蔣德斌：關(guān)于新型電力系統(tǒng)規(guī)劃和運行的幾點思考
來源：中能傳媒研究院 時間：2026-05-14 14:32
關(guān)于新型電力系統(tǒng)規(guī)劃和運行的幾點思考
蔣德斌
（中國電力企業(yè)聯(lián)合會統(tǒng)計與數(shù)智部）
截至2025年底，我國風(fēng)光等新能源裝機已近全國總裝機容量的一半，年發(fā)電量超過2.5萬億千瓦時，接近全年總發(fā)電量的四分之一。由于風(fēng)光等新能源發(fā)電資源具有隨機性、波動性和間歇性特征，大規(guī)模接入電力系統(tǒng)對電力電量平衡帶來很大影響。煤電和天然氣發(fā)電等傳統(tǒng)電源在裝機中占比下降，電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)動慣量降低，電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定水平降低。風(fēng)光發(fā)電單元容量小、數(shù)量多，主要依靠電力電子元器件接入電力系統(tǒng)，同時，為將能源基地的風(fēng)光電力大規(guī)模遠距離送入負荷中心，大規(guī)模建設(shè)直流輸電系統(tǒng)，以及為增加系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力建設(shè)大量電化學(xué)儲能等設(shè)施，都在電力系統(tǒng)中接入大量電力電子元器件。高比例新能源、高比例電力電子元器件使得我國電力系統(tǒng)的特性發(fā)生了很大變化，給電力系統(tǒng)電力電量平衡和安全穩(wěn)定控制運行帶來嚴峻挑戰(zhàn)，給電力系統(tǒng)規(guī)劃和調(diào)度運行工作帶來了新的課題。
一、關(guān)于新型電力系統(tǒng)規(guī)劃和運行面臨的主要問題
電力系統(tǒng)規(guī)劃方面，和過去相比，新型電力系統(tǒng)規(guī)劃在發(fā)展目標、核心邏輯、技術(shù)特征等方面存在顯著差異。過去以同步發(fā)電機組為主要支撐，電源集中可控、系統(tǒng)慣量充足，所以規(guī)劃主要是圍繞滿足需求增長，以安全可靠、經(jīng)濟高效為目標。安全方面，遵循N—1安全準則，關(guān)注網(wǎng)架是否堅強、潮流是否合理，結(jié)構(gòu)是否簡單清晰，是否利于保護配合，是否方便運行調(diào)整。
新型電力系統(tǒng)中風(fēng)光等新能源占比大幅提升，隨著系統(tǒng)容量增大，轉(zhuǎn)動慣量沒有相應(yīng)增加，同時系統(tǒng)中電力電子元器件帶來的弱阻尼、階躍型特征，使系統(tǒng)控制更加復(fù)雜困難，產(chǎn)生系統(tǒng)寬頻振蕩等新型穩(wěn)定問題。在規(guī)劃階段，需要考慮系統(tǒng)具備足夠的靈活性資源和調(diào)節(jié)能力，系統(tǒng)具備較高的安全穩(wěn)定水平和足夠的安全穩(wěn)定控制手段。需要在考慮用電需求增長的同時，考慮用電需求參與系統(tǒng)平衡與控制調(diào)整，逐步構(gòu)建起源網(wǎng)荷儲深度協(xié)同的管理機制和運行體系。需要將儲能、分布式電源、柔性負荷、微電網(wǎng)等都作為重要規(guī)劃元素，規(guī)劃方法也從傳統(tǒng)靜態(tài)分析轉(zhuǎn)向多場景、概率性、時序生產(chǎn)模擬，安全穩(wěn)定控制更依賴快速調(diào)節(jié)與智能防御手段。
電力系統(tǒng)運行方面，高比例新能源和高比例電力電子給電力系統(tǒng)調(diào)度生產(chǎn)運行帶來很大的影響，難點主要表現(xiàn)在電力電量平衡和安全穩(wěn)定控制兩個方面。
