2新型電力系統(tǒng)的平衡與穩(wěn)定問(wèn)題2025年11月 20%2“十三五”以來(lái)全國(guó)發(fā)電量結(jié)構(gòu)變化未來(lái)十年是電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型的過(guò)渡期，是電力系統(tǒng)運(yùn)行的困難期，是電力科技創(chuàng)新的關(guān)鍵期，做好電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃極為重要。3●“十五五”電力規(guī)劃是最困難的規(guī)劃，面臨兩大不確定性：規(guī)劃邊界的不確定性；◆◆技術(shù)路線的不確定性。40033932535030228727223924622621117517918120003002506年79502005200620072008200920102011201220132014201520162017201820192020202120222023202420254全國(guó)日最大發(fā)電量(億千瓦時(shí))4■規(guī)劃邊界存在較大不確定性●“十五五”電力電量將剛性增長(zhǎng)，但受其他行業(yè)“碳達(dá)峰”電能替代和新增用電需求等因素影響，增速存在較大的不確定性。●新能源裝機(jī)將快速增長(zhǎng)，但風(fēng)光比例和裝機(jī)分布存在較大的不確定性?！鋈鐣?huì)用電量增速全國(guó)全社會(huì)用電量及增速(萬(wàn)億千瓦時(shí))全國(guó)新能源裝機(jī)增長(zhǎng)情況(億千瓦)5■技術(shù)路線存在較大不確定性●電力技術(shù)體系面臨重構(gòu)，系統(tǒng)技術(shù)、發(fā)電技術(shù)、輸變電技術(shù)等亟待創(chuàng)新?！瘛笆逦濉蹦繕?biāo)的實(shí)現(xiàn)對(duì)科技創(chuàng)新有較強(qiáng)的依賴性，要通過(guò)規(guī)劃引導(dǎo)創(chuàng)新方向。風(fēng)光火儲(chǔ)互補(bǔ)新風(fēng)光火儲(chǔ)互補(bǔ)新血負(fù)荷側(cè)多能互補(bǔ)點(diǎn)勵(lì)圃哭水光互補(bǔ)新能源基地能源基地個(gè)個(gè)個(gè)同步電源送端交直流混聯(lián)電網(wǎng)6新型電力系統(tǒng)電源類型與網(wǎng)架形態(tài)68要做好“十五五”電力規(guī)劃，必須重點(diǎn)解決好平衡問(wèn)題和穩(wěn)定問(wèn)題。負(fù)荷晚峰保供困難極端天氣平衡困難系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力不足平衡問(wèn)題穩(wěn)定問(wèn)題絲系統(tǒng)穩(wěn)定基礎(chǔ)削弱故障沖擊規(guī)模加大新型故障不斷涌現(xiàn)7■新型電力系統(tǒng)的平衡問(wèn)題■新型電力系統(tǒng)的穩(wěn)定問(wèn)題一、準(zhǔn)確把握平衡和穩(wěn)定的關(guān)系●平衡和穩(wěn)定是電力系統(tǒng)的基本技術(shù)要求?！穸卟皇窍嗷オ?dú)立的，根本上需要優(yōu)化電源結(jié)構(gòu)和電源技術(shù)創(chuàng)新。9一、準(zhǔn)確把握平衡和穩(wěn)定的關(guān)系●“碳達(dá)峰”的本質(zhì)要求新增用電量需求主要由新能源提供。●同時(shí)必須解決好電力平衡問(wèn)題和滿足系統(tǒng)穩(wěn)定要求。●平衡方面，以新能源發(fā)電調(diào)整電量結(jié)構(gòu)，滿足新增用電量需求。電力需求由傳統(tǒng)電源、部分風(fēng)電和儲(chǔ)能來(lái)滿足。●穩(wěn)定方面，傳統(tǒng)電源是系統(tǒng)穩(wěn)定的基礎(chǔ)，新能源也要為穩(wěn)定運(yùn)行作出貢獻(xiàn)。風(fēng)電晚峰部分支撐風(fēng)電構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)研究合理配比提供清潔電量構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)光伏典光伏尖峰保障快尖峰保障快速穩(wěn)定支撐電源火電降量減碳穩(wěn)定支撐電源調(diào)節(jié)●平衡方面，以新能源發(fā)電調(diào)整電量結(jié)構(gòu)，滿足新增用電量需求。電力需求由傳統(tǒng)電源、部分風(fēng)電和儲(chǔ)能來(lái)滿足?！