制的有效性,提升各级调度在极端情境下的快速响应和统筹协调能力,构建更为高效、可靠的停电恢复体系。


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