中科院院士周孝信：以數(shù)字化推動(dòng)源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)調(diào)發(fā)展

“以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，它比我原來(lái)提出的新一代電力系統(tǒng)要求更高?！?月14日，中國(guó)科學(xué)院院士周孝信在江蘇家中接受南網(wǎng)傳媒記者采訪，就新能源發(fā)展、數(shù)字化技術(shù)等分享觀點(diǎn)。他表示，南方電網(wǎng)公司發(fā)布的《南方電網(wǎng)公司建設(shè)新型電力系統(tǒng)行動(dòng)方案(2021-2030年)白皮書(shū)》，為數(shù)字化與新型電力系統(tǒng)的緊密結(jié)合提供了一體化的行動(dòng)方案，具有南方電網(wǎng)的特點(diǎn)，建議以數(shù)字化推動(dòng)源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)調(diào)發(fā)展，加強(qiáng)先進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)研發(fā)，創(chuàng)建新型電力系統(tǒng)的理論和技術(shù)體系，助力“雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。

新型電力系統(tǒng)是能源電力可持續(xù)發(fā)展的大方向

記者：您在幾年前提出的“新一代電力系統(tǒng)”，與“以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)”有不少共通之處，請(qǐng)問(wèn)電力系統(tǒng)發(fā)展經(jīng)過(guò)了哪些階段？目前呈現(xiàn)出什么特點(diǎn)？

周孝信：2013年我在《中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)》上發(fā)表文章提出了“三代電網(wǎng)”的概念。第一代電網(wǎng)，指20世紀(jì)前50年，低電壓、小機(jī)組、小電網(wǎng)為主的電力系統(tǒng)發(fā)展初級(jí)階段。隨著第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后全球經(jīng)濟(jì)恢復(fù)和新中國(guó)成立，尤其是中國(guó)改革開(kāi)放以來(lái)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)電力的需求急速增加，電網(wǎng)和相關(guān)技術(shù)的發(fā)展發(fā)生巨大變化，大電網(wǎng)、大機(jī)組、超/特高壓交直流輸電組成了第二代電力系統(tǒng)的大格局，但第二代電力系統(tǒng)的電源結(jié)構(gòu)主要基于化石能源，面對(duì)其進(jìn)一步發(fā)展對(duì)環(huán)境的嚴(yán)重污染和日益嚴(yán)重的全球氣候變化的危機(jī)，這種模式難以持續(xù)。第三代電網(wǎng)即新一代電力系統(tǒng)，始于本世紀(jì)初期，是以可再生能源和低碳清潔能源發(fā)電為主，是大機(jī)組和中小機(jī)組相結(jié)合，大電網(wǎng)和中小電網(wǎng)以及微電網(wǎng)并存的新時(shí)代，是可持續(xù)的能源電力發(fā)展新模式。

對(duì)于新一代電力系統(tǒng)，我從技術(shù)上概括了它的四個(gè)主要特征：高比例可再生能源電力系統(tǒng)、高比例電力電子裝備電力系統(tǒng)、多能互補(bǔ)綜合能源電力系統(tǒng)、信息物理融合的智慧能源電力系統(tǒng)。現(xiàn)在看來(lái)，這些特征與新型電力系統(tǒng)有不少共通之處，而新型電力系統(tǒng)是以新能源為主體，要求更高。在碳達(dá)峰、碳中和大背景下，加快構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，具有很大的挑戰(zhàn)性，但這是人類(lèi)利用能源電力可持續(xù)發(fā)展的大方向。

