一、形態(tài)特征
1、高比例新能源廣泛接入
新型電力系統(tǒng)核心特征在于新能源占據(jù)主導(dǎo)地位，成為主要能源形式。隨著我國碳達(dá)峰與碳中和目標(biāo)的提出，新能源在一次能源消費(fèi)中的比重不斷增加，加速替代化石能源。未來我國電源裝機(jī)規(guī)模將保持平穩(wěn)較快增長，呈現(xiàn)出“風(fēng)光領(lǐng)跑、多源協(xié)調(diào) ” 發(fā)電將是我國發(fā)展最快的電源類型，到 2060 約 60%，發(fā)電量占比之和達(dá)到約 35%。態(tài)勢。在電源總裝機(jī)容量中，陸上風(fēng)電、光伏未來新能源的廣泛接入也將呈現(xiàn)集中式與分布式并舉的態(tài)勢。西北、華北、東北地區(qū)大規(guī)模風(fēng)光基地、西南地區(qū)水電基地、東部沿海地區(qū)海上風(fēng)電基地，以及因地制宜、數(shù)量可觀、就近消納的分布式電源，共同緩解我國資源逆向分布問題。
未來新能源的廣泛接入還將呈現(xiàn)智能靈活、友好并網(wǎng)、高效環(huán)保的特征。通過儲(chǔ)能、交直流組網(wǎng)與多場景融合應(yīng)用提升智能靈活;通過 “風(fēng)光水火儲(chǔ) ”多能互補(bǔ)、集群調(diào)度、氣象大數(shù)據(jù)發(fā)電預(yù)測、廣義虛擬同步技術(shù)，提升友好并網(wǎng)與主動(dòng)支撐性能;通過新型風(fēng)能捕捉與大葉輪、新型光伏電池、數(shù)字智能運(yùn)維、環(huán)保材料提升效率與可靠性;并且構(gòu)建靈活性火電機(jī)組、天然氣與儲(chǔ)氫調(diào)峰電站、儲(chǔ)熱與儲(chǔ)能電站的調(diào)峰電源體系。
2、高彈性電網(wǎng)靈活可靠配置資源
新型電力系統(tǒng)需要解決高比例新能源接入下系統(tǒng)強(qiáng)不確定性(即，隨機(jī)性與波動(dòng)性)與脆弱性問題，充分發(fā)揮電網(wǎng)大范圍資源配置的能力。未來電網(wǎng)將呈現(xiàn)出交直流遠(yuǎn)距離輸電、區(qū)域電網(wǎng)互聯(lián)、主網(wǎng)與微電網(wǎng)互動(dòng)的形態(tài)。
特高壓交直流遠(yuǎn)距離輸電成為重要的清潔能源配置手段。分布式電源按電壓等級分層接入，實(shí)現(xiàn)就地消納與平衡。儲(chǔ)能與需求側(cè)響應(yīng)快速發(fā)展，預(yù)計(jì) 2060 年需求響應(yīng)規(guī)模有望達(dá)到 3.6 億千瓦左右，儲(chǔ)能裝機(jī)將達(dá) 4.2 億千瓦左右，兩者將成為未來電力系統(tǒng)重要的靈活性資源，保障新能源消納和系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。 新一代調(diào)度體系。主要包括:
1) 從傳統(tǒng)的自上而下調(diào)度模式，演變?yōu)?nbsp;“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”全網(wǎng)協(xié)同的調(diào)度模式;
2) 從傳統(tǒng)的個(gè)體經(jīng)驗(yàn)判斷演變?yōu)閿?shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)下 AI 決策的智能調(diào)度;
3) 從單點(diǎn)故障觸發(fā)的被動(dòng)式保護(hù)演變?yōu)殡娏?物聯(lián)網(wǎng)全局感知提前預(yù)防的主動(dòng)防御;
4 ）演變?yōu)殡娏﹄娮优c現(xiàn)代通信相結(jié)合的敏捷響應(yīng)(毫秒級);
