我国能源转型升级驶入“快车道”，加快构建新型电力系统，持续保障能源安全、推动发展方式绿色转型，关键技术的突破至关重要。近日，“新型电力系统和能源互联网”主题论坛在北京举办。
新型电力系统与能源互联网面临的新挑战有哪些？关键技术的突破方向是什么？又该如何突破？
主题论坛和30场特邀专题论坛上，专家学者们针对这些问题展开了多维度研讨。
应对重重挑战
做好规划至关重要
截至今年9月底，全国风电、光伏发电装机容量共达12.5亿千瓦，新能源占总发电装机比重已经超过40%。随着新能源占比持续提升，电力电子设备大量接入，电力系统“双高”“双峰”特征凸显，电网安全运行风险随之加大，能源电力发展面临新的挑战。
从电源和电网建设层面来看，不少专家学者认为，应用前沿技术做好前期规划，对于新型电力系统的建设至关重要。
在规划方向上，清华四川能源互联网研究院常务副院长鲁宗相提出，以新能源为主体的新型电力系统需要构建考虑时序概率特性的电力电量平衡新原理，源网荷储市场全要素协同是新型区域电力系统优化规划的新方向。
“风光出力不确定性可分为由气候系统不确定性所引发的中长期不确定性和由气象预测误差所引发的短期不确定性两类，在规划时需要综合考虑。”针对“沙戈荒”大基地建设和大规模送出这一具体案例，华北电力大学电力系统研究所副所长孙英云提出了解题方向：以生成式模型为代表的人工智能技术在对这两类不确定性进行概率建模方面已展现出突出优势，在新型电力系统规划和运行中有着广阔的应用前景。
也有专家提出了具体的突破点——调整方式计算的周期。在香港大学电机电子工程系常务副主任侯云鹤看来，适应新型电力系统的方式计算要求，需要在原有年度或季度计算的基础上，构建以月或周为短周期的电网运行分析模式，并向在线计算延伸衔接，满足电力可异供应、新能源消纳与市场化运作的需求。
可见，面对重重挑战，新型电力系统的建设在规划阶段就必须深度融合先进科技与前瞻理念，以灵活应对风光等可再生能源出力的不确定性，优化资源配置，提升系统韧性。
高质量配电网
新型电力系统建设的重要一环
新型电力系统建设背景下，配电网被赋予了不同的使命。
“分布式电源、新型储能、电动汽车，以及柔性负荷广泛接入新型电力系统，智慧配电网成为分布式资源聚合互动与全局利用的枢纽平台。”上海交通大学助理教授谭振飞一语道出了现代智慧配电网与新型电力系统的关系。
2024年7月，国家发展改革委、国家能源局、国家数据局印发的《加快构建新型电力系统行动方案（2024—2027年）》中，配电网高质量发展行动是重点开展的专项行动之一。现代智慧配电网运行、优化、调度，正是一场分论坛的主题。
那么，被看作是支撑新型电力系统建设重要环节的现代智慧配电网相较于传统配电网，有何不同？
清华大学电机系助理研究员蔺晨晖作出了分析：配电网中分布式资源大规模接入，电网结构从“输配用”的单向形态过渡到“主配微”多元双向互动的新形态，运行模式由传统“源随荷动”的源荷实时平衡向“源网荷储互动”的多层级电网协同运行模式转变。
系统性的变化，不免会带来一些建设的难点和挑战。
谭振飞认为，如何高效协同各级电网调度运行，打破主—配—微电网之间存在的管理边界和信息壁垒，是提升配电网承载力、促进分布式发电灵活经济消纳的关键技术问题。
在蔺晨晖看来，难点同样存在于电力调度方面：各级电网耦合愈加紧密，调度场景更加复杂，对调度运行水平提出了更高的要求。因此，亟须突破适应海量分布式资源接入的主—配—微分层协同优化运行技术，以支持调峰、调压等差异化场景的调控需求，提升配电网的多元承载能力。
