2024透明电网和新型电力系统的技术思考报告.docx

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1、目录4中国南方电网.KmcomBounowpowerGmD前言一背景一、新型电力系统的核心要义二、以新能源为主体的新型电力系统的技术思考三、透明电网、透明电网支持新型电力系统建设结语E即K悔三fr前言一背景10年来能源电力的重大战略能源革命2014年6月习近平总书记在中央财经领导小组第六次会议上提出能源革命的战略思想。清洁低碳安全高效的能源体系2015年党的十八届五中全会首次提出建设清洁低碳、安全高效的现代能源体系。2017年党的十九大报告指出，要推进能源生产和消费革命，构建清洁低碳、安全高效的能源体系。双碳目标2020年9月习近平主席在第七十五届联合国大会一般性辩论上宣布，中国将提高国家自主

2、贡献力度，“二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和”。新型电力系统2021年3月中央财经委员会第九次会议提出，“实施可再生能源替代行动，深化电力体制改革，构建以新能源为主体的新型电力系统分布式智能电网2022年4月中央财经委员会第十一次会议提出“要加强交通、能源、水利等网络型基础设施建设，把联网、补网、强链作为建设的重点，着力提升网络效益”J发展分布式智能电网，建设一批新型绿色低碳能源基地”。新型能源体系2022年10月习近平总书记在党的二十大报告提出“深入推进能源革命，加强煤炭清洁高效利用，加大油气资源勘探开发和增储上产力度，加快规划建设新型能源体系”。202

3、3年7月11日，习近平总书记在中央全面深化改革委员会第二次会议上，强调要深化电力体制改革，加快构建清洁低碳、安全充裕、经济高效、供需协同、灵活智能的新型电力系统2024年2月29日，中共中央政治局就新能源技术与我国的能源安全进行第十二次集体学习。习近平总书记指出，我国能源发展仍面临需求压力巨大、供给制约较多、绿色低碳转型任务艰巨等一系列挑战。应对这些挑战，出路就是大力发展新能源。推进电网基础设施智能化改造和智能微电网建设，提高电网对清洁能源的接纳、配置和调控能力前言一背景主要的核心能源革命双碳目标构建以新能源为主体的新型电力系统加快构建清洁低碳、安全充裕、经济高效、供需协同、灵活智能的新型电力

4、系统应对这些挑战，出路就是大力发展新能源。推进电网基础设施智能化改造和智能微电网建设,提高电网对清洁能源的接纳,配置和调控能力。前言一背景新能源迅猛发展的“喜与忧”2023年，全国新增风光等新能源装机2.93亿千瓦。截止2024年3月底，全国发电装机容量29.9亿千瓦，其中太阳能发电装机容量6.6亿千瓦、风电装机容量4.6亿千瓦、风光装机总容量达到112亿千瓦。预计“十四五”全国新能源装机超过15亿千瓦。随着沙戈荒大能源基地开发、海上风电开发、分布式光伏发展，我国风光新能源发展势头不减。新能源发展的意义在于减少对传统化石能源的依赖，提高能源安全，促进经济增长，保护环境，实现可持续发展。技术挑战

5、：电网安全挑战，消纳挑战，中国南方电网OOtABOimowPOWERGMD以新能源为主体的新型电力系统的核心要义以新能源为主体的新型电力系统实现双碳目标能源是关键，发展可再生能源是根本。新能源为主体能源供给侧脱碳新型电力系统支撑实现双碳目标。清洁能源逐渐成为主力能源，化石能源逐步减少。光伏、风电将成为新增能源主力军。构建清洁低碳、安全充裕、经济高效、供需协同、灵活智能的新型电力系统。以新能源为主体的新型电力系统新型电力系统概念情景对应于2060年碳中和。终端电能消费大幅度提升，到2060年，达到70%左右。广域电气化电成为主力电能多元化转换(Electricpower-to-X)除了以电能作为

