一、形態(tài)特征
1、高比例新能源廣泛接入
新型電力系統(tǒng)核心特征在于新能源占據(jù)主導(dǎo)地位，成為主要能源形式。隨著我國碳達(dá)峰與碳中和目標(biāo)的提出，新能源在一次能源消費中的比重不斷增加，加速替代化石能源。未來我國電源裝機規(guī)模將保持平穩(wěn)較快增長，呈現(xiàn)出“風(fēng)光領(lǐng)跑、多源協(xié)調(diào) ” 發(fā)電將是我國發(fā)展最快的電源類型，到 2060 約 60%，發(fā)電量占比之和達(dá)到約 35%。態(tài)勢。在電源總裝機容量中，陸上風(fēng)電、光伏未來新能源的廣泛接入也將呈現(xiàn)集中式與分布式并舉的態(tài)勢。西北、華北、東北地區(qū)大規(guī)模風(fēng)光基地、西南地區(qū)水電基地、東部沿海地區(qū)海上風(fēng)電基地，以及因地制宜、數(shù)量可觀、就近消納的分布式電源，共同緩解我國資源逆向分布問題。
未來新能源的廣泛接入還將呈現(xiàn)智能靈活、友好并網(wǎng)、高效環(huán)保的特征。通過儲能、交直流組網(wǎng)與多場景融合應(yīng)用提升智能靈活;通過 “風(fēng)光水火儲 ”多能互補、集群調(diào)度、氣象大數(shù)據(jù)發(fā)電預(yù)測、廣義虛擬同步技術(shù)，提升友好并網(wǎng)與主動支撐性能;通過新型風(fēng)能捕捉與大葉輪、新型光伏電池、數(shù)字智能運維、環(huán)保材料提升效率與可靠性;并且構(gòu)建靈活性火電機組、天然氣與儲氫調(diào)峰電站、儲熱與儲能電站的調(diào)峰電源體系。
2、高彈性電網(wǎng)靈活可靠配置資源
新型電力系統(tǒng)需要解決高比例新能源接入下系統(tǒng)強不確定性(即，隨機性與波動性)與脆弱性問題，充分發(fā)揮電網(wǎng)大范圍資源配置的能力。未來電網(wǎng)將呈現(xiàn)出交直流遠(yuǎn)距離輸電、區(qū)域電網(wǎng)互聯(lián)、主網(wǎng)與微電網(wǎng)互動的形態(tài)。
特高壓交直流遠(yuǎn)距離輸電成為重要的清潔能源配置手段。分布式電源按電壓等級分層接入，實現(xiàn)就地消納與平衡。儲能與需求側(cè)響應(yīng)快速發(fā)展，預(yù)計 2060 年需求響應(yīng)規(guī)模有望達(dá)到 3.6 億千瓦左右，儲能裝機將達(dá) 4.2 億千瓦左右，兩者將成為未來電力系統(tǒng)重要的靈活性資源，保障新能源消納和系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。 新一代調(diào)度體系。主要包括:
1) 從傳統(tǒng)的自上而下調(diào)度模式，演變?yōu)?nbsp;“源網(wǎng)荷儲”全網(wǎng)協(xié)同的調(diào)度模式;
2) 從傳統(tǒng)的個體經(jīng)驗判斷演變?yōu)閿?shù)據(jù)驅(qū)動下 AI 決策的智能調(diào)度;
3) 從單點故障觸發(fā)的被動式保護(hù)演變?yōu)殡娏?物聯(lián)網(wǎng)全局感知提前預(yù)防的主動防御;
4 ）演變?yōu)殡娏﹄娮优c現(xiàn)代通信相結(jié)合的敏捷響應(yīng)(毫秒級);
5）高彈性電網(wǎng)的核心在于建立全網(wǎng)協(xié)同、數(shù)據(jù)驅(qū)動、主動防御、智能決策復(fù)合潮流控制及動態(tài)增容等新型電力電子裝置的手段豐富的調(diào)度調(diào)節(jié)資源。
6)從傳統(tǒng)機電動作緩慢響應(yīng)(秒級)調(diào)頻資源不足演變?yōu)榫哂徐`活性電源、儲能、需求側(cè)響應(yīng)、寬頻振蕩抑制；
