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截至2020年底，我國風電裝機2.81億千瓦、光伏發電裝機2.53億千瓦，合計達5.34億千瓦。要實現碳達峰、碳中和目標，到2030年我國風電、太陽能發電總裝機容量將達到12億千瓦以上，這意味著風電、太陽能發電裝機還將至少增加6.66億千瓦。為此，近日召開的中央財經委員會第九次會議提出，實施可再生能源替代行動，深化電力體制改革，構建以新能源為主體的新型電力系統，這為推動能源電力轉型發展指明了方向。

在能(neng)源(yuan)革命(ming)和數(shu)字革命(ming)相(xiang)融并(bing)進(jin)，以及碳(tan)達峰、碳(tan)中(zhong)和目(mu)標(biao)的(de)(de)大背(bei)景下，能(neng)源(yuan)電(dian)力行(xing)業(ye)正發(fa)(fa)生前(qian)所未有的(de)(de)變化。以安全可靠、清潔經濟、智慧開放、可持(chi)續(xu)發(fa)(fa)展(zhan)(zhan)(zhan)的(de)(de)能(neng)源(yuan)節(jie)約(yue)型(xing)社(she)會為目(mu)標(biao)，以高(gao)滲透(tou)率的(de)(de)可再生能(neng)源(yuan)、高(gao)比例的(de)(de)電(dian)力電(dian)子設備、高(gao)速增(zeng)(zeng)長(chang)的(de)(de)直流負荷“三高(gao)”為主要(yao)特征的(de)(de)新一代(dai)電(dian)力系(xi)統正在逐步(bu)形成。特別(bie)值得關(guan)注的(de)(de)是(shi)，碳(tan)中(zhong)和將(jiang)加(jia)速電(dian)力增(zeng)(zeng)長(chang)零碳(tan)化進(jin)程，發(fa)(fa)展(zhan)(zhan)(zhan)清潔和循環經濟，更需要(yao)堅強大電(dian)網和智能(neng)配電(dian)系(xi)統協同發(fa)(fa)展(zhan)(zhan)(zhan)，相(xiang)得益彰，逐步(bu)向(xiang)綜合能(neng)源(yuan)系(xi)統演(yan)化。

當(dang)前，我國已成為世界級的(de)(de)能(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)和消費大國，形成了(le)煤炭(tan)、電力(li)、石油(you)、天然氣、新能(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)、可(ke)再生(sheng)(sheng)(sheng)能(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)全面發(fa)(fa)展(zhan)的(de)(de)能(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)供(gong)給體系(xi)，能(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)事業發(fa)(fa)展(zhan)取得(de)舉(ju)世矚目的(de)(de)成就(jiu)(jiu)，但過去粗(cu)獷式能(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)發(fa)(fa)展(zhan)導致(zhi)的(de)(de)生(sheng)(sheng)(sheng)態(tai)環境問題日(ri)趨嚴重(zhong)，能(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)綜合利用(yong)效率相對偏(pian)低。目前，由于大量可(ke)再生(sheng)(sheng)(sheng)能(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)出現，能(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)開發(fa)(fa)將向集(ji)中(zhong)生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)與分布式生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)并(bing)重(zhong)轉變，根據(ju)資源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)的(de)(de)自然稟賦和負荷(he)時空特性(xing)，新的(de)(de)能(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)必須連接到系(xi)統，或通過遠距離輸送，或就(jiu)(jiu)地到最終用(yong)戶，可(ke)再生(sheng)(sheng)(sheng)能(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)將逐步成為電網(wang)中(zhong)的(de)(de)主要(yao)一次能(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)來源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)。優化調整電源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)結構，保障能(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)供(gong)給安全清潔可(ke)持續(xu)發(fa)(fa)展(zhan)是重(zhong)中(zhong)之重(zhong)。