5）高彈性電網(wǎng)的核心在于建立全網(wǎng)協(xié)同、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)、主動(dòng)防御、智能決策復(fù)合潮流控制及動(dòng)態(tài)增容等新型電力電子裝置的手段豐富的調(diào)度調(diào)節(jié)資源。
6)從傳統(tǒng)機(jī)電動(dòng)作緩慢響應(yīng)(秒級)調(diào)頻資源不足演變?yōu)榫哂徐`活性電源、儲(chǔ)能、需求側(cè)響應(yīng)、寬頻振蕩抑制；
7)從傳統(tǒng)調(diào)峰高彈性電網(wǎng)的基礎(chǔ)在于建設(shè)萬物互聯(lián)的電力物聯(lián)網(wǎng)?；谖锫?lián)網(wǎng)智能傳感、邊緣計(jì)算融合網(wǎng)關(guān)、智能終端以及安全芯片等感知設(shè)備，實(shí)現(xiàn)全環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)可測可采可傳，且各類終端與設(shè)備即插即用、安全接入、萬物互聯(lián);通過5G/光纖 /物聯(lián)網(wǎng)等現(xiàn)代通訊網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)快速上傳;通過人工智能、大數(shù)據(jù)等先進(jìn)算法，基于云平臺(tái)實(shí)現(xiàn)智能發(fā)電、智能調(diào)度、智能運(yùn)維的全場景與全鏈條智能化。
3、高度電氣化的終端負(fù)荷多元互動(dòng)
未來終端用能結(jié)構(gòu)中，電氣化水平持續(xù)提升，電能逐步成為最主要的能源消費(fèi)品種。根據(jù)有關(guān)機(jī)構(gòu)預(yù)測， 2025 費(fèi)中的主導(dǎo)地位，電能占終端能源消費(fèi)比重在 2035 年和 2060 年有望分 別達(dá)到約 45%和 70%。圍繞著滿足人民對美好生活的向往，電能替代、電動(dòng)汽車、清潔供暖、屋頂光伏、家用儲(chǔ)能設(shè)備及智能家居的廣泛應(yīng)用使用電負(fù)荷朝著多元化方向發(fā)展。
在能源互聯(lián)網(wǎng)背景下，既是消費(fèi)者，又是生產(chǎn)者的全新模式改變著能源電力服務(wù)形態(tài)，需求側(cè)響應(yīng)、虛擬電廠及分布式交易越來越多成為用戶的新選擇。在能源互聯(lián)網(wǎng)新消費(fèi)下，除了普遍服務(wù)外，綠色電力、定制化服務(wù)、優(yōu)質(zhì)供電、精準(zhǔn)計(jì)量、電力大數(shù)據(jù)增值服務(wù)成為用戶的新需求。
4、基礎(chǔ)設(shè)施多網(wǎng)融合數(shù)字賦能
我國正在建設(shè)的能源互聯(lián)網(wǎng)是推動(dòng)能源革命的技術(shù)路徑。在物理層，能源互聯(lián)網(wǎng)需要建設(shè)以新一代電力系統(tǒng)為基礎(chǔ)，與天然氣、交通、建筑等多個(gè)領(lǐng)域互聯(lián)互通的綜合能源網(wǎng)絡(luò)。
在生產(chǎn)側(cè)，多品種能源需要結(jié)合各自特點(diǎn)，發(fā)揮所長，進(jìn)行互聯(lián)互通，優(yōu)勢互補(bǔ);在傳輸側(cè)，智能電網(wǎng)與熱力管網(wǎng)、天然氣管網(wǎng)、交通網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行互聯(lián)互通，協(xié)同調(diào)度;
