統(tǒng)籌發(fā)展和安全
以系統(tǒng)觀念加強新形勢下電力系統(tǒng)穩(wěn)定工作
電力規(guī)劃設計總院
劉世宇 劉強 王雅婷 郭津瑞 崔陽 曹敏健
積極穩(wěn)妥推進碳達峰碳中和，加快規(guī)劃建設新型能源體系，加快構建清潔低碳、安全充裕、經濟高效、供需協(xié)同、靈活智能的新型電力系統(tǒng)是黨中央、國務院對新形勢下能源電力發(fā)展的頂層部署。近期，國家能源局對加強新形勢下電力系統(tǒng)穩(wěn)定工作作出相關部署，出臺《關于加強新形勢下電力系統(tǒng)穩(wěn)定工作的指導意見》（以下簡稱《意見》），召開第三次電力系統(tǒng)穩(wěn)定工作會議，全面總結電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定工作經驗，指明新形勢下電力系統(tǒng)面臨的形勢和挑戰(zhàn)，明確當前和未來一段時間電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定工作的主要目標和任務舉措，為做好新形勢下電力系統(tǒng)穩(wěn)定工作奠定了基礎。
一、電力系統(tǒng)穩(wěn)定工作的重大意義
（一）抓好穩(wěn)定工作是電力行業(yè)管理的根本要求
電力安全是國家安全和社會經濟發(fā)展的重要基礎。改革開放以來，我國高度重視穩(wěn)定工作，曾于1981年、2006年兩次召開電力系統(tǒng)穩(wěn)定工作會議，在電力行業(yè)發(fā)展的關鍵時期發(fā)揮了重要作用。尤其是1981年穩(wěn)定工作會議確立了“煤水油核”的能源開發(fā)方針和“大力發(fā)展電網(wǎng)”的戰(zhàn)略規(guī)劃，明確了“管電就要管網(wǎng)”的指導思想，設計了電力穩(wěn)定發(fā)展的路徑，通過了第一版《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導則》?；诜€(wěn)定工作會精神，我國建立了統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一調度、統(tǒng)一管理的“三統(tǒng)一”原則和以“三道防線”為核心的大電網(wǎng)安全防御體系。穩(wěn)定工作會議對合理配置資源、優(yōu)化能源結構、實現(xiàn)電力穩(wěn)定發(fā)展發(fā)揮了重要作用。
改革開放以來，我國電力系統(tǒng)飛速發(fā)展，同時安全運行水平顯著提升。截至2022年底，我國各類電源總裝機規(guī)模達到25.6億千瓦，西電東送規(guī)模達到約3億千瓦，已建成發(fā)電裝機總容量和電網(wǎng)規(guī)模最大、遠距離輸電能力最強、大規(guī)模特高壓交直流混聯(lián)的全世界最復雜電力系統(tǒng)，有力支撐了國民經濟快速發(fā)展和人民生活水平不斷提高的用電需求。依托“三統(tǒng)一”原則和“三道防線”，我國電網(wǎng)基本杜絕了電力系統(tǒng)穩(wěn)定破壞和大面積停電事故。電網(wǎng)穩(wěn)定破壞事故從70年代年均19次降到90年代年均2次，是多年來全球唯一沒有發(fā)生大面積停電的特大型電網(wǎng)。
（二）新形勢下加強電力系統(tǒng)穩(wěn)定工作意義重大
電力系統(tǒng)是規(guī)劃建設新型能源體系、加快綠色低碳轉型的中心環(huán)節(jié)。電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定對于新型能源體系的安全穩(wěn)定意義重大。在保障能源安全和“雙碳”目標的雙重要求下，未來電力系統(tǒng)將在生產結構、運行機理和平衡模式等方面發(fā)生深刻變化，保障電力供應和運行的“安全充?！笔菢嫿ㄐ滦碗娏ο到y(tǒng)的重要基礎。
未來我國電力需求仍將保持剛性增長。我國用電基數(shù)體量龐大，目前人均用電量水平和發(fā)達國家相比還有較大差距，未來新型工業(yè)化、信息化、城鎮(zhèn)化、農業(yè)現(xiàn)代化將呈現(xiàn)“并聯(lián)式”疊加發(fā)展態(tài)勢，預計“十四五”全社會用電量年均增速可達到6%。在此背景下，新能源安全可靠替代水平亟待提升。目前新能源裝機占比達到30%，發(fā)電量占比14%，但對于系統(tǒng)電力平衡的貢獻極小。能源轉型背景下，隨著新能源大量替代常規(guī)電源，電力系統(tǒng)保供壓力進一步凸顯。