制氫儲(chǔ)能是新型電力系統(tǒng)應(yīng)對(duì)中長(zhǎng)周期能源電力波動(dòng)確保供應(yīng)安全的重要保障

記者：以新能源為主體是新型電力系統(tǒng)最為顯著的特征，如何應(yīng)對(duì)大規(guī)模新能源接入給電網(wǎng)帶來(lái)的影響？

周孝信：面對(duì)新一代電力系統(tǒng)的構(gòu)建，我提出了六類(lèi)具有全局性影響的關(guān)鍵技術(shù)。其中三類(lèi)是“安全高效低成本長(zhǎng)壽命新型儲(chǔ)能技術(shù)”、“清潔高效低成本氫能生產(chǎn)儲(chǔ)運(yùn)轉(zhuǎn)化和應(yīng)用技術(shù)”和“數(shù)字化、人工智能和能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)”。由于新能源發(fā)電波動(dòng)性和間歇性強(qiáng)，大量接入電網(wǎng)會(huì)直接影響電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，這是需要全人類(lèi)共同攻克的難題。儲(chǔ)能則可以很好地平衡新能源的波動(dòng)。我國(guó)自上世紀(jì)六十年代開(kāi)始開(kāi)發(fā)建設(shè)抽水蓄能電站，隨著我國(guó)新興能源的大規(guī)模開(kāi)發(fā)利用，目前抽水蓄能電站的配置已由過(guò)去側(cè)重于用電負(fù)荷中心逐步向能源基地、送出端和落地端等多方面發(fā)展。近年來(lái)以化學(xué)電池為主的新型儲(chǔ)能裝置在電力系統(tǒng)中快速發(fā)展，未來(lái)將與抽水蓄能電站一起成為應(yīng)對(duì)新能源短周期波動(dòng)性間歇性的主要措施；但對(duì)風(fēng)電光伏發(fā)電等受異常天氣變化影響的中長(zhǎng)周期功率和能量波動(dòng)來(lái)看，清潔制氫和儲(chǔ)氫將是最為經(jīng)濟(jì)有效的方式，即利用可再生能源制氫，將隨時(shí)變化不可控的清潔電力轉(zhuǎn)化為可儲(chǔ)存、便于運(yùn)輸?shù)木G色液體氣體燃料和化工原料，這既是對(duì)可再生能源的充分利用，又能通過(guò)儲(chǔ)氫和氫轉(zhuǎn)化產(chǎn)品(甲烷、甲醇等)成為應(yīng)對(duì)新能源中長(zhǎng)周期波動(dòng)的備用清潔能量來(lái)源，還可以在電網(wǎng)運(yùn)行中通過(guò)調(diào)節(jié)電解水裝置等給電網(wǎng)帶來(lái)新的靈活性調(diào)節(jié)手段。從這個(gè)意義上看，制氫、儲(chǔ)氫和用氫，應(yīng)該是未來(lái)新型電力系統(tǒng)的重要組成部分。當(dāng)前，我們要充分利用新能源占比逐步提高過(guò)程的時(shí)間窗口，進(jìn)一步研發(fā)制氫儲(chǔ)氫和氫轉(zhuǎn)化技術(shù)，提高效率，降低成本，為未來(lái)新型電力系統(tǒng)的安全可靠穩(wěn)定運(yùn)行做好充分準(zhǔn)備。

數(shù)字化推動(dòng)源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)調(diào)發(fā)展

記者：建設(shè)新型電力系統(tǒng)刻不容緩，南方電網(wǎng)公司在近期發(fā)布了《數(shù)字電網(wǎng)推動(dòng)構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)白皮書(shū)》《建設(shè)新型電力系統(tǒng)行動(dòng)方案(2021-2030年)白皮書(shū)》，請(qǐng)問(wèn)您對(duì)此有什么建議？

周孝信：這兩本新的《白皮書(shū)》將數(shù)字化和新型電力系統(tǒng)結(jié)合得非常緊密，從概念理念到目標(biāo)任務(wù)，提供了一體化的行動(dòng)方案，都具有南方電網(wǎng)的特點(diǎn)。

數(shù)字化改革不是為了數(shù)字化而數(shù)字化，是為了解決電網(wǎng)、電力系統(tǒng)存在的問(wèn)題。特別是當(dāng)新能源的比例越來(lái)越高時(shí)，需要充分運(yùn)用數(shù)字化、信息化手段來(lái)推動(dòng)源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)調(diào)發(fā)展，以應(yīng)對(duì)新能源發(fā)電出力的波動(dòng)性、間歇性，以及新型電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)、調(diào)度運(yùn)行、保護(hù)控制等方面的一系列難題。其中，數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性、可靠性和完整性是應(yīng)用的前提。為此，我們要加強(qiáng)基礎(chǔ)理論研究，攻克關(guān)鍵技術(shù)，創(chuàng)建新型電力系統(tǒng)的理論和技術(shù)體系，為實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展作出能源電力行業(yè)應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

記者：在建設(shè)新型電力系統(tǒng)的實(shí)施過(guò)程中，您認(rèn)為還需考慮哪些方面？

周孝信：一是增強(qiáng)新型電力系統(tǒng)的韌性。電網(wǎng)的韌性，是指能夠全面、快速、準(zhǔn)確感知電網(wǎng)運(yùn)行態(tài)勢(shì)，協(xié)同電網(wǎng)內(nèi)外部資源，對(duì)各類(lèi)擾動(dòng)做出主動(dòng)預(yù)判與積極準(zhǔn)備，主動(dòng)防御，快速恢復(fù)重要負(fù)荷和電網(wǎng)正常運(yùn)行的能力。增強(qiáng)電網(wǎng)的韌性，也是電網(wǎng)數(shù)字化要解決的重要問(wèn)題。在構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的過(guò)程中，要高度重視解決可能遇到的各種各樣自然災(zāi)害影響，或是一些無(wú)法預(yù)估的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，將其納入構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)和研發(fā)工作中。

二是協(xié)同發(fā)展。南方電網(wǎng)供電區(qū)域內(nèi)既有經(jīng)濟(jì)發(fā)展比肩世界一流灣區(qū)的粵港澳大灣區(qū)，也有自然條件惡劣的西部欠發(fā)達(dá)地區(qū)。如何帶動(dòng)薄弱環(huán)節(jié)同頻共振，因地制宜建設(shè)促進(jìn)欠發(fā)達(dá)地區(qū)發(fā)展的新型電力系統(tǒng)，讓所有人共享構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的發(fā)展成果，也是我們要密切關(guān)注的。

原標(biāo)題：專(zhuān)訪中國(guó)科學(xué)院院士周孝信：以數(shù)字化推動(dòng)源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)調(diào)發(fā)展