在消費(fèi)側(cè)，電冷熱氣水進(jìn)行綜合能源供應(yīng)。電力物聯(lián)網(wǎng)成為網(wǎng)絡(luò)安全的重點(diǎn)環(huán)節(jié)。建設(shè) “安全芯片 - 終端認(rèn)證 -數(shù)據(jù)可信 -網(wǎng)絡(luò)加密 -應(yīng)用密鑰 ”在信息層，電力網(wǎng)絡(luò)逐步與現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)融合，共同構(gòu)建信息物理社會(huì)的主動(dòng)式全域網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)體系，打造全息全景感知、信息高效處理、數(shù)據(jù)數(shù)字安全、應(yīng)用便捷靈活的開放安全物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。
在數(shù)據(jù)層，電力行業(yè)進(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)型，建設(shè)具有活力的電力數(shù)字生態(tài)。電力大數(shù)據(jù)服務(wù)社會(huì)治理與經(jīng)濟(jì)發(fā)展，數(shù)字電網(wǎng)平臺(tái)賦能，培育新型電力數(shù)字產(chǎn)業(yè);對接工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，服務(wù)數(shù)字政府和智慧城市;對接能源價(jià)值鏈各環(huán)節(jié)資源，發(fā)揮企業(yè)間的互利共生優(yōu)勢，構(gòu)建產(chǎn)業(yè)鏈合作平臺(tái)與新能源電力生態(tài)。
總的來說，未來新型電力系統(tǒng)的核心特征是新能源占主體地位。同時(shí)圍繞著滿足人民對美好生活的向往，電動(dòng)汽車、清潔供暖、屋頂光伏、家用儲(chǔ)能、智能家居以及電能替代的廣泛應(yīng)用，使得用電負(fù)荷朝著多元化方向發(fā)展。面對源荷兩端重大變化，電網(wǎng)功能與形態(tài)的也需要進(jìn)行深刻的變革。為推動(dòng)能源革命戰(zhàn)略，落實(shí) 2030 年碳達(dá)峰和 2060 建“清潔低碳、安全高效 ” 新型電力系統(tǒng)。這一歷史任務(wù)意義重大。
二、使命與挑戰(zhàn)
欲帶皇冠，必承其重，欲握玫瑰，必承其痛。承載著黨與國家厚望的新型電力系統(tǒng)不僅是歷史使命，而且也是重大挑戰(zhàn)。現(xiàn)有電力系統(tǒng)并不能簡單的能源系統(tǒng)，建設(shè)適應(yīng)高比例新能源廣泛接入的地以線性發(fā)展方式演變到更高階段的新型電力系統(tǒng)，二者存在較大的差異性。歸納總結(jié)本質(zhì)性的技術(shù)，其演變過程為三點(diǎn):
(一)從現(xiàn)有電力系統(tǒng)邁向新型電力系統(tǒng)的技術(shù)演變推演
1、從確定性系統(tǒng)演變?yōu)閺?qiáng)不確定性系統(tǒng)
首先，電源端具有強(qiáng)不確定性。我國電源結(jié)構(gòu)將從傳統(tǒng)火電機(jī)組為主導(dǎo)，逐步演變?yōu)槲磥淼男履茉礄C(jī)組為主導(dǎo)。未來風(fēng)電和光伏發(fā)電的裝機(jī)容量將呈現(xiàn)持續(xù)上升趨勢，預(yù)計(jì) 2060 年兩者裝機(jī)容量占比之和達(dá)到約 60%，發(fā)電 量占比之和達(dá)到約 35%。現(xiàn)有常規(guī)火電、水電或者核電出力呈現(xiàn)一定的規(guī)律性和可控性;而風(fēng)電與光伏等新能源出力具有多時(shí)空的強(qiáng)不確定性和不可控性。
