10月13日，2021國家能源互聯(lián)網(wǎng)大會在山東淄博會展中心正式拉開序幕蛹拜。本屆大會以“聚力雙碳目標 尸粒，清潔能源互聯(lián)創(chuàng)新”為主題。旨在積極響應(yīng)國家號召，圍繞能源數(shù)字化轉(zhuǎn)型、新能源高質(zhì)量發(fā)展、新型電力系統(tǒng)建設(shè)坏匪、氫能/儲能技術(shù)發(fā)展、能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研發(fā)/示范落地/推廣應(yīng)用等展開研討撬统、交流與成功經(jīng)驗分享适滓，為匯聚更多相關(guān)企事業(yè)單位加快新型電力系統(tǒng)建設(shè)、推進能源互聯(lián)網(wǎng)新技術(shù)新產(chǎn)品應(yīng)用宪摧、積極參與“雙碳”目標早日實現(xiàn)行動計劃等指引方向助潭。
南方電網(wǎng)科學(xué)研究院院長曾勇剛出席會議并發(fā)表題為《南方電網(wǎng)構(gòu)建新型電力系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)與關(guān)鍵技術(shù)》的主題報告。他表示连欲，實現(xiàn)“雙碳”目標打且，電力是主力軍，電網(wǎng)是排頭兵椅损。南方電網(wǎng)從今年3月份開始帘战，對構(gòu)建新型電力系統(tǒng)展開了深入研究，提出了分為四個階段的建設(shè)路徑吉挎。通過頂層設(shè)計斑永、分布實施、有序推進新型電力系統(tǒng)的構(gòu)建，力爭在2030年前基本建成新型電力系統(tǒng)蛀埂。
以下為發(fā)言全文：
曾勇剛：各位專家揣煤、各位領(lǐng)導(dǎo)、各位來賓盾轮，大家上午好!我報告的題目是《南方電網(wǎng)構(gòu)建新型電力系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)與關(guān)鍵技術(shù)》凉适。主要有三個部分：一、構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的主要挑戰(zhàn);二糙箍、國際經(jīng)驗的借鑒;三渤愁、關(guān)鍵技術(shù)。
眾所周知深夯，習(xí)總書記在去年9月提出了“雙碳”目標抖格，3月15號又提出了構(gòu)建新型電力系統(tǒng)。實現(xiàn)“雙碳”目標咕晋，理論是主戰(zhàn)場雹拄，電力是主力軍，電網(wǎng)是排頭兵掌呜。南方電網(wǎng)也是從今年3月份開始办桨，對構(gòu)建新型電力系統(tǒng)展開了深入研究，提出了分為四個階段的建設(shè)路徑站辉，通過頂層設(shè)計、分布實施损姜、有序推進新型電力系統(tǒng)的構(gòu)建饰剥，力爭在2030年前基本建成新型電力系統(tǒng)。
新型電力系統(tǒng)最主要的特征是以新能源為主體摧阅，大家都知道具有“兩高和三性”特點寺癌，兩高是高比例新能源接入、高比電力電子設(shè)備應(yīng)用铣啰，三性是隨機性绅荒、波動性和間歇性，帶來了兩個方面的挑戰(zhàn)肌搔，第一是電力保障的挑戰(zhàn)肝羊，第二是慣量下降的挑戰(zhàn)。
右邊圖是典型光伏的出力曲線圖伪浅，從圖中可以比較直觀地來了解新能源的“三性”子特。隨機性就是看天吃飯，主要是出力取決于來風(fēng)和光照等自然條件惕衩，具有較強的不確定性挨伯。波動性主要是時高時低，相鄰時段和相鄰時段的變化大且不可控;間歇性主要是時有時無协超，對光伏來說是晝夜特性履绎，對風(fēng)電來說存在連續(xù)多天的低出力現(xiàn)象皇可。
以云南和廣東電網(wǎng)為例，全年的高峰時段90%概率下可保證風(fēng)力出力是5%左右缠俺。如果按照這個計算显晶，預(yù)測南方電網(wǎng)2030年是2.5億千瓦的新能源裝機。按照5%來算晋修，裝機替代只有達到1250萬千瓦吧碾，仍然需要規(guī)劃大量常規(guī)機組做電力保障。
對于波動性墓卦，最主要是對于短時發(fā)電功率影響大倦春，對電力系統(tǒng)靈活性調(diào)節(jié)能力要求非常高。以云南風(fēng)電為例落剪，在2019年做過統(tǒng)計睁本，日內(nèi)發(fā)電功率峰谷差最大達到了全省風(fēng)電裝機的60%。按照這比例來算忠怖，2030年呢堰，2.5億千瓦新能源裝機的60%日功率的波動將達到1.5億千瓦的數(shù)字，非常龐大的數(shù)!
