新型电力系统并网—配电网络接入

以自主创新成果助力新型电力系统建设。为国家电网、南方电网等客户提供绿色低碳能源互联网服务领域数字化解决方案；,一、综合概述>
数字电网与新型电力系统,
（1）新型电力系统将实行“三步走”发展战略，加速数字化转型。
构建新型电力系统是非常艰巨复杂的系统性工程，参考《新型电力系统发展蓝皮书》，我国新型电力系统将按照“三步”有序推进，其中数字化、电力智能化技术是重点方向。
（2）2023年-2030年，加速转型期。
此阶段我国将加快推进电力系统清洁低碳化转型，需要逐步建成适应新能源大规模发展的新型调度控制体系，发展“能源互联网”等数字化技术，以及工业互联网、数字孪生、边缘计算等智能化技术在电力系统源网荷储各侧逐步融合应用，大幅提升源网荷储协调能力，以数字化转型促进新型电力系统高质量发展。
（3）2030年-2045年，总体形成期。
预计我国用电需求在2045 年前后达到饱和，此阶段新型电力系统建设目标为>
1）用户侧向低碳化、电气化、灵活化、智能化变革，全社会各领域电能替代广泛普及；,2）电网稳步向柔性化、智能化、数字化方向转型，大电网、分布式智能电网等多种新型电网技术形态融合发展。
（4）2045年-2060年，巩固完善期。
此阶段具有全新形态的电力系统全面建成，将实现：多种电网形态广泛并存，电力系统的灵活性、可控性和韧性显著提升，能源系统运行灵活性与效率大幅提升。
二、聚焦能源数字化+能源互联网,（1）电力数字化转型加速，
新型电力系统将呈现“双高”特性，安全运行亟需数字化技术支持。国家计划投资超过2.9万亿推进电网转型升级，其中智能电网将成为重点方向。
能源互联网在需求侧，构建城市级光储充一体化解决方案，打通分布式光伏、用户侧储能和聚合充电平台之间的桥梁，实现智慧能源联动互补；提高新型电力系统用电效率。
新型电力系统加速了能源数智化转型。
电网作为公共新能源接入数字化服务商，能够纵向覆盖输电、配电及电力调度智能化业务领域。
（2）能源数字化、能源互联网业务。
1）能源数字化：主要面向B端客户，为电网等客户提供用电服务领域数字化解决方案，
2） 能源互联网：通过构建能源互联网服务平台，业务覆盖B端与C端用户。打造聚合充电服务平台，为分布式光伏电站等提供软件产品和SaaS服务。
（3）新能源快速发展，数字化手段可拓展消纳空间。
2023年上半年我国风电、光伏累计新增并网装机突破1亿千瓦，其中风电新增并网容量2299万千瓦，光伏新增并网7842万千瓦，同比增长154%。根据《2030年前碳达峰行动方案》，到2030年，风电、太阳能发电总装机容量要达到12亿千瓦以上，为了避免大规模弃风弃光困境，提升消纳能力成为新能源开发的前置条件。
（4）能源互联网可通过数字电网实现灵活接入,数字化手段可以聚合各类可调节负荷、储能资源，实现灵活接入、精准控制，大幅提高电网灵活性和系统稳定性，提高新能源并网消纳能力，在风光大幅并网的背景下应用非常迫切。
三、数字电网建设的问题及原因,（1）数字电网系统架构,建设数字电网和标准。新型电力系统具有能源网络及“电力+算力”的新型服务能力，能有效承载以新能源为主体的新型电力系统，已形成广泛共识，但对于数字电网的具体形态、场景、技术路线、实现方式及条件等还缺乏深入的研究和论证。需要加强顶层设计，并形成统一的规划和标准。
（2）对数字电网建设还需加大技术创新。
数字电网是传统电网与现代数字技术的有机结合，现有电力系统理论和成熟技术不足以支撑数字电网建设要求，需要持续进行理论创新和技术创新，全面变革与突破系统基础理论、分析方法和控制技术。
（3）现有数字基础设施还不足以支撑数字电网。
电网连接电力生产供应与使用，数字电网的运行需要在电源侧、消费侧和政府层面衔接数字化、智能化应用，但目前数字基础设施建设不平衡，需要统筹协调相关规划建设。
（4）电力系统“双高”特性凸显，电网安全运行亟需数字化技术支持。
新型电力系统将呈现“高比例可再生能源”和“高比例电力电子设备”的特征。与传统电力系统相比，“双高”的新型电力系统呈现明显低惯量、低阻尼、弱电压支撑等特征；,我国电网具有交直流送受端强耦合、电压层级复杂的电网形态，送受端电网之间、高低压层级电网之间协调难度大的特点，电网安全运行面临较大挑战。因此，电力系统亟需数字化赋能，运用“云大物移智链边”等先进技术，助力电力系统实现高度数字化和智能化，实现风险精准分析，保障电网安全运行。
四、推进数字电网，助力构建新型电力系统,（1）加强数字电网的顶层设计。
加强“以数字电网承载新型电力系统”的研究论证，将数字电网建设从企业行动上升到国家整体数字化行动。加强顶层设计，促进各级政府、科研机构、产业链上下游等利益相关方的交流合作、共建共享，充分发挥电网能源产业核心枢纽作用，以数据要素驱动资源优化配置，加快推动以新能源为主体的新型电力系统建设。同时开展试点示范，打造一批示范区，引导数字电网建设更好地为实现“双碳”目标作出积极贡献。