其次，負(fù)荷端具有強(qiáng)不確定性。未來，電能逐步成為最主要的能源消費(fèi)年后電力將取代煤炭在終端能源消費(fèi)中的主導(dǎo)地位?，F(xiàn)有電力負(fù)荷變化相對有規(guī)律，整個(gè)電力系統(tǒng)的運(yùn)行方式相對固定，例如在電力系統(tǒng)規(guī)劃時(shí)，只需要選取不同季節(jié)的典型日或時(shí)的負(fù)荷曲線便可以進(jìn)行預(yù)測。而高度電氣化下負(fù)荷結(jié)構(gòu)多元化，電動(dòng)汽車充電與電供暖等用電行為的時(shí)空隨機(jī)分布，以及用戶側(cè)的有源化特征凸顯，都會(huì)加劇負(fù)荷的不可預(yù)見性。目前，我國電網(wǎng)負(fù)荷的峰谷差正在逐漸加大。
再次，電力潮流具有強(qiáng)不確定性。在較少新能源并網(wǎng)時(shí)，由于負(fù)荷變相對有規(guī)律，傳統(tǒng)電力系統(tǒng) “源隨荷走”的運(yùn)行方式相對固定。而在高比新能源電力系統(tǒng)中，由于在源端和荷端存在較大的不確定性，電力系統(tǒng)運(yùn)行的 “邊界條件 ”將更加多樣化。輸電網(wǎng)的聯(lián)絡(luò)線潮流可能跟隨新能源的出力波動(dòng)而大幅變動(dòng)(甚至雙向流動(dòng))，配電網(wǎng)的分布式新能源與虛擬電廠也會(huì)改變電力潮流。
2、從機(jī)電裝備主導(dǎo)向電力電子裝備主導(dǎo)的演變
新能源的并網(wǎng)、傳輸和消納在源 -網(wǎng)-荷端引入了更多電力電子裝備，電力系統(tǒng)呈現(xiàn)顯著的電力電子化趨勢問題。因此，電力系統(tǒng)基本特性將由旋轉(zhuǎn)電機(jī)主導(dǎo)的機(jī)電穩(wěn)態(tài)過程為主演變?yōu)殡娏﹄娮友b備的電磁暫態(tài)過程為主?，F(xiàn)有火電、水電等傳統(tǒng)機(jī)組采用同步電機(jī)，具有較強(qiáng)的機(jī)械慣性，因此，電力系統(tǒng)具有較大的時(shí)間常數(shù)(秒 -分鐘級)，系統(tǒng)頻率以工頻(五十赫茲)為主。而電力電子裝置具有低慣性、低短路容量、弱抗擾性和多時(shí)間尺度響應(yīng)特性，導(dǎo)致電力電子化電力系統(tǒng)時(shí)間常數(shù)更小(毫秒級)、頻域更寬(幾百赫茲)、安全域更復(fù)雜。在多種擾動(dòng)情形下系統(tǒng)的機(jī)電暫態(tài)和電磁振蕩等多重因素交互影響，例如，目前新能源基地出現(xiàn)的暫態(tài)電壓支撐不足、風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)的高 /低電壓穿越停機(jī)脫網(wǎng)、寬頻振蕩、多饋入直流換相失敗等都 是電力電子化系統(tǒng)的具體表現(xiàn)。
3、從單一電力系統(tǒng)向綜合能源系統(tǒng)演變
能源互聯(lián)網(wǎng)需要建設(shè)以新能源電力系統(tǒng)為基礎(chǔ)，與天然氣、交通、建筑等多個(gè)領(lǐng)域互聯(lián)互通的綜合能源網(wǎng)絡(luò)。因此，現(xiàn)有的電力系統(tǒng)將與熱力管網(wǎng)、天然氣管網(wǎng)、交通網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行互聯(lián)互通，構(gòu)成綜合能源系統(tǒng)。而且，天然氣與氫能源的儲(chǔ)備與傳輸將與電力系統(tǒng)深度融合，發(fā)揮重要的調(diào)峰作用。
(二)現(xiàn)有電力系統(tǒng)技術(shù)體系的不足