對于間歇性凡泣，對電力供應(yīng)保證的挑戰(zhàn)主要是存在連續(xù)多日的低出力枉疼、光伏的晝夜間歇現(xiàn)象，對系統(tǒng)的供電能力提出了非常高的要求谭扑。比如以廣東桂山風(fēng)力發(fā)電為例窟句，在2020年就出現(xiàn)過連續(xù)7天的低于20%的出力情況。由于大范圍連續(xù)多天低出力优诵，將對新能源電力系統(tǒng)的電力保障有重大挑戰(zhàn)吟筷。由于這幾方面的問題是通過儲能是比較難以解決，因為是連續(xù)墮天药阔。如果通過常規(guī)的機組來解決的話冲驶，系統(tǒng)的運行成本是非常高。
另外一個方面译教，由于南方電網(wǎng)與云南電網(wǎng)實現(xiàn)了異步杖扫，現(xiàn)在廣東電網(wǎng)正在進行柔性直流互聯(lián)，也逐步南方電網(wǎng)變成3到4個交流同步電網(wǎng)拖揩。這方面對系統(tǒng)的慣性方面也帶來了更大影響违冲。在構(gòu)建新型電力系統(tǒng)，就對系統(tǒng)慣量更加關(guān)注蒋毕，尤其是關(guān)注交流同步電網(wǎng)的頻率同步穩(wěn)定問題略荡。
對于2020年至2060年南方電網(wǎng)的慣性進行評估，通過評估從這兩個圖可以看出，到2035年左右主網(wǎng)系統(tǒng)慣性常數(shù)會降到2秒以下汛兜，云南電網(wǎng)因為是異步的巴粪，2030年左右就會降到2秒以下。如果考慮到儲能以后粥谬，到2秒以下的時間會推遲大概10到15年左右肛根。
另外一個指標是初始頻率變化率，以南方電網(wǎng)800萬千瓦直流雙機閉鎖來考察頻率變化率的話漏策，可以看到2020年到2035年由于同步機開機在逐步增大派哲，總的慣量還是增大的，初始頻率在減少掺喻。2030年以后由于火電機組退役增速大于同步機的增速芭届，所以總的慣量是在減少。但是如果考慮轉(zhuǎn)成慣量以后感耙，也是會減少褂乍，抗干擾能力也會增強。初始頻率變化率具有重要的意義即硼，現(xiàn)在國家相關(guān)的標準對這方面沒有要求的粟五，下一步相關(guān)的研究也在加強。
第二個方面圣谴，簡要介紹對歐洲電網(wǎng)調(diào)研情況做對標
2019年条焙，歐洲總裝機容量是1.2億左右，風(fēng)光裝機接近30%母赶，發(fā)電量在20%赵街。通過預(yù)測，2030年南方電網(wǎng)新能源發(fā)電量占比也是20%左右捡奖，就是與歐洲當前的水平基本相當。我們覺得歐洲的經(jīng)驗教訓(xùn)戚绪，對南方電網(wǎng)的2030年基本建成新型電力系統(tǒng)具有一定的借鑒意義窍蚤。
歐洲現(xiàn)在面臨的最大挑戰(zhàn)還是慣性下降的問題，在2020年歐盟對歐洲書店系統(tǒng)運營情況調(diào)查評估曙辛，慣性下降是列為第一位的夏植。2019年的“8·9”大停電事故，由于南部電網(wǎng)遭受雷擊引起單相接地移鸣，部分機組脫網(wǎng)后頻率變化率達到0.135Hz/s砸捏，已經(jīng)超過了海上風(fēng)電的頻率變化率的保護定值0.125Hz/s，造成了再次機組脫網(wǎng)隙赁，加速系統(tǒng)頻率的跌落垦藏，誘發(fā)了低頻減載動作，導(dǎo)致英國損失負荷達到6.5%。
