清研智谈 | 电网如何变坚强？能源互联网“健身”方案探析

2021年10月，国务院印发《2030年前碳达峰行动方案》，从多个角度为能源、工业、建设、交通、经济等各相关行业指出了发展路径，《方案》指出“加快建设新型电力系统，建设坚强智能电网”。2024年1月，国家电网公司2024年工作会议上提出，要构建新型电力系统，建设新型能源体系，形成新质生产力，打造数智化坚强电网，为保障能源安全、实现“双碳”目标作出积极贡献。

什么是数智化坚强电网，如何才能使电网变得坚强？

提升电网韧性迫在眉睫

近年来全球范围内由极端事件引发的大停电事故不断发生，造成巨大损失的同时也暴露了电力系统应对极端事件的脆弱性。在能源转型和“双碳”战略指引下，我国电力系统逐步发展为多能源电力系统，除传统煤电和水电外，风电、光电、燃气发电的容量和占比均不断提升，推动电能利用清洁化、低碳化。其中，风、光、水等可再生能源具有“靠天吃饭”的特点，存在“气候风险”。然而，多能耦合亦增加了故障连锁传播风险。可见，多能源电力系统发展需要能兼顾安全、经济、清洁、低碳多目标的新思路和新范式，韧性是其中不可或缺的因素。

2021年上海“十四五”规划《纲要》中提出，未来五年上海要强化安全韧性适应理念，在基础设施建设、应急物资储备及保障等方面保持弹性，提高城市应对灾害能力。

2022年，国网上海市电力公司联合北京交通大学、清华大学等高校合著的《韧性电网》专著出版，正式提出“韧性电网”概念，即“能够全面、快速、准确感知电网运行态势，协同电网内外部资源，对各类扰动做出主动预判与积极预备，主动防御，快速恢复，并能自我学习和持续提升的电网”。

就目前而言，韧性电网仍是一个新兴的前沿领域，国内外相关研究均处于起步阶段，其研究需求亦处于不断变化中。

综合当前研究成果看，韧性电网至少应具备以下特征：

感知力，即全面、快速、准确感知电网运行状态，预测电网未来运行态势并针对潜在风险作出预警。

应变力，即电网在事故前主动预判事件影响，制定预案，并采取预备措施以应对突发扰动。

防御力，即在扰动事件动态发展过程中，电网采取主动防御措施以降低事件影响。

恢复力，即电网正常功能遭到破坏后，及时启动应急恢复和修复机制，保障重要负荷持续供电，并快速恢复电网功能至正常状态。

协同力，即电网协同内外部资源共同应对扰动，包括输配协同、源网荷储协同、电网与其他关键基础设施协同、能源大脑与城市运营大脑协同等。

学习力，即电网从历史事件或其他电网经历的严重停电事故中获取经验，并不断融合新兴技术实现自我提升。

表 电网各环节如何增强韧性

电网韧性提升面临的问题和挑战

与其他经济体比起来，我国一贯秉持着实干精神，在此领域取得了较为瞩目的优势，但仍面临较大挑战。笔者认为，提升电网韧性主要面临以下问题和挑战：

技术挑战：韧性电网的建设需要依托多种先进技术的支撑，如人工智能、大数据、物联网、云计算和区块链等。然而，这些技术的应用还面临着数据安全、隐私保护、算法优化等一系列技术挑战。

投资挑战：韧性电网的建设需要大量的资金投入，包括设备更新、技术研发、人才培养等方面的投入。如何保障资金的来源和有效利用，是韧性电网建设面临的重要挑战。

监管挑战：韧性电网的建设和运行需要政府的监管和支持。然而，如何制定合理的监管政策和标准，确保电网的安全、可靠和高效运行，也是韧性电网建设面临的挑战之一。

市场挑战：电力市场的竞争和开放对韧性电网的建设和运行提出了更高的要求。如何适应市场需求，提高电网的灵活性和适应性，是韧性电网建设需要面对的市场挑战。

整合社会资源的挑战：韧性电网的建设和运行涉及到社会各个方面，如居民、企业、政府等。如何平衡各方利益，确保电网的公平、公正和可持续发展，是韧性电网建设面临的综合型挑战。

韧性电网建设路径

目前，能源领域的数字化转型正如火如荼展开。各省多个试点项目正不断取得相关资源可观、可测、可调、可控方面的微小突破。在蓝图缓缓绘就、多点突破的过程中，笔者认为，可以增强以下几方面工作，确保韧性电网的落地：

一是研究制定发展规划。通过明确发展目标、重点任务和保障措施，制定明确的韧性电网发展规划。规划应综合考虑能源结构、负荷特性、电网形态、运行特性等因素，确保电网的清洁低碳、安全可控、灵活高效、智能友好和开放互动。

二是着力加强技术创新。加大基础材料、数据科学领域的科技创新力度，推动新技术在电网中的应用。重点加强人工智能、大数据、物联网、云计算、区块链等技术、5G/6G通信技术的研发和应用，提高电网的智能化水平和应对突发事件的能力。

三是快速提升设备水平。加强电网设备的更新改造和运维管理，提高设备的可靠性、安全性和效率。推广智能设备、自动化设备和状态监测设备，实现设备的全面监控和预测性维护。

四是切实强化协同合作。加强电网与其他关键基础设施的协同合作，实现资源共享、信息互通和互联互通。建立跨行业的协调机制，形成共同应对突发事件的合力。

五是推动完善市场机制。完善电力市场机制，推动电力市场的竞争和开放。通过市场机制引导电力资源的优化配置，提高电网的灵活性和适应性。

六是聚力培养创新人才。加强电网领域的人才培养和引进，建立一支高素质、专业化的电网人才队伍。通过人才培养和引进，推动电网技术创新和管理创新。

未来展望

建设坚强智能电网将是一个长期并且充满挑战的过程。在整体转型升级过程中，将会调动巨大社会资源。如何运用市场机制，合理调配资源和各相关方积极性，是除了技术之外需要重视和建设的另一重大课题。道阻且长，行则降至。

撰稿 | 柳蒙蒙 清研集团能源电力研究部研究员

编辑 | 陈泽玺

图片 | 网络