6、直接能源外，目前尚未使用或者大规模使用电力的工业等领域将广泛使用电能。电能多元化转换(Eectricpower-to-X)(PowerFueI5PF)例如，电解水制氢，氢用于交通、工业的能源等；铁路电气化水平提高；电动汽车普及，电炉炼钢等等。电能除了直接使用，还间接制造能源，称为广域电气化，广域电气化背景下电能将在能源中占90%左右。源、网、荷、储、电能多元化转换协调互动，新型电力系统柔性化发展。一、新型电力系统的核心要义斗双碳目标下的新型电力系统概念情景电网形态：大电网+主动配电网+微电网配电网与分布式电源协同发展，形成分布式配电网高渗透率接入新能源将深刻改变传统电力系统的形态、特性和机理建

7、立基于数字化智能化的透明新型电力系统电力系统从刚性转变成柔性可控，智能灵活可以“无条件”接受新能源系统有“无限大”的功率、“无限多”的能量系统的安全稳定依靠功率的动态平衡、能量的动态平衡：动态平衡理论建立新型故障防御体系和故障分析理论犹如现在的配电网系统新型电力系统的特征1、动态特性传统电力系统，动作时间常数大（秒-分钟级），“慢速”的系统机电特性，稳定性高新型电力系统，电力电子弱惯性特点，动作时间常数小（微秒级），频域分布广（DC-数百Hz）,波动性和随机性强2、安全稳定理论传统电力系统，机电同步过程，模型等效，基于机电转动惯量的稳定理论新型电力系统，数据同步过程，数据驱动，基于数字化的信息

8、与物理系统融合，基于电力电量的实时平衡的系统平衡理论3、系统规模特征传统电力系统，集中式，单体规模大（100MW级），数量较少新型电力系统，分布式，单体规模小（kWMW级），数量庞大4、系统形态和生态传统电力系统，面向功能、界限分明，以模型和预测为核心的仿真系统，面向集中式架构，存在功能割裂、信息封闭、技术受限的问题新型电力系统，“源网荷储”融合变换，”能量和信息”交织互动，基于全局的数据是电力系统研究纽带和基础5、负荷侧格局和用户传统电力系统，负荷可预测可计划，相对稳定，用户是电力消费者新型电力系统，负荷侧包括新能源和储能，客户从单纯的消费者转变为“生产者+消费者”，负荷不确定性强，用户融入

9、系统6、系统安全传统电力系统，确定性强，功能单一，易控制新型电力系统，不确定因素多，功能复杂，构建系统和元件的新型网络安全体系7、电力系统架构传统电力系统，大电网，同步电网新型电力系统，能源电力一体化，广域电气化，大电网+主动配电网+微电网8、新型电力系统的数字化、信息化、智能化一透明电力系统传统电力系统，依靠模型，着眼于物理电网本身特性新型电力系统，不完全依赖电网模型，数字数据海量，动态变化；以软件计算为基础一、新型电力系统的核心要义4!S广域电气化能源电力系统COz与HZ合成甲醇、甲烷装置风光新能源发电电力系统电动汽车（储能）新型电力系统的数字化、信息化、智能化新型电力系统的源网荷储规模将

10、显著增大，实现如此庞大系统的安全、稳定高效的管理运行需要与数字化、信息化、智能化技术深度融合。智能化管理运行的核心基础是数字数据，数字数据的获取依靠小微智能传感器，同时智能化设备也能提供数字数据，实现系统海量数据的实时精确获取将是新型电力系统建设的核心任务。规模庞大的数据和信息的管理需要智能软件系统，透过数据关系发现电力系统运行规律，应用智能软件系统实现电网的智能分析、智能决策、智能管理智能运行、“智能导航”,这是新型电力系统数字化、信息化、智能化的关键。新型电力系统一定要走数字化、信息化、智能化的发展道路。目录中国南方电网OOtABOimowPOWERGMD新型电力系统的 1、从技术上看新能