新(xin)(xin)型電(dian)力(li)(li)系(xi)統(tong)面臨的(de)(de)主要挑戰是(shi)：高(gao)滲透(tou)率(lv)的(de)(de)分(fen)(fen)布式可再生(sheng)能(neng)源(yuan)(yuan)將(jiang)對(dui)(dui)電(dian)網(wang)(wang)(wang)安(an)全穩定運(yun)行(xing)帶(dai)來(lai)沖擊(ji)，特(te)別(bie)是(shi)大(da)量分(fen)(fen)布式能(neng)源(yuan)(yuan)聚(ju)合體對(dui)(dui)電(dian)網(wang)(wang)(wang)運(yun)行(xing)能(neng)力(li)(li)和(he)調度水平(ping)帶(dai)來(lai)嚴(yan)峻考驗(yan)，因(yin)此需加快(kuai)整體電(dian)力(li)(li)系(xi)統(tong)結構改(gai)造(zao)，為可再生(sheng)能(neng)源(yuan)(yuan)消納提供有(you)力(li)(li)保障；分(fen)(fen)散能(neng)源(yuan)(yuan)資源(yuan)(yuan)將(jiang)大(da)量小(xiao)規模(mo)資產連接到配電(dian)網(wang)(wang)(wang)，并(bing)出現新(xin)(xin)的(de)(de)電(dian)網(wang)(wang)(wang)參與者，如當地(di)能(neng)源(yuan)(yuan)社區和(he)消費者；可再生(sheng)能(neng)源(yuan)(yuan)滲透(tou)率(lv)與棄電(dian)率(lv)整體呈現正相關關系(xi)，降低棄電(dian)率(lv)成為挑戰，也是(shi)未來(lai)電(dian)力(li)(li)系(xi)統(tong)改(gai)造(zao)升(sheng)級和(he)投資布局的(de)(de)重點。為保障可再生(sheng)能(neng)源(yuan)(yuan)高(gao)效消納，需提升(sheng)對(dui)(dui)風電(dian)和(he)太陽能(neng)發電(dian)出力(li)(li)的(de)(de)預測(ce)精度，為機組組合和(he)調度做好預案,也要加強對(dui)(dui)發電(dian)側(ce)(ce)、輸電(dian)側(ce)(ce)、用戶(hu)側(ce)(ce)、儲能(neng)側(ce)(ce)的(de)(de)靈活性改(gai)造(zao)、建設，提升(sheng)深度調峰和(he)快(kuai)速響應能(neng)力(li)(li)。

為保證電(dian)能(neng)(neng)(neng)供(gong)給質量(liang)（電(dian)壓、頻(pin)率(lv)等），風電(dian)和太陽(yang)能(neng)(neng)(neng)發電(dian)在并網(wang)發電(dian)過程(cheng)中也需要(yao)(yao)必要(yao)(yao)的輔助服務，從而產(chan)生(sheng)消(xiao)納成(cheng)本(ben)，導致(zhi)電(dian)價(jia)上升。借鑒發達國家電(dian)力(li)系(xi)統低碳發展的標桿德(de)國的歷程(cheng)，2019年(nian)，德(de)國電(dian)力(li)系(xi)統可再(zai)(zai)生(sheng)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)發電(dian)占(zhan)比(bi)突破40%，電(dian)費比(bi)2015年(nian)增長約(yue)8%。因(yin)此(ci)，可再(zai)(zai)生(sheng)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)的全系(xi)統消(xiao)納成(cheng)本(ben)將(jiang)隨著(zhu)滲透(tou)率(lv)提升而增加(jia)，電(dian)力(li)市場(chang)、價(jia)格、體制機制和各種不確定(ding)因(yin)素將(jiang)影響電(dian)網(wang)發展。

提高現有電(dian)力系統的(de)利用率，以達到物盡其用、提質增效是(shi)重(zhong)要工作。同時，積(ji)極應對極端天氣和氣候變化，保障可靠供電(dian)，也是(shi)電(dian)力系統面(mian)臨的(de)一大任務(wu)。

未(wei)來電(dian)網將(jiang)成為(wei)實現各(ge)能(neng)(neng)(neng)源網絡有機互聯(lian)的(de)鏈接樞紐，以及含有源-網-荷-儲的(de)多元(yuan)、非線性、時空變化、網中(zhong)網的(de)復(fu)雜大系(xi)統，是能(neng)(neng)(neng)源互聯(lian)網的(de)基礎(chu)和核(he)心，應具(ju)有先進的(de)人(ren)工智能(neng)(neng)(neng)裝備、充足的(de)系(xi)統靈活性、高標準的(de)系(xi)統可靠性。

