增強(qiáng)新型電力系統(tǒng)韌性 鑄就用電安全銅墻鐵壁

咱們國家現(xiàn)在正熱火朝天地建設(shè)新的電力系統(tǒng)呢，這個(gè)新系統(tǒng)特別重要，因?yàn)樗軒椭覀儗?shí)現(xiàn)減少碳排放和轉(zhuǎn)變能源結(jié)構(gòu)的目標(biāo)。國家發(fā)改委、國家能源局和國家數(shù)據(jù)局一起發(fā)布了個(gè)文件，說要加快新電力系統(tǒng)的建設(shè)，確保我們能順利達(dá)到碳排放的峰值目標(biāo)。這個(gè)新電力系統(tǒng)跟老的完全不一樣，它更環(huán)保，更低碳，但是也面臨著不少技術(shù)難題，特別是要把那些時(shí)有時(shí)無的新能源發(fā)電接入系統(tǒng)，這事兒挺難的，因?yàn)樗鼈儾环€(wěn)定，有時(shí)候多有時(shí)候少，搞得老系統(tǒng)有點(diǎn)兒吃不消，容易出問題，所以保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行是個(gè)大挑戰(zhàn)。本文以《基于分布式資源協(xié)同的配電網(wǎng)韌性提升關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用》項(xiàng)目為基礎(chǔ)，來給大家講講這個(gè)新電力系統(tǒng)是怎么回事，還有咱們國家的科研人員是怎么努力研究，解決這些難題，讓新電力系統(tǒng)越來越強(qiáng)大的。

1 何謂“新型電力系統(tǒng)”

咱們都知道，老式的電力系統(tǒng)主要靠燒煤、石油和天然氣這些化石燃料來發(fā)電。整個(gè)電網(wǎng)就像一條固定的流水線，從發(fā)電到輸電再到用電，一切井井有條。但新潮的電力系統(tǒng)就不一樣了，它像是個(gè)大雜燴，把太陽能板、風(fēng)力發(fā)電機(jī)這些新鮮玩意兒都加進(jìn)來了，還有電池儲(chǔ)能、給電動(dòng)汽車充電的設(shè)施，甚至還有氫能技術(shù)。這個(gè)系統(tǒng)追求的是各種能源的混搭，既靈活又高效，還環(huán)保低碳。它特別看重如何讓太陽能、風(fēng)能這些可再生能源大顯身手。而現(xiàn)在的電網(wǎng)像一個(gè)聰明的變色龍，能夠靈活應(yīng)對(duì)各種情況，確保電力供應(yīng)既穩(wěn)定又可靠。

新型電力系統(tǒng)組成元素

哎呀，咱們來聊聊這個(gè)超級(jí)酷炫的新型電力系統(tǒng)吧！它可是電力界的“雙高雙隨機(jī)”達(dá)人哦，就是說它能搞定超多可再生能源的接入，還能讓電力電子設(shè)備玩得飛起，同時(shí)還能應(yīng)對(duì)那些說變就變的供電和用電需求。

現(xiàn)在，新型電力系統(tǒng)和老式電力系統(tǒng)比起來，簡(jiǎn)直就是換了個(gè)新天地！它們之間有五個(gè)超級(jí)炫酷的轉(zhuǎn)變：

（1） 能源結(jié)構(gòu)大變身，從依賴煤炭、天然氣和石油這些老朋友，變成了太陽能、風(fēng)能、水能和地?zé)崮苓@些新寵兒，讓我們的能源使用更加高效、環(huán)保和低碳。

（2） 發(fā)電方式也變得超級(jí)靈活，從以前那種大電廠發(fā)電的模式，變成了分布式發(fā)電、儲(chǔ)能電站和微電網(wǎng)這些小而美的方式，讓電力供應(yīng)更加靈活和高效。

（3） 電力負(fù)荷特性也變得超級(jí)有趣，從以前那種硬邦邦的單向消費(fèi)模式，變成了生產(chǎn)與消費(fèi)兩不誤的互動(dòng)模式，讓新技術(shù)、新設(shè)備和各種負(fù)荷都能玩得開心。

（4） 電網(wǎng)架構(gòu)也變得五彩斑斕，從以前那種單調(diào)的單向輸電，變成了交直流混聯(lián)、微電網(wǎng)、局部直流電網(wǎng)和可調(diào)節(jié)負(fù)荷的能源互聯(lián)網(wǎng)，讓電力傳輸和配電更加靈活和可控。

（5） 電網(wǎng)運(yùn)行特性更是變得超級(jí)智能，從以前那種“源隨荷動(dòng)”的模式，變成了“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”協(xié)同互動(dòng)的模式，讓各類能源能夠自由轉(zhuǎn)換，還能讓電網(wǎng)變得數(shù)字化、智慧化、網(wǎng)絡(luò)化。

總的來說，新型電力系統(tǒng)就像是電力界的超級(jí)英雄，它擁有清潔低碳、安全可控、靈活高效、智能友好和開放互動(dòng)這些超能力，讓我們的能源世界變得更加美好和可持續(xù)！

