Page 16 - 电力与能源2024年第二期
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156 梁作放，等：新型电力系统面临的挑战及关键技术
更加复杂，传统电力系统电量平衡分析方法不再 反转，向主网倒送功率成为常态，这使得电力系统
适应以新能源为主的新型电力系统 ［11］ ，电力系统 的运行分析进一步复杂化。
的灵活性与可靠性将面临更严峻的形势。以风 （4）光伏、储能等将带来大量电力电子设备，
能、太阳能为代表的新能源具有不确定性和反调 亟需加快建设柔性配电网与柔性输电网，建设交
峰特性，这给电力系统的灵活性带来了极大的风 直流混联的电力系统将成为发展趋势，电压、频率
险与挑战。近年来高温极寒、干旱洪涝等极端天 与谐波谐振问题将更加突出，控制难度也将大幅
气频发，导致风力、光伏等新能源出力受限，使得 增加。
新能源不确定性进一步增加，电力系统电量平衡 在高比例新能源与高比例电力电子设备的
与灵活性面临的挑战更加严峻。 “双高”背景下，新型电力系统将在控制方式、潮流
2.2.2 新型负荷 分布、运行机制等方面变得极为复杂。目前，电力
随着经济社会的发展和能源消费的转型，电 系统的理论研究将不再适用于新型电力系统，基
能替代工作逐步推进，电动汽车、电热设备等新型 础理论亟待创新。
负荷大幅增加，这给电力系统的灵活性叠加了风
3 支撑新型电力系统的关键技术
险与挑战。电动汽车充电具有不确定性，大规模
电动汽车的无序充电使得负荷侧的不确定性进一 3.1 新能源利用技术
步叠加，电量平衡愈加困难，电力系统灵活调节面 3.1.1 太阳能
临的挑战进一步加大。 目前对太阳能的开发和利用有光伏发电和光
2.3 经济性方面 热发电两种形式。
虽然新能源发电成本较低，但是电力系统在 光伏发电技术主要通过半导体界面的光生伏
容量、调频等方面的成本将大幅增加。光伏、风能 特效应将太阳能直接变成电能，其核心设备为太
具有间歇性、波动性和不确定性，而电动汽车大规 阳能电池。太阳能电池主要有单/多晶硅电池、薄
模无序充电也将增大电力系统的峰谷差，故需要 膜太阳能电池、钙钛矿太阳能电池、多元化合物电
在储能、调频、备用等方面投入大量成本，导致电 池等。光伏发电具有技术成熟、成本较低、易于安
力系统成本增加，经济性降低。此外，在新能源占 装等优势。
主体地位的电力市场中，新能源的波动性还将导 光热发电通过聚光器将低密度的太阳能聚集
致 电 价 过 高 或 过 低 ，引 起 电 力 市 场 价 格 的 剧 烈 成高密度的能量，并经传热介质将太阳能转化为
波动。 热能提供蒸汽，推动汽轮机转动实现到电能的转
2.4 基础理论方面 换。光热发电主要包括槽式、塔式、碟式（盘式）。
（1）传统电力系统以有功出力可控的化石能 光热发电技术具有功率输出平稳、污染降低、可调
源发电为主，依靠“源随荷动”实现电量平衡。而 节等优点。
新型电力系统以新能源为主体，有功出力具有不 此外，生物光伏等新型太阳能利用技术开拓
确定性，维持电量互动将演变为“源荷互动”，系统 了太阳能利用的新渠道，技术的进步将更好地促
控制方式将更为复杂。 进太阳能利用。
（2）由于新能源发电的不确定性以及分布式 3.1.2 风能
并网的特点，新型电力系统的潮流分布与调度运 风能是清洁能源的重要组成部分，是构建新
行方式呈现多元化与复杂化的特征 。 型电力系统的的主体能源之一，对推动能源低碳
［1］
（3）随着新型电力系统的构建，配电网将接入 转型、实现“双碳”目标具有重要意义。风力发电
大量的储能设备、电动汽车等新型负荷，新型负荷 是通过风力带动风车叶片旋转，将风的动能转变
具备电源与负荷双重属性，配电网将会发生潮流 成机械动能，再通过增速机提升旋转速度，从而促