具體(ti)而(er)言，電(dian)(dian)(dian)網(wang)(wang)(wang)將(jiang)呈現大(da)電(dian)(dian)(dian)網(wang)(wang)(wang)、局(ju)(ju)域(yu)電(dian)(dian)(dian)網(wang)(wang)(wang)和微(wei)電(dian)(dian)(dian)網(wang)(wang)(wang)并(bing)存的(de)電(dian)(dian)(dian)網(wang)(wang)(wang)格(ge)局(ju)(ju)：廣域(yu)大(da)電(dian)(dian)(dian)網(wang)(wang)(wang)可有機整合各(ge)種可再生能源(yuan)的(de)時(shi)空互補性，并(bing)實現資(zi)源(yuan)密集(ji)區(qu)(qu)域(yu)的(de)電(dian)(dian)(dian)力(li)向負(fu)荷密集(ji)區(qu)(qu)域(yu)的(de)大(da)容量遠距離輸送；局(ju)(ju)域(yu)電(dian)(dian)(dian)網(wang)(wang)(wang)和微(wei)電(dian)(dian)(dian)網(wang)(wang)(wang)可就地利用(yong)分散(san)資(zi)源(yuan)，將(jiang)大(da)量小規模資(zi)產(chan)(chan)連接到(dao)配電(dian)(dian)(dian)網(wang)(wang)(wang)，并(bing)出現新的(de)電(dian)(dian)(dian)網(wang)(wang)(wang)參與者，如(ru)當(dang)地能源(yuan)社區(qu)(qu)和消費者，形成眾多的(de)產(chan)(chan)用(yong)儲一體(ti)化聚合體(ti)。

同時，分布式能(neng)量自治單元——就地收集、存儲和(he)使用(yong)能(neng)源(yuan)(yuan)的(de)微單元，成(cheng)為被(bei)控制的(de)一(yi)個簡單可調(diao)度負(fu)荷，可以在數秒內作出響應(ying)，以滿足(zu)電(dian)(dian)(dian)網系(xi)統需要。對于用(yong)戶(hu)，微電(dian)(dian)(dian)網可以成(cheng)為一(yi)個可定(ding)制的(de)電(dian)(dian)(dian)源(yuan)(yuan)，向(xiang)用(yong)戶(hu)提供差異(yi)化(hua)（電(dian)(dian)(dian)能(neng)質(zhi)量、電(dian)(dian)(dian)壓等級、交直流供電(dian)(dian)(dian)模式、供電(dian)(dian)(dian)可靠性等）服務。通過能(neng)源(yuan)(yuan)載體的(de)電(dian)(dian)(dian)力轉換，終端用(yong)戶(hu)和(he)電(dian)(dian)(dian)網的(de)耦合加強，反之(zhi)亦(yi)然。此外，對現有電(dian)(dian)(dian)網輸配電(dian)(dian)(dian)能(neng)力的(de)提升挖潛、精(jing)益化(hua)資產管理(li)將是重要任務。

負(fu)荷側:電(dian)能(neng)是(shi)(shi)未(wei)來最重要(yao)的終(zhong)端(duan)能(neng)源，終(zhong)端(duan)電(dian)氣化是(shi)(shi)大(da)方(fang)向，將帶來新負(fu)載模式(shi)，如電(dian)動汽車快(kuai)速(su)充電(dian)，其特點是(shi)(shi)短時內高功率充放電(dian)會(hui)對電(dian)網(wang)造成(cheng)沖(chong)擊。

自下而上采用物聯(lian)網(wang)（如電(dian)(dian)(dian)動(dong)(dong)車(che)等(deng)(deng)(deng)可控負荷）及(ji)身(shen)聯(lian)網(wang)(如健身(shen)環，心臟(zang)起博持器(qi)等(deng)(deng)(deng))和(he)人工智能等(deng)(deng)(deng)新技術，將(jiang)(jiang)為負荷的柔(rou)性化和(he)優化響(xiang)應奠定(ding)基(ji)礎。另(ling)外，直(zhi)流(liu)(liu)已在用戶身(shen)邊，電(dian)(dian)(dian)子(zi)設備(bei)等(deng)(deng)(deng)直(zhi)流(liu)(liu)負荷快速增(zeng)長(chang)，風光儲直(zhi)柔(rou)的直(zhi)流(liu)(liu)微(wei)電(dian)(dian)(dian)網(wang)和(he)聚合體將(jiang)(jiang)大幅增(zeng)加，大量并(bing)網(wang)主體如分布(bu)式(shi)電(dian)(dian)(dian)源、微(wei)電(dian)(dian)(dian)網(wang)、電(dian)(dian)(dian)動(dong)(dong)汽車(che)(V2G)、新型交互式(shi)用能設備(bei)等(deng)(deng)(deng)多(duo)兼具生(sheng)產(chan)者與消費者雙(shuang)重身(shen)份。在高比(bi)例(li)新能源背景下，“源隨荷動(dong)(dong)”式(shi)傳統(tong)的解決電(dian)(dian)(dian)力(li)系統(tong)平衡(heng)問題的基(ji)本方式(shi)將(jiang)(jiang)出(chu)現(xian)“荷隨源動(dong)(dong)”的趨勢。

