廣西電科院：喇元、張煒、張鐿議、歐陽健娜
構建以新能源為主體的新型電力系統，既是我國電力系統轉型升級的重要課題，更是推動實現碳達峰、碳中和的關鍵舉措。我國發布的《新時代的中國能源發展》白皮書稱，在全球能源綠色低碳轉型發展趨勢下，要加快傳統能源技術裝備升級換代，加強新興能源技術裝備自主創新。
加快新型電力系統新型裝備的應用研究，有助于突破數據要素在新型裝備上融合應用不足、洞察程度不夠等瓶頸，促進數字與物理系統深度融合，提升資產全生命周期管理水平，并將成為構建新型電力系統的基礎條件。
數字賦能新型電力系統新型裝備的顯著特征
新型電力系統將會呈現出數字與物理系統深度融合的典型特征，并將以數據流引領和優化能量流、業務流。新型電力系統以數據作為核心生產要素，打通源網荷儲之間信息交互環節;并依托強大的“電力+算力”，透過設備狀態數據、用戶數據、環境數據之間的關系，挖掘設備運行規律和潛在風險。在此基礎上，新型電力系統新型裝備不僅將支撐物理電網數字化的華麗轉型，更將呈現賦能生產管理、引領運行決策、共贏電力生態的顯著特征。
推動構建數字電網承載新型電力系統的最佳形態
依托數字技術賦能新型電力系統新型裝備“可觀、可測、可控”的能力，典型場景如下。
一是在新型發電裝備場景方面。新能源將成為新型電力系統的主力電源，預計到2030年和2060年，我國新能源發電量占比將分別超過25%和60%，新型電力系統呈現高比例電力電子特性。在此背景下，旋轉設備被靜止設備替代，系統慣量出現下降趨勢，電網頻率控制難度加大，系統電壓調節能力下降。鑒于此，有必要開發新型慣量支撐資源，發展新能源、儲能方面的新型控制技術，提高電力電子類電源對系統慣量的支撐能力。比如研究應用虛擬同步機裝備，通過模擬慣量、內電勢等機電暫態特性，其端口特性可以表現為發電機發電或負荷用電，并參與電網頻率調節、電網電壓調節、慣量響應和阻尼控制功能。特別是在應對系統慣量方面，當系統頻率變化大于系統頻率變化既定值時，虛擬同步機自動調節無功功率，參與調節系統電壓。
二是在新型輸電裝備場景方面。綠色能源富余地區一般外部環境惡劣，對于高比例新能源的新型電力系統，受到外部環境危險挑戰將大幅提升。南方電網35千伏及以上輸電線路30余萬公里，遍及野外，受外部環境影響巨大。鑒于此，有必要研究運用云大物移智鏈等新技術，實現設備運維與電網運行、環境監測。比如研究對山區電力桿塔倒塌、山體滑坡、臺風和雷暴等自然災害的早期預警、災中感知、災后修復技術及其裝備;開發快速勘災、集群作業的智能裝備，進而形成新型電力系統下的防災減災技術體系。
三是在新型變電裝備場景方面。新能源裝機大幅增加，大規模新能源接入電網，其隨機性、波動性特征不僅將加大棄風棄光風險，更將加劇迎峰度夏度冬期間變壓器重過載、諧波、短路等問題，影響變壓器設備運維。鑒于此，有必要打造面向新型變電裝備的強大“算力”，并依托物聯網貫通變電站的感知、分析、決策等環節，使之在感知能力基礎上，賦予新的決策、執行能力。比如運用微傳感裝備，并研究變壓器老化等多源數據、熱壽命損失模型和算法，提高負載動態評估、趨勢預測能力，并用于提前管控設備風險。
四是在新型配電裝備場景方面。新型電力系統構建受環境-安全-經濟目標相互制約，構建條件也隨高滲透率新能源出力時空分布而變化，并受人類社會行為影響，加劇了建設現代供電服務體系的復雜性。同時，高滲透率新能源更加凸顯東部和西部、主網和配網、城市和鄉村、規模和效率等方面的不平衡性，特別是西部地區居民用電負荷往往出現“季節性-遷移性”變化，通常在冬季假期增長較大，導致配變重過載。鑒于此，有必要研究運用配電智能網關、智能臺區等新型裝備，強化數據采集及邊緣計算能力，結合新能源出力、多元用戶負荷的波動性和空間性，以配變群體刻畫與遴選方法，研判配變負荷分布，支撐配電網各場景業務的預測分析、指揮決策，激發源荷互動活力，提高客戶服務水平。
結語
推動數字與物理電力系統深度融合是一項系統工程，應遵循技術演變規律，挖掘新型裝備潛力，促進電力系統重大轉型。一方面打造深度融合的“產學研用”創新體系，聯合開展核心技術裝備的研究開發;另一方面從構建數字電網承載新型電力系統最佳形態出發，建立健全技術標準體系，引領數字與物理電力系統深度融合。
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