作者:刘念 蒋凯(分别系华北电力大学电气与电子工程学院副院长,讲师)电力系统作为现代社会的基础设施,是人类历史上最复杂、最庞大的工程系统之一,它的存在和运行对于我们的日常生活至关重要,从照明、家庭电器到工业生产、信息通信,无一不依赖于电力的稳定供应。
新型电力系统清洁高效、灵活智能,可在保障电力安全的前提下,满足经济社会电力发展的需求。
我国具有丰富的风能、太阳能等新能源资源和容量充裕的输配电网络。
新型电力系统的开发与利用正在加速能源绿色低碳转型升级,保证电力高效稳定供应。
电力系统是最复杂的人造系统之一电力系统的早期发展可以追溯到19世纪末,直流电系统被广泛使用。
随着技术的进步,交流电系统逐渐取代直流电系统,成为电力系统的主要形式。
20世纪初,电力系统开始迅速扩展,电网互联的概念逐渐形成。
二战后,各国加快了电力基础设施建设,形成了大规模的电网。
进入21世纪,全球气候变化和能源转型的需求给传统电力系统带来新的挑战和机遇,高新技术的应用为电力系统的现代化和智能化提供技术支持,电力系统迎来新的发展浪潮。
电力系统包括发电、输电、变电、配电和用电等环节,是电能生产与消费的完整链条。
发电是电力系统的起点,将各种一次能源(如煤炭、天然气、核能、风能、太阳能等)转化为电能;输电系统负责将发电厂产生的电力通过高压线路远距离传输到变电站或负荷中心,是电力系统中高效传输的动脉;变电系统将高压电力通过变压器降低到适合配电的电压等级;配电系统将电力从变电站通过配电线路输送到终端用户,并进行最后的电压调整;用电环节涉及工业、商业、居民等终端用户的实际用电过程,以及设备运行、耗电量管理及电费计算等。
应对气候变化 电力系统迈向绿色低碳随着温室气体排放的增加,全球气温不断上升,极端天气频发。
为应对这一趋势,我国宣布力争于2030年前达到二氧化碳排放峰值,并于2060年前实现碳中和目标。
近年来,我国加速推动能源结构转型,大力发展可再生能源,制定碳达峰行动方案,力求在全球应对气候变化的行动中发挥关键作用。
面对气候变化,逐步建设新型电力系统,推动能源结构转型,减少温室气体排放,是能源电力行业的重要议题。
传统的以火力为主的发电形式受限于化石燃料资源存量和温室气体排放,难以独立和全面支撑可持续发展的需求。
在此背景下,以风力、光伏为代表的新能源发电因其清洁、对环境影响小的优势,受到各国的重视。
自2010年以来,我国在新能源发电领域取得了显著进展。
2010年,全国风电和光伏装机容量仅为数千万千瓦,处于起步阶段。
随着政策支持的加强,特别是《可再生能源法》和全额保障性收购制度的出台,风光发电迅速增长。
随着技术进步和成本下降,风光产业逐渐规模化。
至2024年6月底,全国发电装机达30.7亿千瓦,其中新能源装机16.53亿千瓦,占比53.8%,首次超过煤电。
这一进展为全球能源转型提供了重要经验,助力我国实现“碳达峰、碳中和”目标,迈向绿色低碳未来。
新能源电力接入电网 新型电力系统更灵活智能随着大规模新能源电力接入电网,电力系统需要在随机波动的负荷需求与电源之间实现能量的供需平衡,其结构形态、运行控制方式以及规划建设与管理发生根本性变革,形成了以新能源电力生产、传输、消费为主体的新一代电力系统,即新能源电力系统。
围绕能源转型和“双碳”目标的国家需求,中国工程院院士刘吉臻依托新能源电力系统全国重点实验室提出了以“多源互补、源网协同、供需互动、灵活智能”四个技术创新为引领的新型电力系统发展新形态。
多源互补是新型电力系统的关键特征。
传统电网主要依赖单一能源发电,受到资源和效率的限制,随着风能、太阳能等新能源的引入,电力系统的能源