能源安全格局下新型電力系統(tǒng)發(fā)展戰(zhàn)略框架

　　在資源配置模式方面，采取定量仿真、定性分析、綜合評估等方式，根據(jù)生產(chǎn)運(yùn)行模擬平臺、電力現(xiàn)貨市場仿真平臺的結(jié)果，融合電網(wǎng)形態(tài)及市場形態(tài)數(shù)據(jù)分析，論證形成新型能源體系下電網(wǎng)互濟(jì)模式及相應(yīng)的市場支撐機(jī)制，從而構(gòu)建新型電力系統(tǒng)資源互濟(jì)模式、全國統(tǒng)一電力能源大市場框架相互支撐的大范圍共享互濟(jì)體系。

　　我國能源資源、用電需求具有逆向分布特征，加之新型電力系統(tǒng)中新能源占比提高對系統(tǒng)靈活性提出更高需求，未來電網(wǎng)在全國大范圍內(nèi)的靈活資源共享互濟(jì)需求將進(jìn)一步加大。構(gòu)建全國統(tǒng)一電力市場是實現(xiàn)電力資源大范圍優(yōu)化配置、促進(jìn)新能源高比例消納的重要途徑。在全國統(tǒng)一能源大市場的基礎(chǔ)上，圍繞市場區(qū)域演變路徑，從電網(wǎng)供給安全、運(yùn)行安全維度著手，研究電網(wǎng)大范圍內(nèi)資源共享互濟(jì)的面臨挑戰(zhàn)、解決經(jīng)驗、成熟模式。依托專業(yè)平臺開展仿真，細(xì)致分析未來新型能源體系下的電網(wǎng)形態(tài)與市場格局;統(tǒng)籌電網(wǎng)互濟(jì)模式和市場化機(jī)制設(shè)計，形成新型電力系統(tǒng)資源互濟(jì)模式以及不同尺度范圍的電力市場支撐機(jī)制(見圖5)。

圖5　大范圍資源共享互濟(jì)支撐體系構(gòu)建

　　(三)可調(diào)節(jié)資源互動的安全防御體系

　　在信息物理社會系統(tǒng)框架方面，采用機(jī)理分析和沙盤推演手段，開展極端事件、綜合能源、政策機(jī)制、規(guī)劃運(yùn)行的“時 ? 空 ? 物”要素分析;研究不確定性因素對能源 ? 電力可靠性及經(jīng)濟(jì)性的影響規(guī)律，構(gòu)建覆蓋電力系統(tǒng)運(yùn)行過程，具有多類目標(biāo)、多道防線能力的電力安全主動防御體系。

　　電力與能源、生態(tài)環(huán)境、社會等系統(tǒng)關(guān)系緊密，電力系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的互聯(lián)互通、靈活互補(bǔ)是電力安全防御的關(guān)鍵內(nèi)容。將電力安全防御系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、知識提取、決策支持等能力推廣應(yīng)用到一次能源、環(huán)境、市場等機(jī)制中，實現(xiàn)電力系統(tǒng)與信息系統(tǒng)、廣義物理環(huán)境、社會系統(tǒng)之間的靈活交互，從而將電力系統(tǒng)拓展為信息 ? 物理 ? 社會 ? 能源系統(tǒng)。考慮能源、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、社會、人類行為的協(xié)調(diào)效應(yīng)，突出電力系統(tǒng)安全運(yùn)行需求，分析極端情況下電力系統(tǒng)主動支撐能源安全的“時 ? 空 ? 物”要素并提出應(yīng)對策略;建立多時空尺度、跨領(lǐng)域的綜合研究框架，將多個單一研究領(lǐng)域進(jìn)行有機(jī)整合，形成基于能源 ? 信息 ? 物理 ? 社會系統(tǒng)框架的自適應(yīng)電力安全主動防御體系(見圖6)。

圖6　跨能源電力安全防御體系構(gòu)建

　　(四)新型電力系統(tǒng)安全發(fā)展戰(zhàn)略路徑

　　新型電力系統(tǒng)安全性的提升，需要不同領(lǐng)域的科技進(jìn)步以及交叉融合，也離不開電力系統(tǒng)具體業(yè)務(wù)工作(如規(guī)劃、運(yùn)行、交易、政策)的豐富實踐。從電力安全供應(yīng)、電網(wǎng)安全運(yùn)行維度著手，將極端天氣納入電力系統(tǒng)規(guī)劃與安全運(yùn)行的范圍，開展包括正常情況和極端條件在內(nèi)的多情景分析。以常態(tài)情景下的“長久安全”、極端情景下的“自主可控”為目標(biāo)，綜合極端天氣電力供需應(yīng)急預(yù)警、電網(wǎng)大范圍資源共享互濟(jì)、跨能源電力安全主動防御以及相應(yīng)的支撐體系，形成能源安全格局下新型電力系統(tǒng)發(fā)展戰(zhàn)略路徑(見圖7)。

圖7　新型電力系統(tǒng)發(fā)展戰(zhàn)略路徑構(gòu)建

　　五、結(jié)語

　　本文立足當(dāng)前能源安全格局形勢，對未來新型電力系統(tǒng)的發(fā)展戰(zhàn)略框架進(jìn)行了探析。通過探討能源安全內(nèi)涵與能源轉(zhuǎn)型發(fā)展要素，分析了新型電力系統(tǒng)安全發(fā)展的重要意義;以突破源側(cè)、網(wǎng)側(cè)、負(fù)荷、儲能、市場、技術(shù)六大關(guān)鍵環(huán)節(jié)為切入口，從應(yīng)急預(yù)警、共享互濟(jì)、安全防御3個維度，論證提出了“三大體系+戰(zhàn)略路徑”的新型電力系統(tǒng)安全發(fā)展戰(zhàn)略框架。相關(guān)成果可為我國新型電力系統(tǒng)構(gòu)建，安全穩(wěn)定運(yùn)行理論、方法、機(jī)制的研究與實踐提供參考及借鑒。

　　在“雙碳”目標(biāo)下，我國能源電力綠色轉(zhuǎn)型持續(xù)加速推進(jìn)，新型電力系統(tǒng)的構(gòu)建與發(fā)展需要更多關(guān)注電力供需平衡、應(yīng)急共享互濟(jì)、電力市場穩(wěn)定等安全問題;也需在科學(xué)而明確的戰(zhàn)略研究框架下，針對不同轉(zhuǎn)型階段實現(xiàn)新型電力系統(tǒng)發(fā)展路徑的動態(tài)調(diào)整與多目標(biāo)平衡。立足全局，穩(wěn)步構(gòu)建新型電力安全運(yùn)行體系，支撐能源綠色低碳轉(zhuǎn)型如期實現(xiàn)。

　　本文選自中國工程院院刊《中國工程科學(xué)》2023年第2期

　　作者：湯廣福 ，周靜 ，龐輝 ，林俊杰 ，范征 ，吳亞楠 ，賀之淵 ，馬士聰 ，薛峰 ，周保榮

　　來源：能源安全格局下新型電力系統(tǒng)發(fā)展戰(zhàn)略框架[J].中國工程科學(xué),2023,25(2):79-88.

　　注：本文內(nèi)容呈現(xiàn)略有調(diào)整，若需可查看原文。