穹€(wěn)定方面，傳統(tǒng)電源是系統(tǒng)穩(wěn)定的基礎(chǔ)，新能源也要為穩(wěn)定運(yùn)行作出貢獻(xiàn)。系統(tǒng)穩(wěn)定電力平衡晚峰部分支撐系統(tǒng)穩(wěn)定電力平衡晚峰部分支撐風(fēng)電6風(fēng)電構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)研究合理配比提供清潔電量構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)光伏傳統(tǒng)光伏傳統(tǒng)電源快速尖快速尖峰保障穩(wěn)定支撐調(diào)節(jié)一、準(zhǔn)確把握平衡和穩(wěn)定的關(guān)系為滿足平衡和穩(wěn)定要求，研究傳統(tǒng)電源的：裝機(jī)容量；功能定位；技術(shù)演進(jìn)方向。一、準(zhǔn)確把握平衡和穩(wěn)定的關(guān)系研究新能源的：風(fēng)光裝機(jī)結(jié)構(gòu)；構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)路線?！鰷?zhǔn)確把握平衡和穩(wěn)定的關(guān)系■新型電力系統(tǒng)的穩(wěn)定問(wèn)題未來(lái)要處理好電量平衡問(wèn)題，更要處理好新能源隨機(jī)波動(dòng)帶來(lái)的各種時(shí)間尺度上的電力平衡問(wèn)題。新能源新能源晚峰時(shí)刻光伏幾乎無(wú)出力。負(fù)荷冬季日落早、晚峰高。季度月度/周日晚高峰時(shí)刻時(shí)間尺度新能源午間大發(fā)、日內(nèi)波動(dòng)性大。負(fù)荷每天有午、晚“雙峰”。新能源春季大發(fā)、夏季較低。負(fù)荷夏冬季高、春秋季低。新能源連續(xù)數(shù)日無(wú)風(fēng)少光。負(fù)荷遇高溫或寒潮持續(xù)高企。二、新型電力系統(tǒng)的平衡問(wèn)題■長(zhǎng)周期電量平衡問(wèn)題●新能源發(fā)電季節(jié)特性與負(fù)荷相反，春秋季富余電量消納困難。●夏冬季用電高峰疊加連續(xù)多日新能源資源枯竭場(chǎng)景下，保障電量平衡難度大?！褚涌旃リP(guān)長(zhǎng)周期儲(chǔ)能甚至跨季節(jié)電量搬移技術(shù)。77新能源出力水平春季較高，夏季較低5431~2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月6全國(guó)新能源日均利用小時(shí)數(shù)350300250200用電需求夏季最高，春季較低全國(guó)日均用電量(億千瓦時(shí))二、新型電力系統(tǒng)的平衡問(wèn)題■電力平衡問(wèn)題——日內(nèi)調(diào)節(jié)●全國(guó)光伏裝機(jī)超過(guò)春秋季負(fù)荷水平，送受端高度同質(zhì)化，午間調(diào)峰問(wèn)題突出?！窆夥榔滤俾孰S裝機(jī)同步增長(zhǎng)，光伏快速上升、下降時(shí)段系統(tǒng)調(diào)頻困難。●要加快部署快速調(diào)節(jié)資源，保障系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力與調(diào)節(jié)速率。8000煤電爬坡能力358000煤電爬坡能力35萬(wàn)干瓦/分鐘60004000+19萬(wàn)千瓦/分鐘2000-33萬(wàn)干瓦/分鐘0負(fù)荷—光伏煤電春節(jié)期間，電網(wǎng)負(fù)荷低位同時(shí)新能源大發(fā)，煤電深調(diào)工況下爬坡能力不足，導(dǎo)致頻率持續(xù)偏差。+39萬(wàn)干瓦/分鐘+2萬(wàn)干瓦/分鐘2000086420風(fēng)電午間光伏最大出力超過(guò)5億千瓦晚間可調(diào)電源滿發(fā)頂峰，電力保供困難午間可調(diào)電源深度調(diào)峰，新午后可調(diào)電源能源消納困難4小時(shí)爬坡5億千瓦負(fù)荷(2025年7月5日，億千瓦)抽蓄儲(chǔ)能水電火電核電可調(diào)電源一—■電力平衡問(wèn)題——晚峰保供●負(fù)荷晚高峰時(shí)段光伏幾乎無(wú)出力，風(fēng)電小發(fā)時(shí)電力平衡緊張。●冬季供暖期、枯水期疊加，晚峰高、日落早，電力平衡更加依賴風(fēng)電?！褚侠聿季謧鹘y(tǒng)電源，通過(guò)水火電擴(kuò)機(jī)增容等手段提升頂峰能力。10.80.60.40.50.200火電各類電源有效容量系數(shù)(國(guó)網(wǎng)能源院)今年夏季全國(guó)發(fā)電裝機(jī)37億千瓦，晚間保供能力15.6億，僅為裝機(jī)的42%。