在現(xiàn)有技術(shù)條件下，新能源出力不確定性強(qiáng)，具有隨機(jī)性、波動(dòng)性、反調(diào)峰特點(diǎn)， “極熱無風(fēng) ”、“晚峰無光 ”、 “大裝機(jī)、小電量 ”成為行業(yè)弊端。從現(xiàn)有電力系統(tǒng)向新型電力系統(tǒng)演變，將會(huì)面臨重要的技術(shù)挑戰(zhàn)，現(xiàn)有技術(shù)體系還不足以支撐未來新型電力系統(tǒng)的建設(shè)，主要不足體現(xiàn)在:
(1)電源和電網(wǎng)規(guī)劃統(tǒng)籌協(xié)調(diào)不夠。送端配套電源建設(shè)滯后和受端電網(wǎng)承載能力不足。電網(wǎng)結(jié)構(gòu)尚不能完全滿足大范圍資源配置以及分布式廣泛接入的需要。
(2)電力系統(tǒng)平衡能力嚴(yán)重不足。新能源機(jī)組尚不具備與傳統(tǒng)電源機(jī)組相當(dāng)?shù)碾娋W(wǎng)安全穩(wěn)定支撐能力，耐受電網(wǎng)擾動(dòng)能力較低?，F(xiàn)有火電靈活性改造和抽水蓄能的電源靈活調(diào)節(jié)能力不足，無法完全滿足與高比例新能源接入情況下的系統(tǒng)調(diào)峰調(diào)頻需求。
(3)電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)控制能力不足。系統(tǒng)運(yùn)行中已經(jīng)出現(xiàn)了動(dòng)態(tài)無功支撐不足、頻率調(diào)節(jié)和穩(wěn)定不足、短路電流超標(biāo)、傳統(tǒng)同步穩(wěn)定和新形態(tài)穩(wěn)定交織等安全問題。此外，大量新興的分布式發(fā)電的 “弱調(diào)度 ”或“無調(diào)度 ” 特點(diǎn)，導(dǎo)致電力系統(tǒng)協(xié)調(diào)運(yùn)行控制難度持續(xù)增大。由于 “數(shù)據(jù)煙囪 ”，貫 通“發(fā)電-電網(wǎng)-用戶”度體系的基礎(chǔ)還沒有完全建立。
(4）電力裝備支撐能力不足。面向新型電力系統(tǒng)電力電子化的特性，現(xiàn)有輸變電設(shè)備的適應(yīng)性亟需升級，需要向更敏捷、更智能、更高承載能力方向發(fā)展。特別是現(xiàn)有電力系統(tǒng)用電力電子器件過載承受能力低，在物理上決定了裝備與系統(tǒng)的脆弱性，急需提升器件水平。此外，大容量儲(chǔ)能系統(tǒng)的實(shí)用化水平亟需提高，成本、安全和效率仍是儲(chǔ)能大規(guī)模推廣的主要障礙。
(5)電力系統(tǒng)基礎(chǔ)理論體系亟需提升。傳統(tǒng)電力系統(tǒng)技術(shù)體系不適應(yīng)大規(guī)模新能源和電力電子裝備發(fā)展的問題逐步顯現(xiàn)。在規(guī)劃層面，電力電量平衡以及容量充裕度的概念與方法應(yīng)由目前確定性的思路向概率性的思路轉(zhuǎn)化。在運(yùn)行層面，需要深入掌握電力電子動(dòng)態(tài)特性，提高復(fù)雜環(huán)境下的系統(tǒng)分析手段。
習(xí)近平總書記在 2018 年 5 月 28日的中國科學(xué)院第十九次院士大會(huì)和中國工程院第十四次院士大會(huì)上講到， “創(chuàng)新從來都是九死一生，但我們 必須有‘亦余心之所善兮，雖九死其猶未悔 ’的豪情“。科技創(chuàng)新是構(gòu)建清潔低碳安全高效的能源體系、構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的科學(xué)道路和必然選擇。
三、技術(shù)路徑
科技創(chuàng)新是構(gòu)建清潔低碳安全高效的能源體系、構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的科學(xué)道路和必然選擇。