“雙高”特性給電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行帶來較大風險。在未來相當長的時間內，電力系統(tǒng)將仍然以交流同步電網(wǎng)形態(tài)為主。電力系統(tǒng)需要慣量保障穩(wěn)定運行，交流電力系統(tǒng)的功角、頻率、電壓穩(wěn)定仍然需要同步電源維持。未來電力系統(tǒng)高比例新能源和高比例電力電子設備“雙高”特性凸顯，新能源通過電力電子設備變流后接入交流電網(wǎng)，無法提供慣量支撐。隨著新能源大量替代常規(guī)電源，維持同步穩(wěn)定的物理基礎被不斷削弱，“雙高”電力系統(tǒng)低慣量、低阻尼、弱電壓支撐等特征明顯，運行風險不斷加大，甚至導致寬頻振蕩等新形態(tài)穩(wěn)定問題。
西電東送規(guī)模持續(xù)擴大進一步增加電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行壓力。截至2022年底，我國建成投運“20直17交”37條特高壓輸電通道，建成世界上規(guī)模最大的遠距離輸電體系，西電東送規(guī)模超過3億千瓦。當前西電東送通道送受端安全穩(wěn)定運行問題凸顯，尤其中東部地區(qū)多條直流集中饋入，本地電源支撐能力弱，現(xiàn)階段已給電網(wǎng)安全運行帶來一定壓力。未來隨著沙漠戈壁荒漠地區(qū)新能源基地、藏東南水風光基地持續(xù)開發(fā)，我國西電東送規(guī)模還將進一步擴大，直流同送受端、多回直流集中饋入、多個密集通道等問題預計更加突出，給電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行帶來巨大挑戰(zhàn)。
未來極端天氣下應急保供問題也需重點關注。我國是世界上自然災害最為嚴重的國家之一，近年來極端天氣頻率、強度、持續(xù)時間均超預期，給電力安全供應、特別是民生用電保障造成了一定影響。進入“十四五”以來，由于疫情反復、極端天氣、燃料價格波動、汛期來水偏枯等多重因素影響，電力供需逐步趨緊，2021年東北限電引起廣泛關注。2022年迎峰度夏期間，受持續(xù)高溫天氣影響，多個省區(qū)采取有序用電措施，其中四川極端干旱導致水電出力嚴重不足，直接影響本省供電和外送電安全。隨著當今網(wǎng)絡和媒體等信息化程度日漸發(fā)達，社會對電力供需形勢的關注度顯著提高，對有序用電、拉閘限電、停電事故等問題的容忍度明顯下降，保障電力供應安全是社會主義現(xiàn)代化強國建設的重要支撐。
新形勢下，國家能源局加強電力系統(tǒng)穩(wěn)定管理的頂層設計，為保障電力系統(tǒng)穩(wěn)定、統(tǒng)籌推進源網(wǎng)荷儲協(xié)同發(fā)展提供了重要指導，為實現(xiàn)中國式現(xiàn)代化、全面推進中華民族偉大復興提供穩(wěn)定可靠的電力支撐。
二、科學統(tǒng)籌電力系統(tǒng)結構與布局，支撐穩(wěn)定工作再上新臺階
電力系統(tǒng)是一個整體，需堅持系統(tǒng)思維，按照全國一盤棋的思路，科學構建源網(wǎng)荷儲結構與布局，共同支撐電力系統(tǒng)穩(wěn)定發(fā)展。新形勢下，需進一步做好化石能源和非化石能源、新能源發(fā)展與調節(jié)能力建設、電源和電網(wǎng)建設、電力供給與需求的統(tǒng)籌優(yōu)化，推動電力系統(tǒng)穩(wěn)定工作再上新臺階。
（一）統(tǒng)籌化石能源和非化石能源發(fā)展，提升電源保供水平
電力保供是電力系統(tǒng)穩(wěn)定發(fā)展的根本要求。構建新型電力系統(tǒng)，傳統(tǒng)能源的逐步退出要建立在新能源安全可靠的替代基礎上，需統(tǒng)籌發(fā)展與安全，形成多元綠色低碳電源供應結構?！兑庖姟诽岢觥敖y(tǒng)籌各類電源規(guī)模和布局，可靠發(fā)電能力要滿足電力電量平衡需要并留有合理裕度”，從保供方面滿足新型電力系統(tǒng)“安全充?！钡陌l(fā)展要求。
