构建新型电力系统 主动支撑“双碳”目标

　　8月12～19日，2022国际工程科技发展战略高端论坛暨第七届紫金论电国际学术研讨会在江苏南京举办。研讨会由中国工程院主办，中国工程院能源与矿业工程学部、国网电力科学研究院有限公司(南瑞集团有限公司)等承办，在主论坛以外设9个分论坛。与会专家学者围绕“电力系统主动支撑碳达峰碳中和目标”主题，就新型电力系统构建、电力系统安全运行等领域最新研究成果展开交流，加快推动能源电力科技创新。

电力系统是能源转型主战场，应将系统观念贯穿支撑“双碳”目标全过程

　　2020年9月，我国明确提出力争2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和。我国是世界上最大的能源生产国和消费国，2021年，清洁能源发电装机超过11亿千瓦，占比达47%;年发电量突破3万亿千瓦时，占比达35%，能源结构持续优化。

　　在此次研讨会上，专家学者一致认为，实现碳达峰碳中和是一场深刻的能源变革、技术变革、产业变革和社会变革，能源电力行业既要保障供应安全，满足经济社会发展需要，又要实现全面绿色转型。

　　中国工程院院士、中国工程院院长李晓红表示，能源转型要做好节能提效和兜底应急，要号召社会各界践行绿色低碳理念，大力发展节能技术，做好化石能源兜底应急，在保障经济社会有序运转和能源资源供应安全的前提下，梯次有序推动实现碳达峰碳中和。

　　专家学者一致认为，作为能源转型的主战场和主力军，电力系统需要坚持立足国情、先立后破，统筹发展和安全，将系统观念贯穿支撑碳达峰碳中和目标全过程。必须锚定“双碳”目标，按照安全可靠、经济高效、绿色低碳、创新引领等发展要求，把握好推进能源电力转型的着力点。总体而言，要从两端发力，在电力生产侧实现清洁化，打造深度低碳零碳电力系统;在能源消费侧实施再电气化，建设高度电气化社会。

　　为服务“双碳”目标落实，新型电力系统建设持续推进。中国工程院院士、国网电力科学研究院名誉院长薛禹胜在研讨会上提出：“新型电力系统主动支撑能源转型及‘双碳’任务的优化是典型的复杂问题，涉及多学科、多尺度、高维时变非线性的时空物的动态交互。”

　　在本次紫金论电“复杂系统认识论的探讨”专场活动上，薛禹胜首次发布他的最新研究成果——整体还原论，在传统的、各自成体系的整体论与还原论两种思维模式之间架起一座桥梁。他将这项理论作为认识和研究复杂系统需要具备的科学思维和系统观念，以及开展创新工作所要遵循的根本逻辑。

　　他认为，新型电力系统的“新”在于必须自适应各相关领域中的外部状态和偶然事件中的大量强不确定性、协调大量异型的广域控制措施，以及满足不同领域的多目标优化需求。目前，他正带领团队在能源的信息物理社会系统(CPSSE)框架下开展自适应停电防御系统和生态变革路径优化等科学问题的研究和核心技术攻关。

能源转型引领科技革命和产业变革，能源电力企业要进一步激发创新发展动能

　　当前，能源转型引领着全球新一轮科技革命与产业变革。“双碳”目标下，传统能源产业持续优化升级，清洁发电、电化学储能、新能源汽车、碳捕集利用与封存、生物质能-碳捕集与封存、氢能等新技术新产业快速发展。

　　参加本次研讨会的专家学者普遍认为，能源电力企业要抓住全球科技产业变革历史机遇，进一步激发能源创新发展新动能，瞄准能源领域原创性、引领性、颠覆性技术，推动跨领域、跨学科的协同创新，更好地引领未来全球能源转型变革。

　　专家学者围绕新型电力系统分析与运行控制、面向碳中和能源互联网的先进优化与控制方法、电动交通与电网融合等具体技术课题，开展了充分的交流研讨。

　　国家电力调度控制中心主任李明节在主旨演讲中深度分析了新型电力系统构建高度依赖的仿真技术。他表示，新型电力系统对仿真维度、深度、广度和精度提出了更高要求，同时，高性能计算、云计算、人工智能等信息通信新技术的出现为研发更先进的仿真技术提供了支撑。国家电网积极构建以全维度、全场景、全要素、全过程为特征的新型电力系统仿真体系，以仿真技术引领新型电力系统科学构建。