7)從傳統(tǒng)調(diào)峰高彈性電網(wǎng)的基礎(chǔ)在于建設(shè)萬物互聯(lián)的電力物聯(lián)網(wǎng)?；谖锫?lián)網(wǎng)智能傳感、邊緣計算融合網(wǎng)關(guān)、智能終端以及安全芯片等感知設(shè)備，實現(xiàn)全環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)可測可采可傳，且各類終端與設(shè)備即插即用、安全接入、萬物互聯(lián);通過5G/光纖 /物聯(lián)網(wǎng)等現(xiàn)代通訊網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)快速上傳;通過人工智能、大數(shù)據(jù)等先進(jìn)算法，基于云平臺實現(xiàn)智能發(fā)電、智能調(diào)度、智能運維的全場景與全鏈條智能化。
3、高度電氣化的終端負(fù)荷多元互動
未來終端用能結(jié)構(gòu)中，電氣化水平持續(xù)提升，電能逐步成為最主要的能源消費品種。根據(jù)有關(guān)機構(gòu)預(yù)測， 2025 費中的主導(dǎo)地位，電能占終端能源消費比重在 2035 年和 2060 年有望分 別達(dá)到約 45%和 70%。圍繞著滿足人民對美好生活的向往，電能替代、電動汽車、清潔供暖、屋頂光伏、家用儲能設(shè)備及智能家居的廣泛應(yīng)用使用電負(fù)荷朝著多元化方向發(fā)展。
在能源互聯(lián)網(wǎng)背景下，既是消費者，又是生產(chǎn)者的全新模式改變著能源電力服務(wù)形態(tài)，需求側(cè)響應(yīng)、虛擬電廠及分布式交易越來越多成為用戶的新選擇。在能源互聯(lián)網(wǎng)新消費下，除了普遍服務(wù)外，綠色電力、定制化服務(wù)、優(yōu)質(zhì)供電、精準(zhǔn)計量、電力大數(shù)據(jù)增值服務(wù)成為用戶的新需求。
4、基礎(chǔ)設(shè)施多網(wǎng)融合數(shù)字賦能
我國正在建設(shè)的能源互聯(lián)網(wǎng)是推動能源革命的技術(shù)路徑。在物理層，能源互聯(lián)網(wǎng)需要建設(shè)以新一代電力系統(tǒng)為基礎(chǔ)，與天然氣、交通、建筑等多個領(lǐng)域互聯(lián)互通的綜合能源網(wǎng)絡(luò)。
在生產(chǎn)側(cè)，多品種能源需要結(jié)合各自特點，發(fā)揮所長，進(jìn)行互聯(lián)互通，優(yōu)勢互補;在傳輸側(cè)，智能電網(wǎng)與熱力管網(wǎng)、天然氣管網(wǎng)、交通網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行互聯(lián)互通，協(xié)同調(diào)度;
在消費側(cè)，電冷熱氣水進(jìn)行綜合能源供應(yīng)。電力物聯(lián)網(wǎng)成為網(wǎng)絡(luò)安全的重點環(huán)節(jié)。建設(shè) “安全芯片 - 終端認(rèn)證 -數(shù)據(jù)可信 -網(wǎng)絡(luò)加密 -應(yīng)用密鑰 ”在信息層，電力網(wǎng)絡(luò)逐步與現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)融合，共同構(gòu)建信息物理社會的主動式全域網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)體系，打造全息全景感知、信息高效處理、數(shù)據(jù)數(shù)字安全、應(yīng)用便捷靈活的開放安全物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。
