新型电力系统的平衡与稳定问题

陈国平2025年11月 引言 ·在“双碳”自标牵引和能源安全新战略驱动下，我国电力系统新能源装机快速增长，预计“十四五”全国新能源新增装机超过煤电存量装机。 ·电力系统生产结构发生深刻变化，面临一百多年来最重大的技术变革 引言 未来十年是电力系统转型的过渡期，是电力系统运行的困难期，是电力科技创新的关键期，做好电力系统发展规划极为重要 引言 "十五五”电力规划是最困难的规划，面临两大不确定性 规划边界的不确定性 引言 ■规划边界存在较大不确定性M "十五五”电力电量将刚性增长，但受其他行业“碳达峰”电能替代和新增用电需求等因素影响，增速存在较大的不确定性 新能源装机将快速增长，但风光比例和装机分布存在较大的不确定性。 引言 ■技术路线存在较大不确定性 电力技术体系面临重构，系统技术，发电技术，输变电技术等待创新 "十五五”自标的实现对科技创新有较强的依赖性，要通过规划引导创新方向， 引言 要做好“十五五”电力规划，必须重点解决好平衡问题和稳定问题 汇报内容 准确把握平衡和稳定的关系 新型电力系统的平衡问题 新型电力系统的稳定问题 一、准确把握平衡和稳定的关系 平衡和稳定是电力系统的基本技术要求 ，二者不是相互独立的，根本上需要优化电源结构和电源技术创新， 、准确把握平衡和稳定的关系 “碳达峰”的本质要求新增用电量需求主要由新能源提供 同时必须解决好电力平衡问题和满足系统稳定要求， 准确把握平衡和稳定的关系 平衡方面，以新能源发电调整电量结构，满足新增用电量需求。电力需求由传统电源、部分风电和储能来满足 稳定方面，传统电源是系统稳定的基础，新能源也要为稳定运行作出责献 ，准确把握平衡和稳定的关系 ，为满足平衡和稳定要求，研究传统电源的： 装机容量； 功能定位； 技术演进方向。 、准确把握平衡和稳定的关系 研究新能源的： 风光装机结构： 构网型技术路线。 汇报内容 准确把握平衡和稳定的关系 新型电力系统的平衡问题 新型电力系统的稳定问题 新型电力系统的平衡问题 未来要处理好电量平衡问题，更要处理好新能源随机波动带来的各种时间尺度上的电力平衡问题。 新型电力系统的平衡问题 ■长周期电量平衡问题 新能源发电季节特性与负荷相反，春秋季富余电量消纳困难 夏冬季用电高峰叠加连续多日新能源资源枯竭场景下，保障电量平衡难度大。 新型电力系统的平衡问题 ■电力平衡问题一日内调节 ·全国光伏装机超过春秋季负荷水平，送受端高度同质化，午间调峰问题突出 光伏爬坡速率随装机同步增长，光伏快速上升、下降时段系统调频困难。 春节期间，电网负荷低位同时新能源大发，煤电深调工况下爬坡能力不足，导致频率持续偏差。 新型电力系统的平衡问题 ■电力平衡问题晚峰保供 ·负荷晚高峰时段光伏几乎无出力，风电小发时电力平衡紧张 冬季供暖期、枯水期叠加，晚峰高、日落早，电力平衡更加依赖风电。 今年夏季全国发电装机37亿千瓦，晚间保供能力15.6亿，仅为装机的42%。 汇报内容 准确把握平衡和稳定的关系 新型电力系统的平衡问题 新型电力系统的稳定问题 三新型电力系统的稳定问题 近年来，各国进入大面积停电高发期，高比例新能源对电力系统安全运行的影响遂渐凸显，要高度重视稳定问题， 2019年8月9日，英国电网一回400千伏输电线路因雷击跳闸，引发海上风电、分布式新能源等大规模脱网，损失负荷约100万千瓦，包括首都伦敦在内的大面积地区停电，故障前电力电子类电源占比约50%。 2023年8月15日，巴西东北部电网一回500千伏线路保护误动跳闸，潮流大幅转移导致系统解列，全国大范围停电，损失负荷约2300万干瓦。故障前东北部电网新能源发电占比约87%。 2025年4月28日，西班牙、萄牙发生全国性停电，损失负荷约3000万千瓦。故障前新能源发电占比约71% 2025年2月25日，智利电网两回500干伏联络线保护误动跳闸，潮流大幅转移导致系统解列，全国大范围停电，损失负荷约1100万于瓦，故障前新能源发电占比约70% 新型电力系统的稳定问题三 系统稳定基础削弱 历史上稳定问题主要由网架薄弱导致，当前稳定风险主要由电源支撑不足引起 ·电力电子类电源大量替代同步机，系统惯量、调节、支撑稳定要素呈弱化趋势 英国、西葡大停电都因为惯量水平不足导致频率跌落过快英国新能源基于ROCOF的涉网保护动作大量脱网，西带电网低频减载速率不及频率跌落，都导致了事故扩大， 某电网新能源装机超过1.2亿千瓦，其中分布式6000万干瓦，直流受电2400万干瓦。交流线路故障后，近区动态无功支撑能力不足，存在电压失稳风险。 三新型电力系统的稳定问题 系统稳定基础削弱解决思路 ·重点通过传统电源技术创新，强化系统稳定要素支撑。 ●实现煤电机组全工况下最优性能、低碳排放运行。 ·通过调相、灵活性等改造，让水火电机组在新能源大发期保持并网提供稳定支撑 新型电力系统的稳定问题三 故障冲击规模加大 ·新能源机组对频率和电压扰动耐受能力不足，存在连锁脱网风险 ·亿干瓦级新能源在电网故障期间集体进入穿越，穿越特性影响系统暂态响应，可能扩大故障冲击。地 2019年英国大停电事故中，交流线路N-1故障导致海上风电和分布式电源受扰动大量脱网，触发低频减载。 某区域电网交流N-1故障可能引发近区数干万干瓦新能源同时进入低穿，可能触发低频减载动作。 新型电力系统的稳定问题三 ■故障冲击规模加大一解决思路 提升电力电子器件性能，发挥其灵活可塑性，强化新能源机组被动抗扰能力，提供惯量响应、一次调频、动态无功等主动支撑能力。 加快研究电力电子构网型技术， 构网型技术的本质是通过人为附加控制，使电力电子类电源具备与交流同步电源基本相同的涉网性能，构网型设备与交流系统的暂态过渡过程极为复杂，其涉网特性由能量储备、过流能力和控制算法决定构网型与跟网型设备是对偶关系，跟网型设备有弱系统适应问题，构网型设备有强系统适应问题，需要研究跟、构网型设备混联运行的稳定机理和控制措施 希望电力行业产学研各单位紧密协作，共同关注重大问题，加快开展科技创新，全力推动如期实现转型发展自标，为中国式现代化提供坚强的电力保障， 谢谢！