當(dāng)前，科技革命和產(chǎn)業(yè)變革日新月異，能源互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字能源、電力物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域向縱深發(fā)展。以可再生能源發(fā)電、分布式電源、微電網(wǎng)、儲(chǔ)能、電動(dòng)汽車為代表的能源生產(chǎn)消費(fèi)技術(shù)正在加速傳統(tǒng)電力行業(yè)向新能源電力系統(tǒng)演變;以大數(shù)據(jù)、云平臺(tái)、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)通訊、人工智能、區(qū)塊鏈等為代表的數(shù)字互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)正在推動(dòng)全球工業(yè)經(jīng)濟(jì)向數(shù)字經(jīng)濟(jì)演變;以電力電子、智能傳感、超導(dǎo)及石墨烯材料為代表的裝備制造技術(shù)層出不窮。因此，隨著各種新型技術(shù)和開發(fā)利用方式的不斷涌現(xiàn)，新能源電力系統(tǒng)裝備技術(shù)面臨著不斷創(chuàng)新突破的可能和重大需求。為構(gòu)建具備 “高度電氣化的負(fù)荷多元互動(dòng)、基礎(chǔ)設(shè)施多網(wǎng)融合數(shù)字賦能 ”特征的新型電 力系統(tǒng)，應(yīng)建立多學(xué)科融合下的多維立體化的科學(xué)技術(shù)體系。
(一)智能發(fā)電環(huán)節(jié)
主要方向是圍繞高比例新能源接入，構(gòu)建合理高比例新能源廣泛接入、高彈性電網(wǎng)靈活可靠配置資源、的調(diào)峰電源體系。新能源機(jī)組應(yīng)具備智能靈活、友好并網(wǎng)、高效環(huán)保的特點(diǎn)，調(diào)峰電源具備靈活機(jī)動(dòng)、深度調(diào)峰、快速啟停能力。
風(fēng)電:發(fā)展大葉輪、高效率、電網(wǎng)友好型風(fēng)機(jī);研究具備抗擾性、自適應(yīng)并網(wǎng)與主動(dòng)支撐功能的并網(wǎng)變流器技術(shù)及應(yīng)用;發(fā)展海上風(fēng)電技術(shù);發(fā)展低速風(fēng)電與高空風(fēng)電，集中式與分散式風(fēng)電并舉，使得不同地理環(huán)境的風(fēng)能資源都得到了利用;陸上風(fēng)電與海上風(fēng)電進(jìn)入智能化運(yùn)維階段。
光伏與光熱:推廣普及高效電池技術(shù)和工藝，提高晶硅電池效率;研制具備抗擾性、自適應(yīng)并網(wǎng)與主動(dòng)支撐功能的并網(wǎng)變流器技術(shù)及應(yīng)用;發(fā)展儲(chǔ)熱介質(zhì)技術(shù)，逐步推進(jìn)太陽能熱發(fā)電向高效率、低成本、高可靠性發(fā)展。
水電及抽水蓄能:提升水泵水輪機(jī)水力穩(wěn)定性和魚友型水輪機(jī);發(fā)展超高水頭、超低水頭水輪機(jī)設(shè)計(jì)理論和水電設(shè)備監(jiān)測與智能診斷技術(shù);對現(xiàn)有水電站增加抽水蓄能功能。
調(diào)峰電源。構(gòu)建靈活性火電、抽水蓄能、天然氣調(diào)峰電站、儲(chǔ)氫調(diào)峰電站、儲(chǔ)能電站、虛擬電廠等調(diào)峰電源體系;提升調(diào)峰機(jī)組的靈活性、深度調(diào)峰、快速啟停能力;結(jié)合儲(chǔ)能提升新能源機(jī)組的可調(diào)度性和調(diào)峰機(jī)組的功率調(diào)節(jié)速率。