一是加快推動煤電轉型升級。立足我國以煤為主的基本國情，需充分發(fā)揮煤炭保障能源安全的“壓艙石”作用，推動煤電科學發(fā)展。煤電在今后較長一段時期內仍將是我國重要的基礎保障性和系統(tǒng)調節(jié)性電源，需大力發(fā)展新型煤電，在減少發(fā)電量占比的同時大力提升煤電的調節(jié)能力?！笆奈濉逼陂g完成靈活性改造2億千瓦，增加系統(tǒng)調節(jié)能力3000~4000萬千瓦。
二是大力推進新能源安全可靠替代?！半p碳”目標要求新能源逐漸成為系統(tǒng)中主體電源，但當前新能源主動支撐能力與傳統(tǒng)發(fā)電機組相比仍差距較大，需多措并舉大力提升。一方面要推動系統(tǒng)友好型電站建設，通過深度融合高精度長時間尺度功率預測技術、構網(wǎng)型儲能、智慧調控等新技術應用，推動電站具備等同于常規(guī)機組的支撐能力；另一方面要協(xié)同推進大型新能源基地、調節(jié)支撐資源和外送通道開發(fā)建設，通過多能互補開發(fā)方式，實現(xiàn)新能源大規(guī)模資源優(yōu)化配置和對受端化石能源的可靠替代。
（二）統(tǒng)籌新能源發(fā)展與調節(jié)能力建設，穩(wěn)步推進電力系統(tǒng)綠色低碳轉型
綠色低碳轉型是電力系統(tǒng)穩(wěn)定發(fā)展的必由之路。“雙碳”戰(zhàn)略目標下，新能源滲透率將進一步提升，而調節(jié)能力是影響新能源大規(guī)模發(fā)展與消納的關鍵?！兑庖姟诽岢觥翱茖W安排儲能建設，按需科學規(guī)劃與配置儲能”。新型電力系統(tǒng)構建需充分挖掘源網(wǎng)荷儲各側調節(jié)潛力，在充分利用系統(tǒng)常規(guī)調節(jié)資源的基礎上，重點推動儲能規(guī)?；瘧?。
一是有序建設抽水蓄能。抽水蓄能是當前技術最成熟、經濟性較好的儲能技術路線，但對站址要求高、建設周期長，需堅持系統(tǒng)觀念，明確功能定位，統(tǒng)籌抽蓄與其他調節(jié)資源的優(yōu)化配置，統(tǒng)籌區(qū)域與省級抽蓄布局，優(yōu)化發(fā)展規(guī)模、布局和時序。
二是積極推進新型儲能建設。結合系統(tǒng)需求及技術經濟性，積極拓展在源網(wǎng)荷各側應用場景，構建儲能多元融合發(fā)展模式，充分發(fā)揮新型儲能提升系統(tǒng)平衡調節(jié)能力、提升系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行水平、提升負荷供電保障和自平衡能力等關鍵作用。
（三）統(tǒng)籌電源和電網(wǎng)建設，提升資源優(yōu)化配置能力
電網(wǎng)建設升級是電力系統(tǒng)穩(wěn)定發(fā)展的重要前提。未來電力系統(tǒng)將在生產結構、運行機理和平衡模式等方面發(fā)生深刻變化，但以交流電技術為基礎這一重要特征在較長時間內不會改變?！兑庖姟诽岢觥皹嫿▓詮娙嵝噪娋W(wǎng)平臺”。新型電力系統(tǒng)在形態(tài)上將呈現(xiàn)“大電源、大電網(wǎng)”與分布式兼容互補的基本格局。
一是加強電網(wǎng)網(wǎng)架建設。構建分層分區(qū)、結構清晰、安全可控、靈活高效、適應新能源占比逐步提升的電網(wǎng)網(wǎng)架，保證電網(wǎng)結構強度，保證必要的靈活性和冗余度，從運行方面滿足新型電力系統(tǒng)“安全充?！钡陌l(fā)展要求。同時，將分布式智能電網(wǎng)作為大電網(wǎng)的重要補充，推動建設分布式智能電網(wǎng)，提升配電網(wǎng)就地平衡能力，促進新能源就地消納利用。
二是大力提升直流送受端穩(wěn)定運行水平。隨著沙漠戈壁荒漠基地新能源大規(guī)模開發(fā)外送，西電東送規(guī)模將進一步擴大，且西電東送定位也將由“保供應”向“保供應”和“調結構”并舉轉變，同時滿足受端地區(qū)保障容量和綠色電量需求。為保障大規(guī)模高比例新能源西電東送的安全穩(wěn)定運行，需嚴格遵守《意見》提出的“直流送端合理分群”“輸電通道和直流受端避免過于密集”、“具備足夠的電壓支撐能力”等相關要求。
三是積極推動柔性直流技術應用。隨著未來新能源基地開發(fā)布局進一步向沙戈荒腹地延伸，遠離電網(wǎng)主網(wǎng)，送端不具備支撐性煤電建設條件，系統(tǒng)轉動慣量和短路容量不足、構網(wǎng)困難等系列問題突出，亟需新型輸電技術創(chuàng)新升級，以支撐實現(xiàn)極高比例甚至純新能源外送。柔性直流技術能從根本上解決傳統(tǒng)多回直流同時換相失敗導致的電網(wǎng)安全穩(wěn)定問題，需加快推動技術研發(fā)和推廣應用。