英國也采取了相關(guān)的措施掂骏，主要還是采取了新的慣性服務(wù)的方式轰驳，把一些關(guān)停的發(fā)電機組做了電動機運行，以增加系統(tǒng)的頻率穩(wěn)定性弟灼。
愛爾蘭和北愛爾蘭也是基于實時開機對慣量進行實時監(jiān)測级解。北歐頻率問題比較突出，超過0.1Hz的范圍的時間大幅度增加田绑，未來改變傳統(tǒng)的模式勤哗，通過分區(qū)控制實現(xiàn)更有效的運行和控制。
通過歐洲的一些經(jīng)驗調(diào)研掩驱，我們覺得有幾個方面可以借鑒芒划。第一個方面是關(guān)注增強慣量，第二是提升頻率支撐昙篙，第三是加強區(qū)域互聯(lián)降再，第四是靈活的調(diào)節(jié)能力。
第三個方面簡要介紹一下南方電網(wǎng)構(gòu)建新型電力系統(tǒng)需要重點突破的一些關(guān)鍵技術(shù)揖岔，主要是有八個方面序峦。
第一是規(guī)模化經(jīng)濟型儲能應(yīng)用技術(shù)文荚。儲能是解決新型電力系統(tǒng)電力保障和電力慣性的重要舉措鳍擎，重點要突破的關(guān)鍵技術(shù)比如GWh級儲能電站集成技術(shù)，包括梯次利用衬械、綠氫制取的應(yīng)用技術(shù)祷罩。
第二是適應(yīng)多業(yè)務(wù)場景的新能源全面可觀可測可控技術(shù)，包括新能源多時空尺度精確預(yù)測技術(shù)辙霎、分布式可再生能源全景動態(tài)感知以及雙向互動的調(diào)控技術(shù)等等隔抒。
第三是不同時間尺度的概率化電力電量平衡技術(shù)，主要是針對新能源的隨機性淋憋、波動性课娃、間歇性帶來的電力保障問題，主要解決規(guī)劃桃序、調(diào)度業(yè)務(wù)的關(guān)鍵技術(shù)杖虾。包括了兩個時間尺度的，一個是年月的時間尺度媒熊，一個是短時間尺度就是周和日的時間尺度奇适。
第四是新型電力系統(tǒng)慣量評估及頻率運行控制技術(shù)。
第五是高度電力電子化的電力系統(tǒng)諧波及振蕩抑制技術(shù)芦鳍。這里面主要是解決電力電子化程度快速提升系統(tǒng)的寬頻震蕩以及諧振相關(guān)的問題嚷往。
第六是大規(guī)模新能源接入的全景仿真葛账，里面需要突破的技術(shù)非常多，主要是建立覆蓋全網(wǎng)大規(guī)模的新能源全景仿真平臺间影，包括利用實時或者離線注竿，主要是實現(xiàn)精確和實現(xiàn)高效仿真。
第七是電力電子變流設(shè)備構(gòu)網(wǎng)型控制技術(shù)魂贬，主要是解決慣量問題巩割。
第八是電-碳聯(lián)動的運營技術(shù)及市場機制，包括基于電力流的碳計算模型及測算方法付燥，以及碳足跡監(jiān)測及分析技術(shù)研究宣谈，以及電-碳市場的仿真模擬技術(shù)。
接下來段卵，南方電網(wǎng)將充分發(fā)揮數(shù)字電網(wǎng)的承載作用和科技創(chuàng)新的支撐作用蜈率，推動關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)與示范作用，加快建設(shè)新型電力系統(tǒng)荤榄，全面服務(wù)“雙碳”目標的實現(xiàn)!我的報告完畢魔辉，謝謝大家!
(本文根據(jù)會議現(xiàn)場發(fā)言嘉賓的速記整理而成，未經(jīng)本人審核借倘。)
