當(dāng)前位置: 首頁 > 能源互聯(lián)網(wǎng) > 專家觀點(diǎn)

饒宏:建立與新型電力系統(tǒng)相適應(yīng)的理論技術(shù)體系

南方電網(wǎng)報(bào)發(fā)布時(shí)間:2024-12-13 12:15:53

  近年來,我國新能源發(fā)展速度非常快,主要體現(xiàn)于以下兩方面:一是截至2024年9月,我國新能源裝機(jī)超12.5億千瓦,提前六年多實(shí)現(xiàn)了原定目標(biāo);二是2023年新能源發(fā)電量約1.47萬億千瓦時(shí),占全社會(huì)用電量的16%,其中,新能源新增發(fā)電量滿足新增用電量的50%。預(yù)計(jì)到2030年,新能源裝機(jī)要達(dá)到28億千瓦,年均新增約2.5億千瓦,裝機(jī)規(guī)模和發(fā)電量持續(xù)增加,中國步入新型電力系統(tǒng)時(shí)代。

  新型電力系統(tǒng)的“新”,從現(xiàn)象上看,體現(xiàn)在“高比例新能源”。以云南電網(wǎng)為例,預(yù)計(jì)到2027年,云南新能源滲透率將超80%,全年約1270小時(shí)運(yùn)行在滲透率50%以上。從本質(zhì)看,體現(xiàn)在“高比例電力電子化”。未來,隨著沙戈荒新能源基地及海上風(fēng)電直流輸電、電網(wǎng)柔性互聯(lián)及支撐性設(shè)備、新型儲(chǔ)能、電動(dòng)車充電樁等設(shè)備的不斷建設(shè),大量的電力電子設(shè)備接入電網(wǎng),新型電力系統(tǒng)的電力電子化特征將更加顯著。

  當(dāng)前,大規(guī)模分布式新能源、需求側(cè)響應(yīng)、虛擬電廠、可控負(fù)荷等大量涌現(xiàn),電力市場全面實(shí)施,我國的電力系統(tǒng)正在發(fā)生全面的、深刻的變化。我這里引用國家電網(wǎng)有關(guān)報(bào)告提出的一個(gè)觀點(diǎn)來總結(jié)這一形勢(shì):“電力系統(tǒng)正面臨著有電一百多年以來技術(shù)上的重大變化,并且正在由量變轉(zhuǎn)入質(zhì)變。”

  綜合來看,電力系統(tǒng)正在從過去純粹的“同步發(fā)電機(jī)”轉(zhuǎn)變?yōu)?ldquo;同步發(fā)電機(jī)+變流器”共同主導(dǎo)的系統(tǒng)。我們知道,傳統(tǒng)電力系統(tǒng)機(jī)理明確、理論體系完備,并經(jīng)過了全世界近百年的實(shí)踐檢驗(yàn)。而新型電力系統(tǒng)的重要特征意味著傳統(tǒng)由“機(jī)電”主導(dǎo)的同步機(jī)制過渡到了“機(jī)電+控制”主導(dǎo)的同步機(jī)制:轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程描述的物理同步向控制同步拓展,同步方式更加多樣;能量載體由轉(zhuǎn)子動(dòng)能向電磁能拓展,時(shí)間尺度更小;能量轉(zhuǎn)換由電磁變換向電力電子變換拓展,控制作用更大。所以,有的專家認(rèn)為,變流器設(shè)備在新型電力系統(tǒng)電壓大幅跌落、相位/頻率快速變化過程中的暫態(tài)特性及同步機(jī)制不同于同步機(jī),新型電力系統(tǒng)遵循的基本規(guī)律已發(fā)生了顯著改變。

  因此,我們正在面臨著一系列挑戰(zhàn)。第一,在“同步機(jī)+變流器”時(shí)代,亟待揭示高比例電力電子化電力系統(tǒng)的穩(wěn)定機(jī)理,建立完備的控制理論體系并創(chuàng)新發(fā)展。第二,氣象條件的不確定性等將導(dǎo)致新能源出力大幅波動(dòng),理論上變流器占比(電力電子化率)可能是任意比例,隨著系統(tǒng)規(guī)模不斷擴(kuò)大化、復(fù)雜化,將會(huì)形成多構(gòu)成、多模式、不確定的混合系統(tǒng)。第三,“同步機(jī)+變流器”理論體系是新型電力系統(tǒng)發(fā)展演化的重要支撐,國際權(quán)威學(xué)術(shù)組織已經(jīng)在設(shè)定邊界和仿真研究的基礎(chǔ)上,對(duì)此類系統(tǒng)作出了可行的技術(shù)判斷,我國需加快基礎(chǔ)性研究,提出基礎(chǔ)理論依據(jù)。第四,“同步機(jī)+變流器”理論體系也將對(duì)系統(tǒng)規(guī)模、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)等理念產(chǎn)生影響,由于電力電子設(shè)備具有主動(dòng)支撐能力,防控風(fēng)險(xiǎn)、提高可靠性的新導(dǎo)則、新范式將不斷涌現(xiàn)。第五,新型電力系統(tǒng)由于變流器的加入而出現(xiàn)了新的挑戰(zhàn),能否通過變流器的優(yōu)化控制來解決這些難題,將是更大規(guī)模步入電力電子化電力系統(tǒng)的關(guān)鍵。第六,海量被控對(duì)象、不同電壓等級(jí)間的潮流分布以及運(yùn)行方式去典型化等問題,亟待研發(fā)滿足需求的計(jì)算分析方法和新一代仿真工具,未來的電力系統(tǒng)還需要更多的在線分析和實(shí)時(shí)決策。第七,新型電力系統(tǒng)分析控制對(duì)象在規(guī)模和精細(xì)程度方面的要求都有數(shù)量級(jí)的躍升,應(yīng)用AI技術(shù)是重要的技術(shù)選擇,此外還需要解決科學(xué)原理與實(shí)現(xiàn)范式、結(jié)果可解釋性與可靠性等關(guān)鍵問題。

  可以確定的是,高比例電力電子化系統(tǒng)已經(jīng)到來,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、運(yùn)行機(jī)制、穩(wěn)定機(jī)理、分析調(diào)控、關(guān)鍵裝備等領(lǐng)域都在發(fā)生轉(zhuǎn)變,我們加強(qiáng)基礎(chǔ)研究的重大需求愈加凸顯。我們迫切需要全面研究新型電力系統(tǒng)特性,建立與之相適應(yīng)的相關(guān)理論技術(shù)體系,大力推動(dòng)人工智能等新技術(shù)的推廣應(yīng)用來解決我們遇到的諸多挑戰(zhàn)。(通訊員 盧欣 根據(jù)論壇演講內(nèi)容整理)



評(píng)論

用戶名:   匿名發(fā)表  
密碼:  
驗(yàn)證碼:
最新評(píng)論0