《中華人民共和國能源法》提出國家建立健全能源標準體系,保障能源安全和綠色低碳轉型,促進能源新技術、新產業、新業態發展。近期,國家發展改革委、國家能源局、國家數據局印發了《加快構建新型電力系統行動方案(2024—2027年)》,提出制修訂并網技術標準、推動配電網標準體系、推動新一代煤電標準建設、建立健全充電基礎設施標準體系、建立健全虛擬電廠技術標準體系、提升新型主體涉網性能等要求。
在構建能源標準體系過程中,面臨著多方面的挑戰,這些挑戰主要源于能源新型主體的快速發展、電力電子設備的廣泛應用、能源結構的快速復雜變化、能源安全運行與新型主體差異化訴求。建議以新型電力系統的技術標準建設為抓手來引領推動能源標準體系構建,為《中華人民共和國能源法》有效執行,同時保障國家能源安全、促進經濟社會綠色低碳轉型貢獻力量。
技術標準制定面臨的挑戰
隨著風電、光伏、儲能、充電樁、氫能等新型能源主體在電力系統中的占比不斷提高,對它們的技術標準制定速度難以跟上技術發展的步伐,導致部分領域缺乏明確指導;另一方面,技術兼容性和互操作性問題日益凸顯,影響新型電力系統整體效能,需要不斷更新新型主體的技術標準。
新型能源主體多采用電力電子變流器,導致系統轉動慣量降低,頻率穩定風險增加;同時,電力電子裝備耦合帶來的電能質量、系統控制問題也變得更加復雜,需要新的技術標準和防治手段。
為了保障社會經濟穩定發展和居民生活質量,國家對電力系統穩定性與安全性提出了更高的要求;同時高比例可再生能源接入和高比例電力電子設備應用,新型電力系統“雙高”特性日益凸顯,系統穩定性和安全性面臨未知的挑戰;因此需要制定更加嚴格的運行技術標準來保障電力系統的安全穩定運行。
新型主體的多樣性、隨機性、波動性和電網調度要求對象的統一性,增加了電網調度運行的難度;電網調度需要綜合考慮新型主體的不確定性,合理安排多種負荷平衡和調峰調頻策略,以確保電網的安全穩定運行。因此需要制定滿足適應新型主體的技術標準來保障電力系統的安全穩定運行。
技術標準制定存在的實際困難
在全球能源轉型的大背景下,新型主體源技術正以前所未有的速度發展,太陽能、風能、儲能等領域的技術創新不斷涌現,例如風電機組朝著大容量、高效率、智能化的方向快速發展;海上風電規模、陸上光伏的規模也向大容量、遠距離發展;然而技術標準制定過程緩慢,難以適應快速發展的技術需求。
新型電力系統在傳統的電力系統的基礎上包含了更多的行業和新技術,例如化學行業、汽車行業、大數據技術等;同時新型電力系統涉及多個領域和學科,如智能電網、分布式發電、儲能技術等,這些領域的技術發展速度和成熟度各不相同;因此技術標準的制定需要充分考慮各種行業和各技術、設備、系統之間的協同性,這就要求技術標準制定者具備深厚的專業知識和廣泛的行業經驗。然而,目前行業內缺乏這樣的全面人才,導致技術標準制定困難,難以滿足新型電力系統快速發展的技術需求。
傳統的電力系統涉及發輸配用幾個環節,起主導作用的是電網企業負責的輸電配電,涉及的利益需求單一,唯一衡量的標準是供電質量和停電小時數。新型電力系統則涉及到政府、企業、用戶、電源、電網等利益相關方;政府作為政策制定者和監管者,在新型電力系統建設中主要關注國家能源安全、能源轉型、新能源產業技術發展,實現綠色低碳的發展目標;企業作為新型電力系統建設的重要參與者,期望降低能源消耗成本;用戶已不是單純的電力消費者,而是具備了電力的調節、互動、提供能力,是新型電力系統的廣泛參與者,他們希望在新型電力系統中發揮作用并獲得利益;電源關注電力市場的公平競爭,提高話語權,降低運營成本,增強市場競爭力;電網依舊是新型電力系統的核心組成部分,主要關注電網的安全穩定運行、新能源的有效消納、供電的可靠性。綜上所述,政府、企業、用戶、電源和電網作為新型電力系統建設的相關方,使得技術標準制定需要兼顧各方多樣性訴求,如何在保持技術標準的一致性和通用性的同時,兼顧各方的訴求,是標準制定者需要解決的重要問題。
新型電力系統下,能源混合、可再生能源集成和電網規模的擴大,設備模型多樣性、系統復雜性增加,以往成熟的電力系統分析工具(比如潮流采用BPA、電磁暫態采用EMTP),這就要求電力系統分析軟件具備更強的建模和仿真能力,能夠支持可再生能源的優化集成、最大程度地利用可再生能源;軟件還需要支持智能電網的監控、控制和優化,提高新型電力系統的效率和可靠性。
新型電力系統技術標準發展建議
構建國家層面的新型電力系統技術標準體系。由國家發展改革委、國家能源局、國家數據局推動構建系統完備、科學規范、安全可靠的新型電力系統技術標準體系,保持技術標準的一致性和通用性的同時,兼顧各個領域的特殊性,為新型電力系統的建設和發展提供有力支撐。
加快新型電力系統技術標準修制訂。組織具有廣泛代表性的行業專家和技術團隊,根據新型電力系統技術標準體系,針對新型電力系統的新特性,制定或修訂相關技術標準,確保標準的科學性和前瞻性。
建立快速響應機制加快修訂新型電力系統技術標準。建立快速響應機制,及時跟蹤新技術發展,重實踐探索和經驗總結,動態調整標準內容,保持標準的時效性和適用性。
組織開展新型電力系統軟件工器具和平臺的研發。加強電網、高校、科研機構、軟件企業的合作,加大對軟件工器具研發工作、提供充足的資金和資源支持,共同推進新型電力系統軟件工器具研發以及人才的培養;利用大數據和人工智能技術,建立新型電力系統統一的數據平臺進行分析和預測,及時發現新型電力系統建設運行潛在風險,提高電力系統規劃、建設、運行能力。
加強標準實施、協調與監督。由國家發展改革委、國家能源局、國家數據局組建專業性、權威性的組織協調機構,處理政府、企業、用戶、電源、電網等利益相關方不同訴求。負責強化標準實施力度,加強新型電力系統技術標準的宣傳和培訓力度,確保各相關行業和人員能夠熟練掌握和應用標準;同時加強標準實施情況的監督檢查和評估工作,確保標準得到有效執行。
構建新型電力系統技術標準,是國家建立健全能源標準體系的重要手段,我國能源轉型的必由之路,面對技術標準的挑戰,我們需要以創新驅動為核心,加強標準制定工作。通過全社會的共同努力和協同配合,我們一定能夠順利推進國家能源標準體系的建設,為保障能源安全和綠色低碳轉型,促進能源新技術、新產業、新業態發展貢獻力量。
張旭光 張勁松(作者單位:南網能源院)
責任編輯: 李穎