对此，谭振飞提出了非迭代式的主—配—微电网协调优化调度理论与方法，通过可行域投影，将下层子系统的优化模型无损等值到协调端口，构建不失精度、规模骤减的降维模型参与上层系统寻优。以单次、少量信息交互实现主—配—微电网多层级协调优化运行，可从根本上解决传统迭代式分解协调方法收敛慢，收敛迭代、信息交互烦琐等不足，满足主—配—微协调运行对优化计算时效性、规模性、稳定性的要求。
蔺晨晖则认为，可以通过基于多参数空间投影的多层级高效协同优化算法提升来适应海量分布式资源接入。这种算法广泛适用于非线性优化，收敛速度比传统算法有数量级的提升。其在主—配—微多级协同的测试上表明，随着参与决策主体数量的增加，算法计算耗时仅轻微增长，显著优于已有其他算法。
四川大学电气工程学院副教授高红均以超大型城市电网为例，提出自愈控制是其电力安全可靠供应的关键。
高红均介绍，以“馈线组”为核心的复杂配电网分层分布式重构自愈架构，开展以“先组内自治、后组间协同”的高效自愈决策。他详细介绍了自愈控制的两个应用场景：重过载自愈运行方式主动控制、故障自愈分布式高效复电控制。
“通过分组解耦简明高效调控，实现迎峰度夏/度冬期间负荷可靠灵活转供、故障后非故障区段负荷快速恢复，达到高峰少停电、故障快复电目标，保障城市供电可靠性逐年提升。”高红均说。
展望未来
“车网互动”大有可为
来到用电侧。
2023年，我国新能源汽车产销量占全球比重超过60％，连续9年位居世界第一。在多个分论坛上，“车网互动”等交通领域能源规划运行问题，是许多专家谈论的热点。
“电动汽车与电网互动正成为推动我国能源转型、实现‘双碳’目标的重要力量。”国网智慧车联网技术有限公司副总经理王文认为，电动汽车在新型电力系统中扮演着关键角色。
在他看来，电动汽车兼具单体灵活分散和总量庞大的独特性。在短周期储能方面，电动汽车能够快速响应电网需求，通过需求响应、调峰和调频等技术，解决新能源发电的短时波动。随着技术的进步，电动汽车还能承担长周期储能功能。它们可以在光伏发电、风电大发时充电，储存过剩的可再生能源，在高需求时段放电，支撑电力电量平衡。这种互动模式通过电力交易和现货市场的调度，优化可再生能源的利用，帮助解决电力供需错配问题。
“电动汽车既是‘交通工具’，又是‘电力负荷’，充电需求与出行特征强相关，呈现‘潮汐’特征。”清华大学电机系电力系统研究所副所长胡泽春同样认为“车网互动”前景乐观，除了配置固定充电设施和换电站，为满足节假日高速路和特殊地点充电难的问题，还可部署移动充电设备。
除了看好广阔前景，专家们也对“车网互动”需要突破的关键技术提出了展望。
胡泽春认为，为降低电动汽车充电负荷对电网的冲击并充分利用充电需求的调控潜力，当前应做好智能有序充电技术的研究和应用。还应加大对双向充放电设施的优化布局和充放电调控技术的研究和推广应用，实现大规模车网双向互动，为车主增加收益、为电网提供支撑、为新能源消纳作出贡献。
“确保电池的长期稳定运行，同样是实现规模化车网互动的关键。”王文坦言，电池技术的突破同样至关重要，尤其是电池寿命的延长和质保体系的完善，将直接影响用户的参与意愿。
眼下流行的自动驾驶，在澳门大学智慧城市物联网国家重点实验室助理教授、博士生导师张洪财看来，也是推动“电网”与“交通网”深度融合的重要技术。随着自动驾驶技术的普及，未来交通网络中车辆的行驶时间成本将不断降低，而能耗在总运营成本中的占比将显著上升，车辆的时空调度能力也将日益增强。因此，自动驾驶电动汽车将在未来具备更强的意愿和能力作为移动储能资源与电网互动，助力清洁电力的高效消纳。