因此，應(ying)研究出臺由各個(ge)利益相(xiang)關者參(can)與的有吸引力的價(jia)格機制，讓具有強大響應(ying)能(neng)力的用戶參(can)與調峰(feng)。負荷的柔性處理和(he)主動響應(ying)將是(shi)能(neng)源電力改革(ge)的新藍海。

儲能(neng)：儲能(neng)技(ji)術是支撐可再(zai)生能(neng)源普及的(de)戰略性(xing)技(ji)術，也是提(ti)高(gao)電力系統(tong)靈活性(xing)和可靠性(xing)的(de)關鍵技(ji)術。

電力系(xi)統的(de)靈(ling)活(huo)性越高，調節能(neng)(neng)力越強(qiang)，則越能(neng)(neng)滿足高比例(li)可再生能(neng)(neng)源(yuan)帶來(lai)的(de)調峰(feng)、調頻和備用(yong)需(xu)求(qiu)，保(bao)障電能(neng)(neng)供(gong)給質量。隨(sui)著技(ji)術(shu)發(fa)展和材料革命(ming)，越來(lai)越多不(bu)同技(ji)術(shu)路線的(de)規(gui)模(mo)化(hua)儲(chu)能(neng)(neng)，如(ru)抽水蓄能(neng)(neng)電站(zhan)(zhan)和燃氣調峰(feng)電站(zhan)(zhan)、氫能(neng)(neng)、碳捕集與利用(yong)技(ji)術(shu)和儲(chu)能(neng)(neng)裝置，以及蓄電(機(ji)械轉換、化(hua)學轉化(hua)等(deng))和蓄熱(水/冰蓄冷、熱化(hua)學存(cun)儲(chu))等(deng)將(jiang)根據(ju)不(bu)同需(xu)求(qiu)在源(yuan)網(wang)荷(he)側安裝，參與控(kong)制，平衡時空變(bian)化(hua)的(de)源(yuan)與荷(he)。因此(ci)，要加強(qiang)對發(fa)、輸、用(yong)側和儲(chu)能(neng)(neng)側的(de)靈(ling)活(huo)性建(jian)設，提升深度調峰(feng)和快速響應(ying)能(neng)(neng)力，提高供(gong)電可靠性和電能(neng)(neng)質量。

電力系統運行模式：將逐步演變為(wei)(wei)(wei)以(yi)可再生能源(yuan)發電為(wei)(wei)(wei)主、交直流混合電網(wang)、源(yuan)網(wang)荷(he)儲協同互動，靈活智能控制運營成為(wei)(wei)(wei)重(zhong)中之重(zhong)。

以大電網(wang)(wang)為(wei)“主干網(wang)(wang)”，以微網(wang)(wang)、能(neng)量自治單元(yuan)為(wei)“局域(yu)網(wang)(wang)”，能(neng)夠“即(ji)插(cha)即(ji)用(yong)(yong)(yong)”，以開放(fang)對(dui)等(deng)的信息-能(neng)源(yuan)一體化(hua)架構(gou)，真正實現能(neng)源(yuan)的雙向按需傳(chuan)輸和(he)動態平衡使(shi)用(yong)(yong)(yong)，提供共(gong)享(xiang)能(neng)量和(he)信息平臺及協作(zuo)的機(ji)會。此外，大電網(wang)(wang)和(he)微電網(wang)(wang)二者相互補充，相得益彰，因(yin)地制(zhi)宜(yi)成為(wei)關鍵。應從(cong)現有系(xi)統中喚醒沉睡(shui)的資(zi)源(yuan)，實現源(yuan)網(wang)(wang)荷儲的高效和(he)最(zui)大利(li)益化(hua)的優(you)化(hua)調節利(li)用(yong)(yong)(yong)。

能(neng)源(yuan)和電(dian)力物理(li)信(xin)息(xi)系統：將(jiang)產生(sheng)海量多源(yuan)、離散的大(da)數(shu)據，為數(shu)字化能(neng)源(yuan)電(dian)力奠定基礎，實現信(xin)息(xi)流、能(neng)源(yuan)流、業務流融合。

信(xin)息(xi)化對智能(neng)(neng)電網的支撐作用，正逐步由(you)以IT技術為(wei)核(he)心轉變為(wei)以數據數字化為(wei)核(he)心。值得注意的是，未來的信(xin)息(xi)服務模式(shi)，將由(you)應用建設向(xiang)數據分(fen)析服務模式(shi)轉變，實現(xian)數字賦能(neng)(neng)。