對電力電量平衡而言，在新型電力系統(tǒng)條件下，一是電力供應(yīng)和需求預(yù)測難度大為增加。目前，對于風(fēng)光等新能源發(fā)電預(yù)測準確度雖然有很大提高，但是依然有10%~20%的誤差；分布式電源的發(fā)展也對需求預(yù)測準確率帶來很大的影響。二是風(fēng)光可用發(fā)電出力隨機性強、波動性大，發(fā)電能力從最高出力短時間快速下降，甚至到10%以內(nèi)乃至完全停機，從保障供應(yīng)和確保安全考慮，系統(tǒng)不得不提前安排充足的備用容量，并對負荷跟蹤響應(yīng)速度提出較高的保障要求。系統(tǒng)中風(fēng)光比例很高的時候，會帶來極大的挑戰(zhàn)。目前在電力電量平衡工作中，風(fēng)光等新能源一般按照可用裝機的5%~10%左右參與平衡。三是系統(tǒng)電壓控制更加困難。盡管按照接入系統(tǒng)的技術(shù)規(guī)定要求，風(fēng)電和光伏均應(yīng)配置無功補償設(shè)備，但是其波動性對電力系統(tǒng)母線電壓的影響仍不容忽視。系統(tǒng)也應(yīng)根據(jù)各地的實際情況，有針對性地配置無功補償設(shè)備，以確保系統(tǒng)特別是末端節(jié)點的電壓水平與質(zhì)量。四是電力供應(yīng)能力和電力需求水平受氣候氣溫變化的影響更加明顯。隨著市場機制不斷完善，電力市場對地緣政治、經(jīng)濟政策特別是各類“黑犀?！薄盎姨禊Z”等事件的反應(yīng)更加靈敏，對從事電力系統(tǒng)供需平衡的工作人員跨界跨域能力提出了更高的要求。
對安全穩(wěn)定控制而言，一是新能源的發(fā)電特性改變了系統(tǒng)潮流的相對穩(wěn)定性，系統(tǒng)潮流更加復(fù)雜多變，在增加系統(tǒng)潮流控制難度的同時，也增加了繼電保護、安全穩(wěn)定控制裝置的配置配合與整定難度。二是巨量電力電子元器件在同一系統(tǒng)中相互作用，可能激發(fā)出諸如寬頻振蕩等新型系統(tǒng)穩(wěn)定問題。三是需求側(cè)參與系統(tǒng)運行，且數(shù)量巨大，特別是需求與供應(yīng)的直接互動并不必然通過調(diào)度運行管理系統(tǒng)，從而增加了調(diào)度管理對系統(tǒng)變化及其根源把控的難度，為系統(tǒng)穩(wěn)定控制帶來困難。四是新場景新應(yīng)用的新特性在短時間內(nèi)尚未完全體現(xiàn)出來，為電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制帶來不確定性。五是隨著物聯(lián)網(wǎng)、現(xiàn)代通信、大數(shù)據(jù)、大模型、云邊計算和人工智能等新技術(shù)的發(fā)展及其在電力生產(chǎn)運行中的應(yīng)用，對調(diào)度管理人員的業(yè)務(wù)素質(zhì)和專業(yè)水平提出了更高的要求。
在當前和今后較長一段時間內(nèi)，對我國電力供需平衡和電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行態(tài)勢的基本判斷是：
在電力供需平衡方面，隨著新能源發(fā)展，電力裝機總體足夠，但呈現(xiàn)的仍是總體平衡、局部區(qū)域局部時段供應(yīng)緊張的形勢。未來較長一段時期內(nèi)大體也將呈現(xiàn)這樣的特征。主要原因包括，系統(tǒng)中火電、核電等可用基礎(chǔ)保障容量難以滿足高峰負荷需求；風(fēng)光比重增大，出力波動幅度大、變化速度快，系統(tǒng)高速度、大容量調(diào)節(jié)能力不足；煤炭、天然氣等上游市場要素和氣候氣象成為影響電力供需平衡的重要因素；需求側(cè)參與市場管理的力度影響電力供需平衡結(jié)果；分布式有源配電網(wǎng)的波動性，配電側(cè)大容量充換電設(shè)施給地區(qū)配網(wǎng)供電帶來更大的挑戰(zhàn)等等。
在安全穩(wěn)定運行方面，總體上能夠維持較高的穩(wěn)定水平，振蕩事故發(fā)生的概率相對較高，局部可能發(fā)生的停電事故大多由設(shè)備故障引起，且主要發(fā)生在系統(tǒng)薄弱地區(qū)。主要原因包括：我國對電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定一直高度重視，從政府到企業(yè)和社會協(xié)同一致，不計投入，是保證系統(tǒng)性安全的制度基礎(chǔ)；電力系統(tǒng)經(jīng)過多年快速發(fā)展，總體上比較堅強，同時盡管局部地區(qū)新能源比例較高，但是從整體上尚在可控范圍之內(nèi)，是保證系統(tǒng)性安全的物質(zhì)基礎(chǔ)；垂直一體的調(diào)度運行管理在電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行方面卓有成效，是保證系統(tǒng)性安全的體制基礎(chǔ)；結(jié)合豐富的控制經(jīng)驗，及時和善于利用新技術(shù)，很好地改善了電力系統(tǒng)穩(wěn)定控制水平，既有較高的技術(shù)裝備又有熟練掌握技術(shù)的人才隊伍，是保證系統(tǒng)性安全的基礎(chǔ)。