8■準(zhǔn)確把握平衡和穩(wěn)定的關(guān)系■新型電力系統(tǒng)的平衡問(wèn)題近年來(lái)，各國(guó)進(jìn)入大面積停電高發(fā)期，高比例新能源對(duì)電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的影響逐漸凸顯，要高度重視穩(wěn)定問(wèn)題。跳閘，引發(fā)海上風(fēng)電、分布式新能源等大規(guī)模脫網(wǎng)，損停電。故障前電力電子類電源占比約50%。能源發(fā)電占比約71%。近年發(fā)生大面積停電事故的國(guó)家列，全國(guó)大范圍停電，損失負(fù)荷約2300萬(wàn)千瓦。故障前東北部電網(wǎng)新能源發(fā)電占比約87%。障前新能源發(fā)電占比約70%。■系統(tǒng)穩(wěn)定基礎(chǔ)削弱●歷史上穩(wěn)定問(wèn)題主要由網(wǎng)架薄弱導(dǎo)致，當(dāng)前穩(wěn)定風(fēng)險(xiǎn)主要由電源支撐不足引起?！耠娏﹄娮宇愲娫创罅刻娲綑C(jī)，系統(tǒng)慣量、調(diào)節(jié)、支撐穩(wěn)定要素呈弱化趨勢(shì)。f/HZ4ROCOF=dAf/dr高慣量y-fmin頻率安全極限值→低慣量慣量響應(yīng)一次調(diào)頻穩(wěn)態(tài)值人t/s英國(guó)新能源基于RoCoF的涉網(wǎng)保護(hù)動(dòng)作大量脫網(wǎng)，西葡0.8000.6000.4000.2000.000L15.0020.0025.0030.00某電網(wǎng)新能源裝機(jī)超過(guò)1.2億千瓦，其中分布式6000萬(wàn)千瓦，直流受電2400萬(wàn)千瓦。交流線路故障后，近區(qū)動(dòng)5.0010.000.00三、新型電力系統(tǒng)的穩(wěn)定問(wèn)題■系統(tǒng)穩(wěn)定基礎(chǔ)削弱——解決思路●重點(diǎn)通過(guò)傳統(tǒng)電源技術(shù)創(chuàng)新，強(qiáng)化系統(tǒng)穩(wěn)定要素支撐?！駥?shí)現(xiàn)煤電機(jī)組全工況下最優(yōu)性能、低碳排放運(yùn)行。●通過(guò)調(diào)相、靈活性等改造，讓水火電機(jī)組在新能源大發(fā)期保持并網(wǎng)提供穩(wěn)定支撐。高壓缸高壓缸中壓缸發(fā)電機(jī)集電環(huán)低壓缸3S離合器6354三、新型電力系統(tǒng)的穩(wěn)定問(wèn)題■故障沖擊規(guī)模加大●新能源機(jī)組對(duì)頻率和電壓擾動(dòng)耐受能力不足，存在連鎖脫網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)?！駜|千瓦級(jí)新能源在電網(wǎng)故障期間集體進(jìn)入穿越，穿越特性影響系統(tǒng)暫態(tài)響應(yīng)，可能擴(kuò)大故障沖擊。74ms故74ms故障切除小巴福德電站蒸汽輪機(jī)切機(jī)損失出力244MW500MW分布式電源脫網(wǎng)小巴福德電站燃機(jī)切機(jī)損失出力210MW小巴福德電站燃機(jī)切機(jī)損失出力187MW低頻減載觸發(fā)后調(diào)用額外的調(diào)頻容量20s線路重合成功255頻率跌至第一最事故發(fā)生4分42秒后頻率恢復(fù)至50Hz200分布式49.2Hz線路單相接2019年英國(guó)大停電事故中，交流線路N-1故障導(dǎo)致海上風(fēng)電和分布式電源受擾動(dòng)大量脫網(wǎng)，觸發(fā)低頻減載。9.,00某區(qū)域電網(wǎng)交流N-1故障可能引發(fā)近區(qū)數(shù)千萬(wàn)千瓦新4.0025■故障沖擊規(guī)模加大——解決思路●提升電力電子器件性能，發(fā)揮其靈活可塑性，強(qiáng)化新能源機(jī)組被動(dòng)抗擾能力，提供慣量響應(yīng)、一次調(diào)頻、動(dòng)態(tài)無(wú)功等主動(dòng)支撐能力。●加快研究電力電子構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)。◆構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)的本質(zhì)是通過(guò)人為附加控制，使電力電子◆構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)的本質(zhì)是通過(guò)人為附加控制，使電力電子類電源具備與交流同步電源基本