大(da)量高新(xin)(xin)技術集成(cheng)(cheng)融(rong)合(he)：從技術上向新(xin)(xin)一代電力系(xi)統升級，“大(da)云物移智”等新(xin)(xin)技術將(jiang)逐漸成(cheng)(cheng)為標配。

其(qi)中，人-機-物高度融(rong)合(he)，無(wu)人化、芯(xin)片傳感、數字化等新(xin)技術和(he)多功(gong)能(neng)融(rong)合(he)的新(xin)設備(bei)、材料、新(xin)器件將層(ceng)出不窮，能(neng)量的產、輸(shu)、配、轉換和(he)使用(yong)均具備(bei)一定智能(neng)，能(neng)源(yuan)互(hu)聯網將具備(bei)“智慧、能(neng)自學習、能(neng)進化”的生命體特征。

理想目標：向著綜合(he)能源互聯體系(xi)演進(jin)，逐步實現綜合(he)能源體系(xi)。

以(yi)(yi)電為核心、網為平臺，以(yi)(yi)因(yin)地制宜的(de)多元能源(yuan)結(jie)構為基(ji)礎，信息能源(yuan)基(ji)礎設施一體(ti)化的(de)綜合能源(yuan)體(ti)系(xi)將朝著低碳化、高(gao)效(xiao)化、數字化及可持續發展的(de)清潔(jie)循環經濟(ji)方(fang)向發展，形成以(yi)(yi)“能源(yuan)結(jie)構生態化、產能用能一體(ti)化、資源(yuan)配置高(gao)效(xiao)化”為特(te)征的(de)全新的(de)能源(yuan)生態體(ti)系(xi)。

回顧人類三次(ci)工業革(ge)命，都源于重大(da)科學發現和(he)理論突破。傳統的能源競(jing)爭(zheng)，就(jiu)是(shi)(shi)哪里有資源，就(jiu)去(qu)搶奪(duo)，甚(shen)至(zhi)是(shi)(shi)戰(zhan)爭(zheng)。但是(shi)(shi)，以風能、太陽(yang)能為代表的新(xin)能源，其競(jing)爭(zheng)方式不是(shi)(shi)資源競(jing)爭(zheng)，而(er)是(shi)(shi)核心技術競(jing)爭(zheng)。

目(mu)前，世界上主要國家(jia)和(he)(he)地區均把能(neng)源技(ji)(ji)術視為(wei)新(xin)(xin)一輪科(ke)技(ji)(ji)革命(ming)和(he)(he)產(chan)業革命(ming)的(de)突破口，因此，我們應深刻理解“科(ke)技(ji)(ji)獨立(li)自強是發(fa)展大局的(de)根本支撐”，開(kai)展獨立(li)自主的(de)創新(xin)(xin)，必(bi)須深入(ru)分析(xi)面臨的(de)挑戰及技(ji)(ji)術成熟(shu)性(xing)、可行性(xing)、經濟(ji)性(xing)，前瞻未來發(fa)展，進而科(ke)學理智地制(zhi)(zhi)定切實(shi)可行的(de)技(ji)(ji)術路線(xian)，群策群力(li)，努(nu)力(li)踐(jian)行。應以(yi)清潔、低碳(tan)、數字、高效和(he)(he)物聯為(wei)發(fa)展方(fang)向，以(yi)安全高效、循環可持續為(wei)驅(qu)動和(he)(he)目(mu)標，以(yi)研究與(yu)創新(xin)(xin)為(wei)支撐、智慧互連共(gong)享為(wei)核心，孕育新(xin)(xin)模式、新(xin)(xin)業態(tai)，推動跨界融合，實(shi)現產(chan)學研用協同。同時，從基礎理論、新(xin)(xin)材料、關鍵技(ji)(ji)術、軟(ruan)硬件設備到真正能(neng)復制(zhi)(zhi)的(de)工程示范，探索顛覆性(xing)技(ji)(ji)術，實(shi)現能(neng)源技(ji)(ji)術自主創新(xin)(xin)，保障(zhang)可再生能(neng)源和(he)(he)新(xin)(xin)型電力(li)系統(tong)理智、健康、有序發(fa)展，助力(li)碳(tan)達峰、碳(tan)中(zhong)和(he)(he)目(mu)標實(shi)現。

注：作者系山東大學特聘教授。