二、關(guān)于新型電力系統(tǒng)規(guī)劃和運行的建議
新型電力系統(tǒng)和傳統(tǒng)電力系統(tǒng)相比，風(fēng)光等新能源以及與之配套的包括電力電子設(shè)備、新型儲能設(shè)施等在系統(tǒng)中占有比例越來越高、其影響越來越突出，從而給系統(tǒng)帶來了新的特性，因而需要一些新的思路來保障電力系統(tǒng)平衡和穩(wěn)定運行。但是作為電力系統(tǒng)，其基本的物理本質(zhì)并沒有發(fā)生變化：一是總體上仍以交流系統(tǒng)為主，保障交流系統(tǒng)運行的安全穩(wěn)定理論與控制手段沒有過時；二是在所有的電氣節(jié)點（回路）上，依舊遵循克希荷夫電流（電壓）定律。因此，無論是電力規(guī)劃還是調(diào)度運行，確保電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)清晰、層次分明，潮流分布有利于調(diào)度控制等基本原則仍應(yīng)堅持。
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除在運行管理上要繼續(xù)堅持調(diào)度垂直管理這一高效體制外，在以下幾個方面，也應(yīng)嚴格遵循：
一是盡量避免在送端聯(lián)網(wǎng)。我國一次能源資源主要集中在西部和北部區(qū)域，都是典型的大送端。在規(guī)劃階段，就要堅持盡可能將大送端分開而不是互聯(lián)，從而降低網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜程度，并避免送端系統(tǒng)相互影響而擴大事故。
二是盡量避免鏈式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。長鏈條結(jié)構(gòu)易發(fā)生系統(tǒng)振蕩事故，這是經(jīng)過無數(shù)事故教訓(xùn)得出的結(jié)論。歐洲電網(wǎng)是典型的鏈式結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)經(jīng)常發(fā)生振蕩。我國也存在這樣的情況，比如川渝電網(wǎng)和華中、華東電網(wǎng)，還有南方電網(wǎng)東西跨越兩千多公里，歷史上都曾多次發(fā)生系統(tǒng)振蕩。
三是避免高低壓電磁環(huán)網(wǎng)運行。嚴格控制并盡量避免高低壓電磁環(huán)網(wǎng)運行，形成結(jié)構(gòu)清晰、合理解耦、互為備用的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，以利于規(guī)劃潮流分布、控制短路電流水平、滿足N—1安全準則、簡化繼電保護配合、有效隔離故障等，保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。
四是大受端要有足夠的有功和無功功率支撐。在大規(guī)模跨區(qū)域輸送電力的背景下，要合理規(guī)劃受端電網(wǎng)的受入比例，在受端電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)一定比例的本地支撐電源，同時要避免送端容量過于集中、送端線路走廊重疊、受電落點過于集中等情形。
五是對于微電網(wǎng)、綠電直聯(lián)以及分布式匯流升壓接入主網(wǎng)等情況，應(yīng)在與主網(wǎng)聯(lián)絡(luò)處加強節(jié)點控制與考核。
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結(jié)合電力系統(tǒng)特性變化，應(yīng)及時調(diào)整改善傳統(tǒng)運行控制手段：
一是改善系統(tǒng)運行方式的分析方法。過去在做系統(tǒng)運行方式潮流分析時，通常只考慮豐枯大小四種典型運行方式，在做安全穩(wěn)定校核時則以可預(yù)想的極端情況作為控制邊界。按照這種思路，當風(fēng)光比例較高時，對于極端情況下考慮風(fēng)光最小出力進行開機安排，這個最小出力一般低于最大出力的10%，甚至更低，因此需要系統(tǒng)安排足夠的備用調(diào)節(jié)容量，難度很大，也不經(jīng)濟?；趯ο到y(tǒng)的全面感知能力，結(jié)合大數(shù)據(jù)分析和AI等新技術(shù)，提高風(fēng)光負荷預(yù)測準確率；科學(xué)調(diào)度儲能設(shè)施，通過優(yōu)化減小新能源發(fā)電波動的范圍，在保障系統(tǒng)安全可靠的前提下降低系統(tǒng)調(diào)節(jié)備用。
