國(guó)家能源局最新統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2022年，全國(guó)可再生能源新增裝機(jī)占比超70%。在“雙碳”目標(biāo)驅(qū)動(dòng)下，未來(lái)我國(guó)電力系統(tǒng)大規(guī)模、高比例可再生能源特征將愈發(fā)明顯。同時(shí)，由于可再生能源電力具有隨機(jī)性、波動(dòng)性和間歇性，使得電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行面臨新挑戰(zhàn)。

如果將電力系統(tǒng)看作是一個(gè)精密的物理器械，其工作、運(yùn)行不僅要靠大齒輪，更需要小齒輪連接才能保持穩(wěn)定。因此，基于數(shù)字化等技術(shù)開(kāi)發(fā)的智能配電用設(shè)備、調(diào)頻調(diào)壓儲(chǔ)能裝置等正是一個(gè)個(gè)“小齒輪”，將改善電網(wǎng)特性，滿足高比例可再生能源電力運(yùn)行所需要的條件，護(hù)航新型電力系統(tǒng)安全運(yùn)行。那么，新型電力系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)給“小齒輪”發(fā)展提出了哪些新要求？相關(guān)企業(yè)將如何參與電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型升級(jí)？帶著這些問(wèn)題，本報(bào)記者近日采訪了深圳市科陸科陸電子科技股份公司技術(shù)專家郭鴻。

柔性輸電、虛擬電廠等

新技術(shù)需求飆升

中國(guó)能源報(bào)：未來(lái)我國(guó)電力系統(tǒng)將發(fā)生哪些變化？需要哪些新技術(shù)支撐？

郭鴻：新型電力系統(tǒng)是以新能源為主導(dǎo)的數(shù)字化電力系統(tǒng)，要達(dá)成這一建設(shè)目標(biāo)，就要在不斷擴(kuò)大新能源消納規(guī)模的同時(shí)，保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，這需要大力發(fā)展數(shù)字化能源、數(shù)字化電網(wǎng)、交直流柔性輸電、能量路由、新型儲(chǔ)能、虛擬電廠等新技術(shù)。

具體而言，未來(lái)電力系統(tǒng)將在發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、用電側(cè)發(fā)生深刻變化。其中，在發(fā)電側(cè)，具有主動(dòng)支撐功能的新能源將逐漸替代傳統(tǒng)化石能源，化石能源將通過(guò)碳捕獲、利用與封存技術(shù)和靈活性改造重新煥發(fā)生命力，最終靠第四代清潔核電技術(shù)或受控核聚變滿足能源供給。

在電網(wǎng)側(cè)，現(xiàn)有輸電變網(wǎng)絡(luò)將向交直流柔性輸電和UPFC（統(tǒng)一潮流控制器）方向衍化，新一代柔性交流輸電裝置功能更強(qiáng)大，性能更優(yōu)越，同時(shí)現(xiàn)有的數(shù)字化智能電網(wǎng)將通過(guò)數(shù)字化孿生進(jìn)化出更高級(jí)的人工智能。

在用電側(cè)，各種形式的虛擬電廠、綜合能源服務(wù)將通過(guò)統(tǒng)一電力市場(chǎng)實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)與用戶負(fù)荷雙向互動(dòng)。新型電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行有賴于靈活調(diào)節(jié)容量建設(shè)，新能源占比必須與靈活調(diào)節(jié)容量增長(zhǎng)規(guī)模相匹配。靈活調(diào)節(jié)容量包括可調(diào)節(jié)電源（水電機(jī)組、火電機(jī)組與核電機(jī)組靈活性改造、抽水蓄能電站）、可調(diào)節(jié)負(fù)荷（虛擬電廠、電制燃料）和新型儲(chǔ)能電站，同時(shí)各種類型的新型儲(chǔ)能以共享儲(chǔ)能、獨(dú)立儲(chǔ)能電站、工商儲(chǔ)能、戶用儲(chǔ)能和移動(dòng)儲(chǔ)能的方式，通過(guò)現(xiàn)貨交易與輔助服務(wù)共同為電力系統(tǒng)提供創(chuàng)新型服務(wù)。

新能源發(fā)展要兼顧

可靠和電網(wǎng)穩(wěn)定

中國(guó)能源報(bào)：與傳統(tǒng)電力系統(tǒng)相比，新型電力系統(tǒng)將有哪些電力電子裝置接入？

郭鴻：與傳統(tǒng)電力系統(tǒng)明顯不同的是，新型電力系統(tǒng)中的火電機(jī)組單機(jī)規(guī)模大，光伏、風(fēng)電單體規(guī)模較小，一個(gè)可再生能源電站要達(dá)到一般火電廠的規(guī)模，需要大量土地安裝大量光伏、風(fēng)電設(shè)備。在這種情況下，海量電力電子裝置將接入電力系統(tǒng)，包括大量IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）、SiC（碳化硅器件）等寬禁帶電力電子器件等，應(yīng)用于光伏逆變器、風(fēng)電變流器、PCS（儲(chǔ)能變流器）、能量路由器、UPFC、可控串補(bǔ)、STATCOM（靜態(tài)同步補(bǔ)償器）、交直流柔性輸電設(shè)備、固態(tài)變壓器、智能開(kāi)關(guān)、儲(chǔ)能級(jí)聯(lián)設(shè)備、V2G（車網(wǎng)互動(dòng)）充電站等。