新型電力系統(tǒng)超能力

2 建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)韌性電網(wǎng)的緊迫性和必要性

哎呀，說到電網(wǎng)，它就像是我們生活中的超級(jí)英雄，得有超能力才行——超級(jí)堅(jiān)強(qiáng)、超級(jí)穩(wěn)定，還得能抗住各種沖擊。但你猜怎么著？當(dāng)那些時(shí)有時(shí)無的新能源像潮水一樣涌進(jìn)來時(shí)，我們的電網(wǎng)英雄就有點(diǎn)兒招架不住了。就像是超級(jí)英雄遇到了自己的克星，這不，我們得趕緊想辦法，讓電網(wǎng)再次變得無敵，這樣我們的小日子才能繼續(xù)風(fēng)風(fēng)火火地過下去呢！

2.1 內(nèi)外部風(fēng)險(xiǎn)挑戰(zhàn)

咱們的電網(wǎng)越來越龐大，電壓也像過山車一樣越升越高。現(xiàn)在，太陽能板和風(fēng)力發(fā)電機(jī)這些綠色小伙伴都加入了電網(wǎng)大家庭，還有各種電力小玩意兒，讓電的流向變得像迷宮一樣復(fù)雜，有時(shí)候電網(wǎng)就像在走鋼絲，一不小心就可能晃悠晃悠的。而且，交流電和直流電這兩個(gè)好兄弟，現(xiàn)在手拉手一起工作，讓電網(wǎng)的穩(wěn)定就像在玩雜技一樣，需要特別小心。

再看看外面的世界，地球越來越熱，國際局勢(shì)也像過山車一樣起起伏伏，這些都讓咱們的電網(wǎng)像在玩極限運(yùn)動(dòng)一樣，面臨著各種各樣的挑戰(zhàn)。自然災(zāi)害和壞蛋的搗亂，就像不請(qǐng)自來的客人，讓電網(wǎng)的外部環(huán)境變得像是一場(chǎng)冒險(xiǎn)游戲，隨時(shí)都可能有新的驚喜出現(xiàn)。

風(fēng)險(xiǎn)挑戰(zhàn)

2.2 存在的難點(diǎn)

哎呀，看來咱們的電網(wǎng)小英雄們遇到了點(diǎn)挑戰(zhàn)呢！想象一下，我們的超大城市里，那些負(fù)責(zé)供電的“超級(jí)英雄”們，現(xiàn)在還不能像閃電俠那樣快速地應(yīng)對(duì)各種緊急情況。具體來說，有三個(gè)“壞蛋”特別棘手：首先，當(dāng)壞天氣或者別的什么災(zāi)難來搗亂時(shí)，我們的電網(wǎng)小英雄們很難快速找出哪里最需要幫助；其次，這些小英雄們沒有太多的備選方案，一旦出了問題，要保持重要設(shè)施的電力供應(yīng)就像走鋼絲一樣驚險(xiǎn)；最后，我們的小英雄們要和一群性格迥異的“小伙伴”們合作，這些小伙伴就是各種各樣的分布式能源，它們雖然各有所長(zhǎng)，但要讓它們齊心協(xié)力，快速恢復(fù)電網(wǎng)的活力，那可真是個(gè)技術(shù)活兒呢！

2.3 韌性電網(wǎng)的主要功能

（1） 讓電網(wǎng)的“指揮官”們能像看高清電影一樣，一目了然地掌握電網(wǎng)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)；

（2） 讓電網(wǎng)內(nèi)外的小伙伴們手拉手，一起跳個(gè)舞，讓我們的電網(wǎng)更靈活，還能和各種能源、城市玩轉(zhuǎn)“跳房子”游戲，把那些風(fēng)能、太陽能帶來的小麻煩都變成小case；

（3） 在“意外”來臨前，我們就像預(yù)知未來的先知，提前做好準(zhǔn)備，當(dāng)“意外”真的發(fā)生時(shí)，我們就像消防員一樣，迅速撲滅危險(xiǎn)的火苗，讓停電的時(shí)間短得就像眨個(gè)眼，然后趕緊給重要的地方重新供電；

（4） 每次“意外”過后，我們都會(huì)像偵探一樣，從中學(xué)到新招，讓自己變得更聰明，下次再遇到麻煩時(shí)，我們就能像超人一樣，輕松應(yīng)對(duì)。

所以啊，確保電網(wǎng)穩(wěn)穩(wěn)地運(yùn)行，打造一個(gè)能主動(dòng)應(yīng)對(duì)各種內(nèi)外部風(fēng)險(xiǎn)引發(fā)的極端情況和各種騷動(dòng)的“韌性電網(wǎng)”真的太重要了！這已經(jīng)成為咱們城市經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵保障，簡(jiǎn)直就是刻不容緩、非做不可的事兒嘛！