　　本次研讨会分论坛之一“碳视角下的电力系统规划与运行研讨会”提出，要突破一系列针对源、网、荷、储各个环节的支撑性技术，从规划到运营、从发电侧到用电侧，推动构建功能强大、运行灵活、更有韧性且可持续发展的新型电力系统。

　　中国科学院院士、清华大学教授欧阳明高认为，新能源革命的主体是新能源动力系统和新能源电力系统，二者的共同技术难点和共性核心技术都是储能技术;以储能技术为抓手推动能源转型和新型电力系统建设，是新能源革命的重要技术路径。其中，电化学储能和氢能是最有前景的储能方式。以锂离子电池为主的电化学储能适用于短周期、小规模的场景;氢能适用于长周期、大规模的场景。

　　他表示，基于成本竞争力的储能技术分析表明，电化学储能和氢能在2030年后在多数频域时段具有竞争优势，车网互动分布式储能将具有巨大的应用潜力。2040年，我国电动汽车的电池总容量约为200亿千瓦时，车网互动技术将成为一种新型电网储能方式，相比于固定式储能电站，具有成本低、安全性高的优势。

　　专家学者还在“电动交通与电网融合”分论坛上进一步研讨了“双碳”目标下车网互动技术的进展，分析了电网融合和充电设施的发展现状等。

　持续提升能源电力安全防控能力，守牢电力安全可靠供应底线

　　推动能源转型须以保障能源安全为前提。与会专家纷纷表示，必须全方位强化科技创新，持续提升能源电力安全防控能力。

　　中国工程院院士、湖南大学教授罗安在研讨会上提出，2035年前是新型电力系统的建设期，既要全面加快转型，也要保障转型过程中电力安全可靠供应，同时还要加快颠覆性技术创新，支撑新型电力系统建设需要。

　　他在主旨演讲中介绍了新型配电网智能检测面临的三大技术挑战，以及开环磁调制电流检测和闭环磁调制零磁通检测原理，阐述了高精度、宽量程、宽频带检测的实现过程，并结合芯片化技术重点阐述磁调制检测技术在直流漏电检测、电能质量在线诊断方面的应用。他指出，自主研发智能化传感芯片、处理芯片和微型化检测模组，并应用到智能断路器中，可为精益化管控新能源电源大规模接入配电网提供有效的技术手段。

　　大型电力变压器是电网的核心主设备，数量庞大、分布面广。保障大型电力变压器的安全运行对于新型电力系统建设至关重要。如何尽早识别并有效处理大型电力变压器严重缺陷，是电力行业面对的世界性难题。

　　国网电力科学研究院副院长、总工程师郑玉平带领团队专注攻坚该项难题，此次在研讨会上提出要构建大型电力变压器安全运行三道防线。他提出，建立基于发热、绕组变形、局部放电等缺陷监测的变压器安全运行裕度、短时过载能力的评估方法;掌握严重放电缺陷快速发展至高能量电弧故障的多物理场参量特征规律，提出多参量融合的主动保护方法和基于产气体积、速率、组分等特征的数字式轻瓦斯保护技术。他还提出基于漏磁对称性特征的轻微匝间保护技术，认为该技术可以与现有的变压器保护技术共同构成大型变压器安全运行的第三道防线。

　　美国工程院院士、美国田纳西大学教授刘奕路认为，随着传统同步发电机的退役，保持电网电压支撑强度正成为一个日益严峻的挑战。该问题不能像频率问题那样通过在少数母线上注入功率来解决，而当前的新能源变流器控制方案可能会进一步加剧电压弱支撑问题。

　　她提出，电网电压弱支撑问题是向低碳未来过渡的过程中必须解决的问题，必须尽早识别潜在的薄弱位置并制订相应策略，建议采用传统措施强化电力系统，包括安装同步调相机或者增加输电线路等方式;充分利用新能源并网变流器对电网的支撑能力，通过改进变流器的控制方法和性能参数来提高电网支撑强度。

　　多位专家学者还在“大型电力变压器安全运行与主动保护”分论坛上进一步探讨了大型电力变压器状态监测与主动保护方面的现状、关键技术及发展趋势，提出推动构建在线监测与主动保护统筹的变压器全链条保护与安全运行体系。“新能源发电自组网与运行控制技术”分论坛则研讨了新能源发电组网方案及系统安全稳定性、振荡风险评估和多电源协调控制策略等，以推动新能源发电系统安全稳定和电网主动支撑关键技术的发展和示范应用。（李晓星 叶善堃）