北极星智能电网在线讯:(根据中国工程院院士，南方电网公司首席科学家饶宏在第五届新型电力系统国际论坛暨第二十届中国南方电网国际技术论坛的演讲内容整理)
近年来，我国新能源发展速度非常快，主要体现于以下两方面：一是截至2024年9月，我国新能源装机超12.5亿千瓦，提前六年多实现了原定目标；二是2023年新能源发电量约1.47万亿千万时，占全社会用电量的16%，其中，新能源新增发电量满足新增用电量的50%。预计到2030年，新能源装机要达到28亿千瓦，年均新增约2.5亿千瓦，装机规模和发电量持续增加，中国步入新型电力系统时代。
新型电力系统的“新”，从现象上看，体现在“高比例新能源”。以云南电网为例，预计到2027年，云南新能源渗透率将超80%，全年约1270小时运行在渗透率50%以上。从本质看，体现在“高比例电力电子化”。未来，随着沙戈荒新能源基地及海上风电直流输电、电网柔性互联及支撑性设备、新型储能、电动车充电桩等设备的不断建设，大量的电力电子设备接入电网，新型电力系统的电力电子化特征将更加显著。
当前，大规模分布式新能源、需求侧响应、虚拟电厂、可控负荷等大量涌现，电力市场全面实施，我国的电力系统正在发生全面的、深刻的变化。我这里引用国家电网有关报告提出的一个观点来总结这一形势：“电力系统正面临着有电一百多年以来技术上的重大变化，并且正在由量变转入质变。”
综合来看，电力系统正在从过去纯粹的“同步发电机”转变为“同步发电机+变流器”共同主导的系统。我们知道，传统电力系统机理明确、理论体系完备，并经过了全世界近百年的实践检验。而新型电力系统的重要特征意味着传统由“机电”主导的同步机制过渡到了“机电+控制”主导的同步机制：转子运动方程描述的物理同步向控制同步拓展，同步方式更加多样；能量载体由转子动能向电磁能拓展，时间尺度更小；能量转换由电磁变换向电力电子变换拓展，控制作用更大。所以，有的专家认为，变流器设备在新型电力系统电压大幅跌落、相位/频率快速变化过程中的暂态特性及同步机制不同于同步机，新型电力系统遵循的基本规律已发生了显著改变。
因此，我们正在面临着一系列挑战。第一，在“同步机+变流器”时代，亟待揭示高比例电力电子化电力系统的稳定机理，建立完备的控制理论体系并创新发展。
第二，气象条件的不确定性等将导致新能源出力大幅波动，理论上变流器占比(电力电子化率)可能是任意比例，随着系统规模不断扩大化、复杂化，将会形成多构成、多模式、不确定的混合系统。
第三，“同步机+变流器”理论体系是新型电力系统发展演化的重要支撑，国际权威学术组织已经在设定边界和仿真研究的基础上，对此类系统作出了可行的技术判断，我国需加快基础性研究，提出基础理论依据。
第四，“同步机+变流器”理论体系也将对系统规模、网架结构等理念产生影响，由于电力电子设备具有主动支撑能力，防控风险、提高可靠性的新导则、新范式将不断涌现。
第五，新型电力系统由于变流器的加入而出现了新的挑战，能否通过变流器的优化控制来解决这些难题，将是更大规模步入电力电子化电力系统的关键。
第六，海量被控对象、不同电压等级间的潮流分布以及运行方式去典型化等问题，亟待研发满足需求的计算分析方法和新一代仿真工具，未来的电力系统还需要更多的在线分析和实时决策。
第七，新型电力系统分析控制对象在规模和精细程度方面的要求都有数量级的跃升，应用AI技术是重要的技术选择，此外还需要解决科学原理与实现范式、结果可解释性与可靠性等关键问题。
可以确定的是，高比例电力电子化系统已经到来，系统结构、运行机制、稳定机理、分析调控、关键装备等领域都在发生转变，我们加强基础研究的重大需求愈加凸显。我们迫切需要全面研究新型电力系统特性，建立与之相适应的相关理论技术体系，大力地推动人工智能等新技术的推广应用来解决我们遇到的诸多挑战。