韌性電網(wǎng)關(guān)鍵特征關(guān)系

3 不畏艱辛，潛心研究，碩果累累

為了讓我們那超大型城市的電力系統(tǒng)變成“鋼鐵俠”，不僅穩(wěn)如泰山，還能在風(fēng)浪中自由翱翔，他們利用新型電力系統(tǒng)里的分布式電源、儲(chǔ)能和新能源汽車這些“超級(jí)英雄”，編織了一張從預(yù)防、應(yīng)對(duì)到恢復(fù)的全方位“安全網(wǎng)”。這樣一來，就算城市遭遇“超級(jí)反派”般的極端天氣或其他災(zāi)難，電力供應(yīng)也能穩(wěn)如老狗，給上海的經(jīng)濟(jì)和民生安全保駕護(hù)航。

這個(gè)項(xiàng)目不僅玩出了新花樣，還攻克了技術(shù)上的難關(guān)，并且成功應(yīng)用到了實(shí)際中。結(jié)果咋樣？當(dāng)然是收獲滿滿，直接抱走了2023年的“上海市科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)”大獎(jiǎng)，簡(jiǎn)直就是“科研界的奧斯卡”啊！

主要?jiǎng)?chuàng)新做法有：

（1） 創(chuàng)新提出多源配電網(wǎng)韌性評(píng)估與災(zāi)前協(xié)同規(guī)劃方法。

項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)利用新的預(yù)測(cè)方法和韌性評(píng)估技術(shù)，開發(fā)了一套軟件，幫助我們更好地預(yù)測(cè)電網(wǎng)事故，并提前做好準(zhǔn)備。這樣一來，我們不僅節(jié)省了成本，還讓電網(wǎng)變得更加堅(jiān)固，能夠更好地應(yīng)對(duì)各種問題。

（2） 突破了適應(yīng)多故障場(chǎng)景的重要負(fù)荷災(zāi)中極限生存技術(shù)。

咱們的項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)可是用上了超級(jí)酷炫的配電網(wǎng)自組態(tài)孤島技術(shù)，輕松搞定了那些讓人頭疼的隨機(jī)故障問題。他們搗鼓出了超級(jí)給力的協(xié)調(diào)控制小裝置和優(yōu)化軟件，讓咱們?cè)诟鞣N故障情況下都能穩(wěn)穩(wěn)地給重要負(fù)荷供電，就像給電飯煲插上電源一樣，說來就來！

（3） 創(chuàng)新了源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)同的配電網(wǎng)災(zāi)后快速應(yīng)急恢復(fù)技術(shù)。

嘿，你知道嗎？咱們項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)簡(jiǎn)直是腦洞大開，搞出了超級(jí)炫酷的應(yīng)急恢復(fù)方案和在線決策小妙招！他們不僅給傳統(tǒng)的配電網(wǎng)局部黑啟動(dòng)技術(shù)來了個(gè)“大變身”，還解決了災(zāi)后電一斷就亂套的難題。更牛的是，他們還搗鼓出了故障恢復(fù)決策軟件和超級(jí)控制裝置，這樣一來，災(zāi)后停電時(shí)間嗖嗖地就縮短了！

說到成果，那可真是一籮筐：15項(xiàng)發(fā)明專利在手，5個(gè)軟件版權(quán)也不落下，還有26篇論文滿天飛，其中SCI級(jí)別的就有15篇，還有3篇是ESI里的明星論文，牛得不行！咱們還整了本專著，連IEC國際標(biāo)準(zhǔn)都立項(xiàng)了，簡(jiǎn)直要上天！

最牛的是，中國電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)的大佬們都說咱們這成果，國際上都找不出幾個(gè)能比的！現(xiàn)在，這些寶貝已經(jīng)在上海進(jìn)博會(huì)、上海全城電網(wǎng)、福建、四川還有北美那邊大顯身手了。遇到極端天氣或者高溫保電，它們就是救星，讓電網(wǎng)變得超有韌性，給城市供電加了好多層“保險(xiǎn)”！

4 結(jié) 語

看看咱們國家這新型電力系統(tǒng)的建設(shè)速度，簡(jiǎn)直就像坐上了火箭一樣，嗖嗖的！在追求“雙碳”目標(biāo)和能源轉(zhuǎn)型的大潮中，電力界的超級(jí)英雄們正忙著解決一個(gè)又一個(gè)技術(shù)難題，努力讓我們的電網(wǎng)變得更加堅(jiān)強(qiáng)、可靠，安全得就像銀行的保險(xiǎn)庫一樣。他們的成績(jī)，真是讓人豎起大拇指！

我們這里可是超級(jí)期待呢，希望有更多這樣的英雄，帶著他們的聰明才智，加入到這場(chǎng)電力革命中來。一起加油，一起攻克難關(guān)，讓我們一起把科技的山峰攀登得更高，為實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，為我們的地球母親貢獻(xiàn)出一份力量！

（科學(xué)性審查人員：艾芊 上海交通大學(xué) 教授）