近年來，我國新能源發(fā)展速度非常快，主要體現(xiàn)于以下兩方面：一是截至2024年9月，我國新能源裝機超12.5億千瓦，提前六年多實現(xiàn)了原定目標;二是2023年新能源發(fā)電量約1.47萬億千瓦時，占全社會用電量的16%，其中，新能源新增發(fā)電量滿足新增用電量的50%。預計到2030年，新能源裝機要達到28億千瓦，年均新增約2.5億千瓦，裝機規(guī)模和發(fā)電量持續(xù)增加，中國步入新型電力系統(tǒng)時代。

　　新型電力系統(tǒng)的“新”，從現(xiàn)象上看，體現(xiàn)在“高比例新能源”。以云南電網(wǎng)為例，預計到2027年，云南新能源滲透率將超80%，全年約1270小時運行在滲透率50%以上。從本質(zhì)看，體現(xiàn)在“高比例電力電子化”。未來，隨著沙戈荒新能源基地及海上風電直流輸電、電網(wǎng)柔性互聯(lián)及支撐性設備、新型儲能、電動車充電樁等設備的不斷建設，大量的電力電子設備接入電網(wǎng)，新型電力系統(tǒng)的電力電子化特征將更加顯著。

　　當前，大規(guī)模分布式新能源、需求側(cè)響應、虛擬電廠、可控負荷等大量涌現(xiàn)，電力市場全面實施，我國的電力系統(tǒng)正在發(fā)生全面的、深刻的變化。我這里引用國家電網(wǎng)有關報告提出的一個觀點來總結(jié)這一形勢：“電力系統(tǒng)正面臨著有電一百多年以來技術上的重大變化，并且正在由量變轉(zhuǎn)入質(zhì)變。”

　　綜合來看，電力系統(tǒng)正在從過去純粹的“同步發(fā)電機”轉(zhuǎn)變?yōu)?ldquo;同步發(fā)電機+變流器”共同主導的系統(tǒng)。我們知道，傳統(tǒng)電力系統(tǒng)機理明確、理論體系完備，并經(jīng)過了全世界近百年的實踐檢驗。而新型電力系統(tǒng)的重要特征意味著傳統(tǒng)由“機電”主導的同步機制過渡到了“機電+控制”主導的同步機制：轉(zhuǎn)子運動方程描述的物理同步向控制同步拓展，同步方式更加多樣;能量載體由轉(zhuǎn)子動能向電磁能拓展，時間尺度更小;能量轉(zhuǎn)換由電磁變換向電力電子變換拓展，控制作用更大。所以，有的專家認為，變流器設備在新型電力系統(tǒng)電壓大幅跌落、相位/頻率快速變化過程中的暫態(tài)特性及同步機制不同于同步機，新型電力系統(tǒng)遵循的基本規(guī)律已發(fā)生了顯著改變。

　　因此，我們正在面臨著一系列挑戰(zhàn)。第一，在“同步機+變流器”時代，亟待揭示高比例電力電子化電力系統(tǒng)的穩(wěn)定機理，建立完備的控制理論體系并創(chuàng)新發(fā)展。第二，氣象條件的不確定性等將導致新能源出力大幅波動，理論上變流器占比(電力電子化率)可能是任意比例，隨著系統(tǒng)規(guī)模不斷擴大化、復雜化，將會形成多構(gòu)成、多模式、不確定的混合系統(tǒng)。第三，“同步機+變流器”理論體系是新型電力系統(tǒng)發(fā)展演化的重要支撐，國際權(quán)威學術組織已經(jīng)在設定邊界和仿真研究的基礎上，對此類系統(tǒng)作出了可行的技術判斷，我國需加快基礎性研究，提出基礎理論依據(jù)。第四，“同步機+變流器”理論體系也將對系統(tǒng)規(guī)模、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)等理念產(chǎn)生影響，由于電力電子設備具有主動支撐能力，防控風險、提高可靠性的新導則、新范式將不斷涌現(xiàn)。第五，新型電力系統(tǒng)由于變流器的加入而出現(xiàn)了新的挑戰(zhàn)，能否通過變流器的優(yōu)化控制來解決這些難題，將是更大規(guī)模步入電力電子化電力系統(tǒng)的關鍵。第六，海量被控對象、不同電壓等級間的潮流分布以及運行方式去典型化等問題，亟待研發(fā)滿足需求的計算分析方法和新一代仿真工具，未來的電力系統(tǒng)還需要更多的在線分析和實時決策。第七，新型電力系統(tǒng)分析控制對象在規(guī)模和精細程度方面的要求都有數(shù)量級的躍升，應用AI技術是重要的技術選擇，此外還需要解決科學原理與實現(xiàn)范式、結(jié)果可解釋性與可靠性等關鍵問題。

　　可以確定的是，高比例電力電子化系統(tǒng)已經(jīng)到來，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、運行機制、穩(wěn)定機理、分析調(diào)控、關鍵裝備等領域都在發(fā)生轉(zhuǎn)變，我們加強基礎研究的重大需求愈加凸顯。我們迫切需要全面研究新型電力系統(tǒng)特性，建立與之相適應的相關理論技術體系，大力推動人工智能等新技術的推廣應用來解決我們遇到的諸多挑戰(zhàn)。(通訊員 盧欣 根據(jù)論壇演講內(nèi)容整理)