（四）統(tǒng)籌電力供給與需求，提升負荷管理水平
負荷側調節(jié)是電力系統(tǒng)穩(wěn)定發(fā)展的重要保障。未來電力用戶既是電力供應保障的服務對象，也是電力系統(tǒng)重要的調節(jié)資源?！兑庖姟诽岢觥把芯糠植际诫娫础⒖煽刎摵傻膮R聚管理形式，實現(xiàn)海量分散可控資源的精準評估、有效聚合和協(xié)同控制”。新型電力系統(tǒng)構建需推動終端負荷特性由傳統(tǒng)的剛性、純消費型，向柔性、生產與消費兼具型轉變。
未來各地區(qū)尖峰負荷特征日益凸顯，增加了投資成本與保供難度，需深入挖掘用戶側靈活性潛力，積極整合分散需求響應資源，通過電價政策、需求側響應機制引導可調節(jié)負荷參與電力系統(tǒng)平衡控制，依托電動汽車、虛擬電廠等新型負荷，推動源網(wǎng)荷儲靈活互動，支撐電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行。
三、堅決貫徹落實電力系統(tǒng)穩(wěn)定工作部署，全面加強電力系統(tǒng)規(guī)劃設計
電力系統(tǒng)規(guī)劃設計是電力系統(tǒng)穩(wěn)定工作的堅強保障。長期以來，我國電力系統(tǒng)在多個關鍵時期平穩(wěn)轉型，以可靠穩(wěn)定的電力供應保障支撐經濟社會快速發(fā)展需要，離不開規(guī)劃設計工作的支撐。未來需進一步加強規(guī)劃引領，強化規(guī)劃執(zhí)行，堅持系統(tǒng)觀念，統(tǒng)籌源網(wǎng)荷儲整體規(guī)劃，加強規(guī)劃與建設、運行等環(huán)節(jié)的有效銜接，推動規(guī)劃設計體系革新升級，支撐電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定發(fā)展。
（一）以規(guī)劃設計支撐電力先行，保障國民經濟穩(wěn)定發(fā)展
電力先行、保持必要的備用，是國民經濟發(fā)展的重要保障。1994~1998年，亞洲發(fā)生金融危機，國內通貨膨脹過高，經濟增速放緩，導致我國電力需求增速持續(xù)下降。受此影響，1998~2002年發(fā)電裝機增速由9.1%連年下降至5.3%，但這一時期，由于國家采取相應宏觀調控政策，經濟增長快速回升，電力需求急劇增加，發(fā)電裝機不足導致多個省份用電告急。之后，通過加快發(fā)電項目規(guī)劃和建設，恢復了電力平衡。實踐證明，電力要做好先行官，需要大力做好規(guī)劃設計工作，保持適度超前發(fā)展，寧讓電等發(fā)展、不讓發(fā)展等電。
（二）加快推動適應新型電力系統(tǒng)的規(guī)劃設計體系革新
未來新能源逐步成為主體電源，系統(tǒng)發(fā)電出力轉變?yōu)楦叨炔淮_定性，市場主體從“單一化”向“多元化”轉變，源網(wǎng)荷儲各環(huán)節(jié)都將出現(xiàn)較大變量和多重約束。亟需發(fā)展統(tǒng)籌供給與消費、統(tǒng)籌電源與電網(wǎng)、統(tǒng)籌經濟與環(huán)境、統(tǒng)籌新能源發(fā)展與調節(jié)能力建設等多約束多目標的最優(yōu)決策規(guī)劃技術。推動電力規(guī)劃由傳統(tǒng)“負荷預測—電源規(guī)劃—電網(wǎng)規(guī)劃”的單線程規(guī)劃向“源網(wǎng)荷儲融合規(guī)劃”升級，同時考慮市場等因素，實現(xiàn)電力系統(tǒng)安全充裕、綠色低碳、經濟高效的多目標統(tǒng)籌優(yōu)化。
（三）加強規(guī)劃設計與建設、運行等環(huán)節(jié)的有效銜接
當前規(guī)劃設計和貫徹執(zhí)行仍缺少有效約束，部分項目納規(guī)積極，但執(zhí)行落實情況不佳，未來需立足電力系統(tǒng)穩(wěn)定工作，嚴格按規(guī)劃推動源網(wǎng)荷儲協(xié)同發(fā)展、按時投運。同時，在規(guī)劃設計階段，充分兼顧建設運行要求，考慮源荷高度不確定性，開展多時間尺度、多運行方式、多典型場景的生產運行模擬和仿真分析，以應對“雙高”特性帶來的系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行風險，提升規(guī)劃方案的適應性、可行性與安全性。
