北极星智能电网在线讯:构建以新能源为主体的新型电力系统，既是我国电力系统转型升级的重要课题，更是推动实现碳达峰、碳中和的关键举措。我国发布的《新时代的中国能源发展》白皮书称，在全球能源绿色低碳转型发展趋势下，要加快传统能源技术装备升级换代，加强新兴能源技术装备自主创新。
加快新型电力系统新型装备的应用研究，有助于突破数据要素在新型装备上融合应用不足、洞察程度不够等瓶颈，促进数字与物理系统深度融合，提升资产全生命周期管理水平，并将成为构建新型电力系统的基础条件。
数字赋能新型电力系统新型装备的显著特征
新型电力系统将会呈现出数字与物理系统深度融合的典型特征，并将以数据流引领和优化能量流、业务流。新型电力系统以数据作为核心生产要素，打通源网荷储之间信息交互环节；并依托强大的“电力+算力”，透过设备状态数据、用户数据、环境数据之间的关系，挖掘设备运行规律和潜在风险。在此基础上，新型电力系统新型装备不仅将支撑物理电网数字化的华丽转型，更将呈现赋能生产管理、引领运行决策、共赢电力生态的显著特征。
推动构建数字电网承载新型电力系统的最佳形态
依托数字技术赋能新型电力系统新型装备“可观、可测、可控”的能力，典型场景如下。
一是在新型发电装备场景方面。新能源将成为新型电力系统的主力电源，预计到2030年和2060年，我国新能源发电量占比将分别超过25%和60%，新型电力系统呈现高比例电力电子特性。在此背景下，旋转设备被静止设备替代，系统惯量出现下降趋势，电网频率控制难度加大，系统电压调节能力下降。鉴于此，有必要开发新型惯量支撑资源，发展新能源、储能方面的新型控制技术，提高电力电子类电源对系统惯量的支撑能力。比如研究应用虚拟同步机装备，通过模拟惯量、内电势等机电暂态特性，其端口特性可以表现为发电机发电或负荷用电，并参与电网频率调节、电网电压调节、惯量响应和阻尼控制功能。特别是在应对系统惯量方面，当系统频率变化大于系统频率变化既定值时，虚拟同步机自动调节无功功率，参与调节系统电压。
二是在新型输电装备场景方面。绿色能源富余地区一般外部环境恶劣，对于高比例新能源的新型电力系统，受到外部环境危险挑战将大幅提升。南方电网35千伏及以上输电线路30余万公里，遍及野外，受外部环境影响巨大。鉴于此，有必要研究运用云大物移智链等新技术，实现设备运维与电网运行、环境监测。比如研究对山区电力杆塔倒塌、山体滑坡、台风和雷暴等自然灾害的早期预警、灾中感知、灾后修复技术及其装备；开发快速勘灾、集群作业的智能装备，进而形成新型电力系统下的防灾减灾技术体系。
三是在新型变电装备场景方面。新能源装机大幅增加，大规模新能源接入电网，其随机性、波动性特征不仅将加大弃风弃光风险，更将加剧迎峰度夏度冬期间变压器重过载、谐波、短路等问题，影响变压器设备运维。鉴于此，有必要打造面向新型变电装备的强大“算力”，并依托物联网贯通变电站的感知、分析、决策等环节，使之在感知能力基础上，赋予新的决策、执行能力。比如运用微传感装备，并研究变压器老化等多源数据、热寿命损失模型和算法，提高负载动态评估、趋势预测能力，并用于提前管控设备风险。
四是在新型配电装备场景方面。新型电力系统构建受环境-安全-经济目标相互制约，构建条件也随高渗透率新能源出力时空分布而变化，并受人类社会行为影响，加剧了建设现代供电服务体系的复杂性。同时，高渗透率新能源更加凸显东部和西部、主网和配网、城市和乡村、规模和效率等方面的不平衡性，特别是西部地区居民用电负荷往往出现“季节性-迁移性”变化，通常在冬季假期增长较大，导致配变重过载。鉴于此，有必要研究运用配电智能网关、智能台区等新型装备，强化数据采集及边缘计算能力，结合新能源出力、多元用户负荷的波动性和空间性，以配变群体刻画与遴选方法，研判配变负荷分布，支撑配电网各场景业务的预测分析、指挥决策，激发源荷互动活力，提高客户服务水平。
结语
推动数字与物理电力系统深度融合是一项系统工程，应遵循技术演变规律，挖掘新型装备潜力，促进电力系统重大转型。一方面打造深度融合的“产学研用”创新体系，联合开展核心技术装备的研究开发；另一方面从构建数字电网承载新型电力系统最佳形态出发，建立健全技术标准体系，引领数字与物理电力系统深度融合。
(作者喇元 张炜 张镱议 欧阳健娜 单位：广西电科院)