對系統(tǒng)穩(wěn)定斷面極限輸電能力控制，按照不同故障類型校核，結(jié)果差異頗大。過去按照最嚴重的故障情況控制輸送容量，盡管能夠確保安全穩(wěn)定水平，卻也降低了通道的利用率，降低了系統(tǒng)整體的效率。結(jié)合大數(shù)據(jù)、AI等新技術(shù)應(yīng)用，根據(jù)不同故障發(fā)生的概率、所需要采取措施和可能造成的影響，動態(tài)計算實時調(diào)整控制水平，能夠在確保系統(tǒng)安全穩(wěn)定的同時，盡可能提高系統(tǒng)輸供電能力和系統(tǒng)整體的經(jīng)濟運行水平。
二是合理規(guī)劃儲能的總量、結(jié)構(gòu)與布局。將儲能作為一種功能設(shè)施，從解決新能源消納的固定思維模式中解耦出來，調(diào)整為服務(wù)于電力系統(tǒng)總體的安全穩(wěn)定與經(jīng)濟運行。因此，應(yīng)從規(guī)劃階段就將其作為一個獨立的能源類型進行規(guī)劃。第一，確定儲能在全國、全區(qū)域和全省的總量需求，及其在各區(qū)域、各省和各地區(qū)的空間分布。第二，結(jié)合各系統(tǒng)的特點，確定儲能應(yīng)配置的類型，長時儲能滿足10小時以上放電需求，中長時儲能滿足4~10小時放電需求，短時儲能滿足4小時以內(nèi)放電需求，并根據(jù)系統(tǒng)需求合理確定各類儲能的容量比例。第三，還要考慮從滿足系統(tǒng)轉(zhuǎn)動慣量需求的角度，綜合確定抽水蓄能、壓縮空氣儲能、飛輪儲能和電化學(xué)儲能等各自比例。
三是合理調(diào)用系統(tǒng)儲能設(shè)施。從發(fā)展歷程看，建設(shè)抽水蓄能的初衷，是為了解決核電只能以恒定負荷發(fā)電而不能靈活參與調(diào)峰的問題；發(fā)展電化學(xué)儲能，也是為了降低或消除風(fēng)光等新能源發(fā)電特性的影響，以提高系統(tǒng)的消納能力。在新型電力系統(tǒng)中，儲能不應(yīng)再被視為輔助設(shè)施，而應(yīng)作為獨立的能源設(shè)施。其基本功能總結(jié)起來有兩個方面：一是有效提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定水平；二是參與電力電量平衡實現(xiàn)削峰填谷，以滿足系統(tǒng)平衡調(diào)節(jié)需求。
本身帶有轉(zhuǎn)動慣量的儲能設(shè)施如抽水蓄能、壓縮空氣儲能等可以顯著提高系統(tǒng)穩(wěn)定水平，采用構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)可以模擬轉(zhuǎn)動慣量，也有助于提高系統(tǒng)安全穩(wěn)定水平。從穩(wěn)定控制的角度看，凡是能夠提高轉(zhuǎn)動慣量的措施，都應(yīng)優(yōu)先考慮。
儲能有效參與電力電量平衡的關(guān)鍵，是要充分認識儲能設(shè)施和一般發(fā)電設(shè)施的統(tǒng)一性。將有調(diào)節(jié)能力的常規(guī)水電拆分，拆分為水庫+水力發(fā)電設(shè)施，其中水庫是常規(guī)水電的儲能部分；同理，火電也可以拆解為儲能的煤場（或儲能的天然氣儲罐）+火力發(fā)電設(shè)施。如果考慮將獨立儲能設(shè)施和一種不可調(diào)節(jié)的發(fā)電設(shè)施組合（如風(fēng)光發(fā)電場、徑流式水電站等），也可以得到同樣的結(jié)構(gòu)。因此，各種電源都具有儲能+發(fā)電的基本結(jié)構(gòu)，具有明顯的統(tǒng)一性。以此為基礎(chǔ)，就可以找到一個統(tǒng)一的思路，建立統(tǒng)一的平衡方法，從而降低高比例風(fēng)光發(fā)電給電力電量平衡工作帶來的影響?？傊?，在將來的平衡工作中，結(jié)合各種能源設(shè)施的統(tǒng)一性特征，努力尋求新的統(tǒng)一的電力電量平衡思路，可以解決好高比例新能源條件下的電力電量平衡問題。
責(zé)任編輯：沈馨蕊