碳捕獲與封存或使用技術(shù)。碳中性燃料技術(shù)。利用清潔能源生產(chǎn)碳中性氣體和液體燃料，包括氫、氨和烴類載體等?？梢蚤L期儲(chǔ)存電力和運(yùn)輸燃料，也可用于發(fā)電，尤其是調(diào)峰電廠。更長遠(yuǎn)的還有微型反應(yīng)堆和核聚變技術(shù)。
(二)智能電網(wǎng)環(huán)節(jié)
主要方向是建設(shè)高彈性電網(wǎng)，充分發(fā)揮電網(wǎng)大范圍資源配置的能力，包括:構(gòu)建交直流遠(yuǎn)距離輸電、區(qū)域互聯(lián)、主網(wǎng)與微網(wǎng)互動(dòng)的形態(tài);不斷完善新三道防線，建立全網(wǎng)協(xié)同、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)、主動(dòng)防御、智能決策的新一代調(diào)度體系。 特高壓輸電。開展卡脖子裝備的國產(chǎn)化研究進(jìn)程;掌握特殊環(huán)境下特高壓技術(shù)，推動(dòng)全國不同氣候、環(huán)境條件的地區(qū)的電網(wǎng)廣泛互聯(lián);開展先進(jìn)傳感、無人機(jī)與人工智能對特高壓線路與裝備的智能運(yùn)維、故障診斷研究，提高運(yùn)行可靠性與效率。
柔性直流輸電。開展使用架空線的柔性直流輸電工程應(yīng)用技術(shù)實(shí)踐;開展直流限流器、直流潮流控制器等新型裝備技術(shù)研究與應(yīng)用;完成海上平臺(tái)的緊湊化換流閥研究與應(yīng)用;開展基于寬禁帶器件 /電力專用硅基器件的柔 性直流關(guān)鍵設(shè)備研制與應(yīng)用。
靈活交流輸電。開展超大容量兼?zhèn)涑绷骺刂婆c短路電流限制的功能復(fù)合型裝備研究與應(yīng)用;開展動(dòng)態(tài)增容線路技術(shù)、基于超導(dǎo)或碳纖維新材料的輸電技術(shù)研究和應(yīng)用;基于寬禁帶器件 /電力專用硅基器件的 FACTs 新型裝 備研究與應(yīng)用。
交直流配電網(wǎng)。微電網(wǎng) /“源-網(wǎng)-荷-儲(chǔ)”微能源網(wǎng)成為未來終端能源供應(yīng)的重要形態(tài)，不僅可以實(shí)現(xiàn)自洽自治，提高供電可靠性，而且能夠?qū)χ骶W(wǎng)提供支撐;構(gòu)建相協(xié)調(diào)的區(qū)域性分布式發(fā)電群控群調(diào)系統(tǒng);完成基于電力物聯(lián)網(wǎng)的配電自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè);開展能源(電力)路由器、故障自愈拓?fù)渲貥?gòu)的電力電子軟開關(guān)等新型裝備研究與應(yīng)用。
智能調(diào)度。近期豐富 “三道防線 ”，結(jié)合電力電子、智能傳感、 5G/光纖通信與人工智能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)快速可靠的繼電保護(hù)、精準(zhǔn)穩(wěn)控裝置和網(wǎng)荷互動(dòng)微網(wǎng)支撐的失步解列措施。中長期構(gòu)建新一代全網(wǎng)協(xié)同、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)、智能決策、主動(dòng)防御的智能調(diào)度體系。建設(shè)超大規(guī)模全電磁暫態(tài)仿真系統(tǒng);開展人工智能等先進(jìn)算法的深化研究與應(yīng)用;開展基于物聯(lián)網(wǎng)與 5G 的電網(wǎng) 控制保護(hù)及調(diào)度運(yùn)行的關(guān)鍵裝備研制與應(yīng)用。
(三)智能用電環(huán)節(jié)