11、源（风、光）的波动性、间歇性、随机性 2、以新能源为主体新型电力系统的理论 3、电力运行稳定问题的技术思考 4、电力运行的电力平衡问题的技术思考 5、电力电子技术的作用，不仅仅是挑战 6、数字化智能化是新型电力系统的必须一透明电网（透明电力系统） 7、配电网、微电网与大电网的关系 8、新型电力系统的规划：智能化、透明化、电力电子化，用电系统密集化，简单化（远距离输电容量适度，如100o万千瓦左右）、不人为复杂化 9、设备智能化 10、新型电力系统的故障，不是预防性，逐步分析型 11、电力市场 12、新型电力系统以用为根本，交流系统的应用，全新的交流系统，不是现在的交流系统 13、新型电力系统的

12、技术革命 14、新能源的消纳，可以“无条件”接受新能源，系统有“无限大”的功率、“无限多”的能量 15、储能，储能的基本功能是用，应该主要部署在负荷侧。二、新型电力系统的技术思考4空驾S1从技术上看新能源（风、光）的波动性、间歇性、随机性风光等新能源发电的波动性、间歇性、随机性是资源的印象特性，但是从技术角度看可以定义为不可预测性。新能源发电高精度预测技术和成果为系统电力电量平衡成为可能。构网型、跟网型电力电子变换器对风光等高精度预测、电力电量平衡提供支持。有功输出POutCQ3Ut下垂控制/虚拟同步机控制输出电压幅值参考Vref输出电压角频率参考Wref内环电压及电流控制谕出参考值经PWM发

13、生器电力电子变换器构网型电力电子变换器控制原理示意图2 以新能源为主体新型电力系统的理论新型电力系统将会遵循电学的基本理论和物理规律，这是不会变的。但是基于机电转动惯量的稳定理论，受到系统转动惯量小，将不足够承担以新能源为主体的新型电力系统的稳定。新型电力系统是基于电力电量的实时平衡的系统平衡理论，是“无限大”的功率、“无限多”的能量的动态平衡。传统电力系统无功功率平衡新型电力系统3 电力运行稳定问题的技术思考电力系统的安全稳定运行始终是核心，大规模新能源的接入将改变电力运行稳定问题的现状。传统电力系统是集中式的，依靠大容量、数量有限的发电机组实现基于转动惯量的系统总体稳定。新型电力系统是分布

14、式的，单体容量小、数量“无限”的新能源发电机组共同实现系统动态平衡，从而保证系统稳定运行。传统电力系统以机械电磁设备为主的高转动惯量系统逐步向新型电力系统以电力电子器件为主的低转动惯量系统演化。4 电力运行的电力平衡问题的技术思考传统电力系统是“源随荷动的确定性电量平衡，新型电力系统通过概率性动态电力平衡（电力平衡电量平衡；有功功率平衡、无功功率平衡）实现稳定运行。发电主体、电力网络、负荷等数量庞大，呈分布式发展，电力电量的缺口和盈余在全系统中实现动态融合。实现精准的动态调整依靠强大的智能软件系统，对海量主体进行实时、精确智慧、柔性管理，实现电力平衡。5 电力电子技术的作用，不仅仅是挑战电力电子装备是新能源并网的关键，高比例电力电子设备应用成为新型电力系统重要特征之一。电力电子设备不具备同步发电机的转动惯量，被认为是系统安全稳定运行的挑战；但电力电子设备响应速度快、转换效率高的特点，使得系统功率、能量的实时动态平衡具备条件。构网型、跟网型电力电子逆变器的容量巨大、作用巨大，电力电子技术潜力巨大。数字化智能化是新型电力系统的必须一透明电网（透明电力系统）新型电力系统一定要走数字化、智能化的发展道路，建设可见、可知、可控的透明电网、透明电力系统。透明电网包含小微智能传感器、智能设备和设备智能化、智能软件系统三个要素，完成新型电力系统海量数据信息的获取和管理，实现系统智能“导