（2）推进规划和标准先行。
一方面，将数字电网建设纳入国家“双碳”实施规划及新型电力系统建设规划，明确目标、路径和战略举措。另一方面，注重数字电网标准化建设，准确把握数字电网的运行特性，研究数字电网运行控制技术，开展广泛的技术交流合作，抓紧出台数字电网技术标准并纳入新型电力系统技术标准，打造本质安全的现代化电网。
（3）加大数字电网科技投入和创新支持力度。
强化创新战略，实施持续的科研投入，转变科技管理模式，以实践应用为检测标准先行先试。扩大企业和科研院所自主决策权，赋予科研人才更大资金支配权、技术路线决策权，提高科研人员成果转化收益分享比例，实施科技成果证券化措施，进一步激发创新活力。促进数字化技术与电力技术深度融合，建设支撑新型电力系统国家级创新平台，形成具有我国自主知识产权的新型电力系统关键技术和标准体系。
（4）加快数字技术基础设施建设。
加大协调支持力度，推动变电站、充换电站、储能站、5G基站、北斗基站等“多站合一”规划建设，为数字电网实施创造良好的基础设施环境。加大5G基站、物联网、电动汽车充电桩等新型基础设施建设配套投入。对接好国家工业互联网和数字政府，充分利用电网企业在算力、算法和数据资源上的优势，促进政府、产业上下游和用户的密切互动，引导能量、数据、服务有序流动，推动能源生态系统利益相关方开放合作、互利共生、协作创新。



五、赋能新型电力系统建设,利用先进数字技术，实现对新能源发电全息感知、精准预测，大力提高系统灵活调节能力，支撑高比例新能源并网、高效利用；同时利用数字化手段提升电力精准服务、便捷服务、智能服务水平，满足日益多元化、个性化和互动化的客户用能需求；,（1）电网的数字化、智能化建设,全面推进数字技术在电网各环节、各领域广泛应用，提升电网智能互动和安全运行水平。南方电网将加大电网数字化的转型力度，加强智能输电、配电、用电建设，以电网的数字化、智能化建设，促服务智慧化。根据《南方电网“十四五”电网发展规划》，到2025年将全面建成数字电网，充分发挥能源电力大数据“生产要素”和“算力+算法”叠加倍增效应，以赋能新型电力系统建设。
（2）构建城市级光储充一体化解决方案，提高能源调度能力。
在推动公共充电网络互联互通的同时，也积极开展光储充一体化项目，打通分布式光伏、用户侧储能和聚合充电平台之间的桥梁，实现智慧能源联动互补。
光储充一体化充电场站采用“绿色充电，以光养桩”的运行模式，有效提高能源利用率，降低了碳排放量。光储充一体化示范项目并通过EMS系统实现光储充智慧能源联动，实现绿电从生产到存储、再到消纳的柔性互联和完整闭环，提高能源的调度能力。
六、新能源并网技术难题,世界性技术·难题,未来几十年里会有大规模光伏、风电等新能源电站纳入电力系统，但新能源功率有效的消纳和电网系统安全运行确仍然是世界性的技术难题。
（1）、随机波动性,新能源发电具有波动性和随机性，发电设备的低抗扰性和弱支撑性。
随着光伏发电、风力发电等电站并网电力系统中系统惯量下降，自身频率、电压耐受能力比较低，进而使功率扰动引发的频率波动问题更大，引发连锁故障，该问题随着新能源规模的快速增长日益突出。
（2）、消纳容量不足,虽然目前新能源大规模并网发电存在一定的隐患，通过管理系统的合理调度，新能源的消纳得到缓解。
波动性和间歇性是由自然因素而产生的影响，虽然不能对自然条件进行控制，但是可以对设备进行控制。首先，对于发电并网的新能源设备，可以加入拥有规定的并网技术性能。其次，提升电网对于峰值的调节能力，加大电网对于波动和间歇问题的接纳能力。当然，在新能源发电系统中，装置必须要要具备有功功率调整与无功功率调整的功能。
（3）、局部电网接入能力不足>
风电场大多处于电网末梢，大规模接入后，风电大发期大量上网，电网输送潮流加大，重载运行线路增多，热稳定问题逐渐突出。提高输送能力，但风场弃风问题仍然长期存在。
（4）、增加电网稳定风险>
风电的间歇性，随机性增加了电网稳定运行的潜在风险。一是风电引发的潮流多变，增加了有稳定限制的送电断面的运行控制难度；二是风电发电成分增加，导致在相同的负荷水平下，系统的惯量下降，影响电网动态稳定；三是风电机组在系统故障后可能无法重新建立机端电压，失去稳定，从而引起地区电网的电压稳定破坏。
（5）、保护问题>
1）潮流的改变，
一、导致本线路保护的灵敏度降低及拒动；二、导致本线路保护误动；三、导致相邻线路的瞬时速断保护误动并失去选择性；四、导致重合闸不成功。
2）应对措施>
一是限制分布式电源的并网容量；二是增加分布式电源隔离变压器阻抗；三是分布式电源出口增设方向功率保护；其中最关键一点在于分布式电源并网之前，要在充分调查发电设备阻抗的基础上，计算分布式电源可能带来的短路电流的增加，以确定分布式电源的并网容量。