主要方向是實(shí)現(xiàn)高度電氣化負(fù)荷多元互動(dòng)，并且挖掘用戶側(cè)潛力，通過互聯(lián)網(wǎng)聚合下的用戶互動(dòng)與需求響應(yīng)，提升系統(tǒng)效率。微電網(wǎng)與分布式電源取得長足進(jìn)展，成為綜合能源供應(yīng)的重要支撐。普遍推廣;建筑的終端能源消費(fèi)中，電能占比逐步提高。
綜合能源供應(yīng)。工業(yè)園區(qū)與公共建筑成為開展綜合能源服務(wù)的重點(diǎn)對象;節(jié)能綠色建筑。光伏建筑一體化、可再生能源建筑及(近)零能耗建筑終端能源生產(chǎn)者與消費(fèi)者結(jié)合緊密。需求響應(yīng)激勵(lì)政策清晰，虛擬電廠商業(yè)模式成立，而且用戶側(cè)儲(chǔ)能與分布式光伏的普及促進(jìn)虛擬電廠的技術(shù)進(jìn)步。
車網(wǎng)融合。電動(dòng)汽車及氫能源汽車全面替代傳統(tǒng)能源汽車，交通領(lǐng)域形態(tài)發(fā)生根本性變化，具備顯著的清潔化、互動(dòng)化、智能化特征。能源互聯(lián)網(wǎng)車樁網(wǎng)互動(dòng)模式普及。
電能質(zhì)量。開展儲(chǔ)能型、綜合型電能質(zhì)量裝置研究及應(yīng)用，有效解決大規(guī)模聯(lián)網(wǎng)、復(fù)雜電網(wǎng)形式、大功率非線性負(fù)荷等對電網(wǎng)提出的新問題和挑戰(zhàn)。
(四)儲(chǔ)能
發(fā)展抽水蓄能、壓縮空氣儲(chǔ)能、儲(chǔ)氫、儲(chǔ)熱等跨季的長時(shí)間尺度儲(chǔ)能技術(shù);發(fā)展電池儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能、小型空氣儲(chǔ)能等短時(shí)間尺度儲(chǔ)能技術(shù);發(fā)展固態(tài)電池、鋰硫電池、金屬空氣等新體系電池技術(shù);發(fā)展儲(chǔ)能在大規(guī)模新能源基地和微電網(wǎng)及用戶側(cè)的廣泛應(yīng)用;促進(jìn)長壽命、低成本、高可靠性各類儲(chǔ)能成為我國能源系統(tǒng)的重要調(diào)節(jié)手段。
(五)電力數(shù)字化
建設(shè)能源互聯(lián)網(wǎng)數(shù)字化技術(shù)體系，持續(xù)進(jìn)行能源數(shù)字新基建，奠定數(shù)字化基礎(chǔ)。重點(diǎn)加強(qiáng) “卡脖子”高端芯片、智能傳感、邊緣計(jì)算、區(qū)塊鏈和人工智能算法等關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)。開展國產(chǎn)化芯片以及智能傳感器研制及大規(guī)模上線，全面覆蓋能源應(yīng)用各個(gè)場景，實(shí)現(xiàn)終端泛在接入;開展量子通信研究與應(yīng)用，基于光纖、 5G 與北斗衛(wèi)星等建設(shè) “空天地海 ”一體化通信網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)能源場景全覆蓋與網(wǎng)絡(luò)快速傳輸;打通行業(yè)數(shù)據(jù)壁壘，深度實(shí)現(xiàn)云端智能管控;構(gòu)建以全息感知的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)、開放共享的知識(shí)體系、融合創(chuàng)新的智慧應(yīng)用為特征的能源人工智能架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)共享高效利用;研發(fā)自主可控的國產(chǎn)化行業(yè)操作系統(tǒng)。
（來源：洛奇馬的能源轉(zhuǎn)型日記 ）
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