能源安全格局下新型电力系统发展战略框架

　　在资源配置模式方面，采取定量仿真、定性分析、综合评估等方式，根据生产运行模拟平台、电力现货市场仿真平台的结果，融合电网形态及市场形态数据分析，论证形成新型能源体系下电网互济模式及相应的市场支撑机制，从而构建新型电力系统资源互济模式、全国统一电力能源大市场框架相互支撑的大范围共享互济体系。

　　我国能源资源、用电需求具有逆向分布特征，加之新型电力系统中新能源占比提高对系统灵活性提出更高需求，未来电网在全国大范围内的灵活资源共享互济需求将进一步加大。构建全国统一电力市场是实现电力资源大范围优化配置、促进新能源高比例消纳的重要途径。在全国统一能源大市场的基础上，围绕市场区域演变路径，从电网供给安全、运行安全维度着手，研究电网大范围内资源共享互济的面临挑战、解决经验、成熟模式。依托专业平台开展仿真，细致分析未来新型能源体系下的电网形态与市场格局;统筹电网互济模式和市场化机制设计，形成新型电力系统资源互济模式以及不同尺度范围的电力市场支撑机制(见图5)。

图5　大范围资源共享互济支撑体系构建

　　(三)可调节资源互动的安全防御体系

　　在信息物理社会系统框架方面，采用机理分析和沙盘推演手段，开展极端事件、综合能源、政策机制、规划运行的“时 ‒ 空 ‒ 物”要素分析;研究不确定性因素对能源 ‒ 电力可靠性及经济性的影响规律，构建覆盖电力系统运行过程，具有多类目标、多道防线能力的电力安全主动防御体系。

　　电力与能源、生态环境、社会等系统关系紧密，电力系统与其他系统的互联互通、灵活互补是电力安全防御的关键内容。将电力安全防御系统的数据采集、知识提取、决策支持等能力推广应用到一次能源、环境、市场等机制中，实现电力系统与信息系统、广义物理环境、社会系统之间的灵活交互，从而将电力系统拓展为信息 ‒ 物理 ‒ 社会 ‒ 能源系统。考虑能源、环境、经济、社会、人类行为的协调效应，突出电力系统安全运行需求，分析极端情况下电力系统主动支撑能源安全的“时 ‒ 空 ‒ 物”要素并提出应对策略;建立多时空尺度、跨领域的综合研究框架，将多个单一研究领域进行有机整合，形成基于能源 ‒ 信息 ‒ 物理 ‒ 社会系统框架的自适应电力安全主动防御体系(见图6)。

图6　跨能源电力安全防御体系构建

　　(四)新型电力系统安全发展战略路径

　　新型电力系统安全性的提升，需要不同领域的科技进步以及交叉融合，也离不开电力系统具体业务工作(如规划、运行、交易、政策)的丰富实践。从电力安全供应、电网安全运行维度着手，将极端天气纳入电力系统规划与安全运行的范围，开展包括正常情况和极端条件在内的多情景分析。以常态情景下的“长久安全”、极端情景下的“自主可控”为目标，综合极端天气电力供需应急预警、电网大范围资源共享互济、跨能源电力安全主动防御以及相应的支撑体系，形成能源安全格局下新型电力系统发展战略路径(见图7)。

图7　新型电力系统发展战略路径构建

　　五、结语

　　本文立足当前能源安全格局形势，对未来新型电力系统的发展战略框架进行了探析。通过探讨能源安全内涵与能源转型发展要素，分析了新型电力系统安全发展的重要意义;以突破源侧、网侧、负荷、储能、市场、技术六大关键环节为切入口，从应急预警、共享互济、安全防御3个维度，论证提出了“三大体系+战略路径”的新型电力系统安全发展战略框架。相关成果可为我国新型电力系统构建，安全稳定运行理论、方法、机制的研究与实践提供参考及借鉴。

　　在“双碳”目标下，我国能源电力绿色转型持续加速推进，新型电力系统的构建与发展需要更多关注电力供需平衡、应急共享互济、电力市场稳定等安全问题;也需在科学而明确的战略研究框架下，针对不同转型阶段实现新型电力系统发展路径的动态调整与多目标平衡。立足全局，稳步构建新型电力安全运行体系，支撑能源绿色低碳转型如期实现。

　　本文选自中国工程院院刊《中国工程科学》2023年第2期

　　作者：汤广福 ，周静 ，庞辉 ，林俊杰 ，范征 ，吴亚楠 ，贺之渊 ，马士聪 ，薛峰 ，周保荣

　　来源：能源安全格局下新型电力系统发展战略框架[J].中国工程科学,2023,25(2):79-88.

　　注：本文内容呈现略有调整，若需可查看原文。