值得注意的是，海量電力電子裝置使用將改變以往電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定和靜態(tài)穩(wěn)定的理論基礎(chǔ)和物質(zhì)基礎(chǔ)，電網(wǎng)可靠性將面臨巨大挑戰(zhàn)。隨著可再生能源接入電力系統(tǒng)的比例越來(lái)越高，光伏發(fā)電和風(fēng)電要依靠技術(shù)創(chuàng)新保證自身的安全性與可靠性，同時(shí)要依靠主動(dòng)支撐技術(shù)保障電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行，如可通過(guò)虛擬轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、一次調(diào)頻、雙向友好互動(dòng)、電壓源技術(shù)、弱網(wǎng)支撐等方式實(shí)現(xiàn)。

需匹配相應(yīng)的

電力靈活調(diào)節(jié)容量

中國(guó)能源報(bào)：可通過(guò)哪些措施提高可再生能源電力的安全性、可靠性和利用率？

郭鴻：系統(tǒng)地看，新能源的安全性和可靠性與電力系統(tǒng)靈活調(diào)節(jié)電源密切相關(guān)，靈活調(diào)節(jié)電源必然快速增長(zhǎng)。儲(chǔ)能包括抽水蓄能和新型儲(chǔ)能，是電力系統(tǒng)靈活調(diào)節(jié)電源的骨干力量，是實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的剛性需求。其中，新型儲(chǔ)能將成為剛需，在電力系統(tǒng)的占比越來(lái)越大，成為抽水蓄能的重要補(bǔ)充。

目前鋰電池儲(chǔ)能特性優(yōu)良，具有短平快建設(shè)周期等優(yōu)勢(shì)，發(fā)展前景良好。新型儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)鏈必須直面現(xiàn)實(shí)、實(shí)事求是，通過(guò)艱苦卓絕的技術(shù)創(chuàng)新和商業(yè)協(xié)作，解決系統(tǒng)安全、產(chǎn)能規(guī)劃和度電成本等問(wèn)題，避免無(wú)序發(fā)展。同時(shí)，通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新使得儲(chǔ)能電池產(chǎn)品具備高安全、大容量、低成本、長(zhǎng)壽命特征，解決電池?zé)崾Э氐陌踩珕?wèn)題。此外，還要通過(guò)電力輔助服務(wù)創(chuàng)新解決盈利模式不清晰的問(wèn)題，繼續(xù)完善綠電交易，健全統(tǒng)一電力市場(chǎng)交易規(guī)則。

需要明確的是，新型儲(chǔ)能只是電力系統(tǒng)眾多容量調(diào)節(jié)手段之一。隨著新能源占比逐漸增加，電力系統(tǒng)靈活調(diào)節(jié)容量必須與之相適應(yīng)。其中，在發(fā)電側(cè)和電網(wǎng)側(cè)增加可調(diào)節(jié)電源，可通過(guò)火電機(jī)組和核電機(jī)組靈活性改造、抽水蓄能、共享儲(chǔ)能或獨(dú)立儲(chǔ)能電站、儲(chǔ)熱電站等方式實(shí)現(xiàn)；在用電側(cè)增加可調(diào)節(jié)負(fù)荷，可通過(guò)虛擬電廠、聚合儲(chǔ)能、V2G充電站、可調(diào)節(jié)負(fù)載（電制燃料）等方式實(shí)現(xiàn)。

中國(guó)能源報(bào)：貴公司將重點(diǎn)布局哪些領(lǐng)域和技術(shù)？

郭鴻：在智能電表領(lǐng)域，我們參與了國(guó)家電網(wǎng)和南方電網(wǎng)新一代智能電表、智能融合終端和能源控制器的研發(fā)，在數(shù)字化、模塊化、APP化、直流計(jì)量、無(wú)線脈沖檢測(cè)、拓?fù)渥R(shí)別等方向取得了一些成績(jī)，為新型電力系統(tǒng)多場(chǎng)景電能計(jì)量提供了技術(shù)手段和產(chǎn)品裝置。在鋰電池儲(chǔ)能領(lǐng)域，我們致力于百兆瓦和吉瓦級(jí)大型儲(chǔ)能電站系統(tǒng)集成與關(guān)鍵技術(shù)研究與開(kāi)發(fā)，建立了儲(chǔ)能云平臺(tái)，通過(guò)對(duì)電池?cái)?shù)據(jù)和儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)建模與分析，解決儲(chǔ)能系統(tǒng)全壽命周期運(yùn)行的棘手問(wèn)題。

當(dāng)然，要實(shí)現(xiàn)對(duì)新型電力系統(tǒng)的數(shù)字賦能，還有很多工作要做，主要包括：實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能全產(chǎn)業(yè)鏈數(shù)字化轉(zhuǎn)型；實(shí)現(xiàn)智能電表從設(shè)計(jì)到制造全過(guò)程數(shù)字化轉(zhuǎn)型，面向服務(wù)或業(yè)務(wù)建模，通過(guò)數(shù)字化孿生、大數(shù)據(jù)分析和人工智能技術(shù)助力企業(yè)提質(zhì)增效。

新型電力系統(tǒng)技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟成立后，基于公司在大型儲(chǔ)能電站系統(tǒng)集成、儲(chǔ)能輔助火電機(jī)組AGC（自動(dòng)發(fā)電控制）調(diào)頻、儲(chǔ)能BMS（電池管理系統(tǒng)）技術(shù)等方面的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，我們將積極參與新型電力系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，研究吉瓦級(jí)儲(chǔ)能電站系統(tǒng)集成核心技術(shù)，在新型電力系統(tǒng)市場(chǎng)化機(jī)制探索和虛擬電廠示范方面貢獻(xiàn)力量。