数字化变革不是为了数字化而数字化，而是为了解决构建新型电力系统过程中存在的一系列问题。
对电力系统灵活调节能力提出挑战
“过去电压等级从高到低，1000千伏到500千伏再到220千伏等，一级一级下降，这种属于垂直型电网。而在以新能源为主体的新型电力系统中，到用户端可以只有少数几个电压等级，这是扁平型电网。全国电网正在进入垂直型电网和扁平型电网共存的时代。未来扁平型电网将持续大规模发展。”5月15日，南方电网公司发布《南方电网公司建设新型电力系统行动方案(2021-2030年)白皮书》(以下简称《白皮书》)，并举行数字电网推动构建新型电力系统专家研讨会。
“一定要分清楚，哪些是多快好省的关键技术，哪些不是，具体工作要落在实处。此次发布的《白皮书》很实际，根据南方电网的特点，因地制宜提出了推动构建新型电力系统的路径和方案。”中国工程院院士、清华大学教授韩英铎说。
在新型电力系统场景下，新能源规模化发展成为常态。“新能源‘应并尽并’。我们将加快新能源接入电网配套工程建设，支撑集中式新能源基地和分布式新能源接入。”南方电网公司副总工程师、南网总调总经理刘映尚表示，该公司将重点推进广东、广西海上风电，云南大滇中地区新能源，贵州黔西、黔西北地区新能源等配套工程建设，制定完善新能源入网、并网、调试、验收、运行、计量、结算等管理制度，建立风机防凝冻能力、宽频测量等技术标准，确保新能源高效、安全接入。
据南网预测，“十四五”和“十五五”全社会最大负荷年均增长率分别不低于6.5%、3.5%。随着社会用电的需求增加，新能源和其他常规能源要同步增加。南方电网将推动水电、核电、调峰气电等多能互补电源体系建设，积极引入西藏、北方清洁能源基地等区外电源。
预计到2025年，南方电网可实现新增2400万千瓦以上陆上风电、2000万千瓦以上海上风电、5600万千瓦以上光伏接入。
“新能源大规模接入的系统特性变化，要求系统必须具有强大灵活的调节能力，确保大规模新能源并网后实现发用平衡，为用户提供稳定、持续的供电保障。”刘映尚说，南网将在源网荷储各个环节进行部署，大力提升系统调节能力。
为此，《白皮书》提出，“十四五”和“十五五”期间，南方电网将分别投产500万千瓦和1500万千瓦抽水蓄能，分别投产2000万千瓦新型储能，并大力推动火电灵活性改造，推进具备调节能力的水电站扩建机组，合理布局调峰气电，提升系统调节能力。
“电力+算力”实现新能源“无条件”上网
新能源具有间歇性特征，有观点认为新能源规模化发展后，电力系统面临安全性问题，但韩英铎表示，随着新技术的发展，这些问题不再是问题。
事实上，解决新能源规模化并网带来的挑战，也是构建起新型电力系统的应有之义。
“电网连接能源生产和消费，是新型电力系统的核心枢纽。”中国工程院院士、南方电网公司专家委员会主任委员李立浧表示，新型电力系统的显著特征是风电、光伏等新能源在电源结构中占据主导地位，由于新能源具有随机性、波动性、间歇性等特点，电网在持续可靠供电、安全稳定等方面面临重大挑战。
“基于‘电力+算力’的系统平衡理论是新型电力系统的理论基础，要以信息化、数字化构建新型电力系统，使系统‘可见、可知、可控’，实现新能源‘无条件’上网。”李立浧说。
新能源大规模发展已成为趋势。对此，中国科学院院士周孝信建议，通过数字化、信息化以及人工智能等多种方法，推动电力系统源网荷储各环节协调互动，加强先进储能技术研发，创建新型电力系统的理论和技术体系，助力碳达峰、碳中和目标实现。
数字化正是构建新型电力系统的关键一环。依托数字技术，数字电网让电力系统拥有更加敏锐的“感官”和更加聪明的“大脑”，支持新能源机组作为主力电源参与电力系统调控过程。
“实现能源转型和高效利用，发展数字能源和数字电网势在必行。”中国工程院院士陈勇表示，数字能源是IT技术与能源产业高度融合的产物，通过数字平台建设，将海量能源数据汇集，并通过分析优化能源结构、使用方式，提高能源使用效率和精准性。
周孝信认为，数字化改革不是为了数字化而数字化，是为了解决电网、电力系统存在的问题。特别是当新能源的比例越来越高时，需要充分运用数字化、信息化手段来推动源网荷储协调发展，以应对新能源发电出力的波动性、间歇性，以及新型电力系统规划设计、调度运行、保护控制等方面的一系列难题。
据悉，南方电网公司已明确提出应用新一代数字技术进行数字化改造，加快建设数字电网，打造承载新型电力系统的最佳形态。
根据规划，通过数字电网建设，到2025年，南方电网将具备新型电力系统“绿色高效、柔性开放、数字赋能”的基本特征，支撑南方五省区新能源装机新增1亿千瓦以上，非化石能源占比达到60%以上。到2030年，基本建成新型电力系统，支撑新能源装机再新增1亿千瓦以上，非化石能源占比达到65%以上，助力新能源成为南方五省区第一大电源。
营造适应新型电力系统的制度环境
营造促进能源电力高质量发展的制度环境是构建新型电力系统的重要基础。《白皮书》提出，南网将推动制定适应高比例新能源市场主体参与的中长期、现货电能量市场交易机制，推动开展绿色电能交易，建立电能量市场与碳市场的衔接机制。
未来，越来越多的调频、调峰、备用电源成为产品，进入交易市场。南网正在制定适应抽水蓄能、新型储能、虚拟电厂等新兴市场主体参与的交易机制，设计灵活多样的市场化需求响应交易模式，推动南方五省区需求侧响应市场建设。
“需求侧响应，就是在电力供应紧张的时候，用电客户主动削减自己的用电负荷。”刘映尚举例，在市场化需求响应机制下，工业用户在电力供应最紧张的“尖峰负荷”时段，主动减少用电，既可以避免承担高峰时段的尖峰电价，还能获取收益。
不仅是工业用户。南网还激励各类电力市场主体挖掘调峰、填谷资源，引导非生产性空调负荷、工业负荷、充电设施、用户侧储能等柔性负荷主动参与需求响应。到2030年，南方电网将实现全网削减5%以上的尖峰负荷。
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