新型电力系统100问

　　2）新型灵活性平衡体系亟待构建。对于新型电力系统，一方面不仅需要保障电力电量平衡，还需要具备充裕的灵活调节性以应对新能源发电的强随机性与波动性；另一方面受限于我国资源禀赋特征，现有电力系统结构形态与平衡机制难以支撑更高比例的新能源并网消纳，亟需构建适应新型电力系统的灵活性平衡体系。3）电力调度机制强调“低碳性”。新型电力系统引入了低碳目标，而目前的调度策略以公平、经济、节能为目标，均未考虑对于各类低碳电源的调度问题。因此，需要计及经济-安全-绿色的综合效益和源网荷储各环节的低碳要素，构建新型、科学、高效的“低碳电力调度”方式。（2）复杂安全机理。1）电网运行难度增加，更难保障电力供应。一方面，在全球气候变化、可再生能源大规模开发背景下，新能源资源禀赋长期演化过程存在不确定性，给资源禀赋评估和规划带来重大挑战；同时风光发电“靠天吃饭”特征愈发明显，电力支撑能力不足，影响供电可靠性——尤其是随着全球变暖、气候异常加剧，极端天气事件频发、强发，风光发电出力极不稳定甚至停机，加大了电网供需失衡风险，推高供电保障成本。另一方面，新型电力系统中电网不仅承担电能传输的作用，而且将更多地承担电能互济、备用共享的职能——电动汽车、分布式储能、需求响应在需求侧不断普及，形成电力产消者，局部配电网将会发生潮流反转，向主网倒送功率，使得电网安全运行分析进一步复杂化。2）电力系统安全稳定风险增大。风光发电大规模替代常规机组将使系统总体有效惯量减小，抗扰动能力降低，电网承受较大潮流波动压力，频率控制难度加大；电压调节能力下降，高比例新能源接入地区的电压控制困难，高比例受电地区的动态无功支撑能力不足；风光发电机组具有电力电子装备普遍存在的脆弱性，面对频率、电压波动容易大规模脱网，引发严重的连锁故障，导致大面积停电的风险增加；同步电源占比下降、电力电子设备支撑能力不足导致宽频振荡；新能源的控制方式与电力电子设备的电磁暂态过程对同步电机转子运动产生深刻影响，功角稳定问题更为复杂，电力系统呈现多失稳模式耦合的复杂特性。3）新型系统控制理论尚未建成。随着新能源占比的不断提高，新能源通过电力电子设备并网，电网呈现交直流混联态势，涌现多样化的电力电子接口新型负荷与储能设备，新型电力系统的源网荷储全环节都将呈现高度电力电子化的趋势——“双高”使其暂态特性与电压稳定难以用经典理论解释与分析。此外，新型电力系统中电力电子装置具有海量、碎片化、分布式的并网特点，但同时具有快速响应能力，控制策略多样化，迫切需要构建适应高比例电力电子化形态的电力系统稳定分析新理论与协同控制新技术。（3）成本疏导机制。1）能源主体利益及价格机制尚未完善。新能源成为主体，将改变传统发电市场格局。一方面，新型电力系统的新能源占比较高，新能源普遍具有近零的低运行成本，导致电力系统具有低边际成本的特点；同时由于新能源存在间歇性与不确定性的特点，需要更高的调频、备用、容量等需求，导致电力系统具有更高的系统成本特性。另一方面，现有90%的在运煤电装机容量投产不满20年，新能源的规模化并网将导致煤电、气电等化石能源发电利用效率降低，亟需研究完善传统发电企业提供电力辅助服务的成本回收机制和盈利模式。2）用能总成本提升。海上风电、光热等发电成本目前仍较高，新能源接入及跨区调剂需要加大电网投资，还需配套相当规模的调节性电源和兜底保障电源，国内外研究表明，新能源电量渗透率超过15%以后，系统成本将进入快速增长的临界点，未来新能源场站成本下降很难完全对冲消纳新能源所引起的系统成本上升，系统成本显著增加且疏导困难，必然影响全社会用能成本。3）电力市场建设有待深入。目前的市场建设仍存在诸多问题：①跨区跨省交易机制尚不完善，省间省内市场衔接差，难以充分消纳新能源，电力资源优化的范围较小；②缺乏适应新型电力系统转型和新型市场主体的市场机制，新型市场主体参与度低，电力资源优化的广度有限；③缺乏支持源网荷储互动的市场机制，新型电力系统各环节中的多种市场主体难以灵活参与市场，电力资源优化的深度不足。