在數(shù)據(jù)層，電力行業(yè)進(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)型，建設(shè)具有活力的電力數(shù)字生態(tài)。電力大數(shù)據(jù)服務(wù)社會治理與經(jīng)濟發(fā)展，數(shù)字電網(wǎng)平臺賦能，培育新型電力數(shù)字產(chǎn)業(yè);對接工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，服務(wù)數(shù)字政府和智慧城市;對接能源價值鏈各環(huán)節(jié)資源，發(fā)揮企業(yè)間的互利共生優(yōu)勢，構(gòu)建產(chǎn)業(yè)鏈合作平臺與新能源電力生態(tài)。
總的來說，未來新型電力系統(tǒng)的核心特征是新能源占主體地位。同時圍繞著滿足人民對美好生活的向往，電動汽車、清潔供暖、屋頂光伏、家用儲能、智能家居以及電能替代的廣泛應(yīng)用，使得用電負(fù)荷朝著多元化方向發(fā)展。面對源荷兩端重大變化，電網(wǎng)功能與形態(tài)的也需要進(jìn)行深刻的變革。為推動能源革命戰(zhàn)略，落實 2030 年碳達(dá)峰和 2060 建“清潔低碳、安全高效 ” 新型電力系統(tǒng)。這一歷史任務(wù)意義重大。
二、使命與挑戰(zhàn)
欲帶皇冠，必承其重，欲握玫瑰，必承其痛。承載著黨與國家厚望的新型電力系統(tǒng)不僅是歷史使命，而且也是重大挑戰(zhàn)?，F(xiàn)有電力系統(tǒng)并不能簡單的能源系統(tǒng)，建設(shè)適應(yīng)高比例新能源廣泛接入的地以線性發(fā)展方式演變到更高階段的新型電力系統(tǒng)，二者存在較大的差異性。歸納總結(jié)本質(zhì)性的技術(shù)，其演變過程為三點:
(一)從現(xiàn)有電力系統(tǒng)邁向新型電力系統(tǒng)的技術(shù)演變推演
1、從確定性系統(tǒng)演變?yōu)閺姴淮_定性系統(tǒng)
首先，電源端具有強不確定性。我國電源結(jié)構(gòu)將從傳統(tǒng)火電機組為主導(dǎo)，逐步演變?yōu)槲磥淼男履茉礄C組為主導(dǎo)。未來風(fēng)電和光伏發(fā)電的裝機容量將呈現(xiàn)持續(xù)上升趨勢，預(yù)計 2060 年兩者裝機容量占比之和達(dá)到約 60%，發(fā)電 量占比之和達(dá)到約 35%?，F(xiàn)有常規(guī)火電、水電或者核電出力呈現(xiàn)一定的規(guī)律性和可控性;而風(fēng)電與光伏等新能源出力具有多時空的強不確定性和不可控性。
其次，負(fù)荷端具有強不確定性。未來，電能逐步成為最主要的能源消費年后電力將取代煤炭在終端能源消費中的主導(dǎo)地位。現(xiàn)有電力負(fù)荷變化相對有規(guī)律，整個電力系統(tǒng)的運行方式相對固定，例如在電力系統(tǒng)規(guī)劃時，只需要選取不同季節(jié)的典型日或時的負(fù)荷曲線便可以進(jìn)行預(yù)測。而高度電氣化下負(fù)荷結(jié)構(gòu)多元化，電動汽車充電與電供暖等用電行為的時空隨機分布，以及用戶側(cè)的有源化特征凸顯，都會加劇負(fù)荷的不可預(yù)見性。目前，我國電網(wǎng)負(fù)荷的峰谷差正在逐漸加大。
再次，電力潮流具有強不確定性。在較少新能源并網(wǎng)時，由于負(fù)荷變相對有規(guī)律，傳統(tǒng)電力系統(tǒng) “源隨荷走”的運行方式相對固定。而在高比新能源電力系統(tǒng)中，由于在源端和荷端存在較大的不確定性，電力系統(tǒng)運行的 “邊界條件 ”將更加多樣化。輸電網(wǎng)的聯(lián)絡(luò)線潮流可能跟隨新能源的出力波動而大幅變動(甚至雙向流動)，配電網(wǎng)的分布式新能源與虛擬電廠也會改變電力潮流。
2、從機電裝備主導(dǎo)向電力電子裝備主導(dǎo)的演變
新能源的并網(wǎng)、傳輸和消納在源 -網(wǎng)-荷端引入了更多電力電子裝備，電力系統(tǒng)呈現(xiàn)顯著的電力電子化趨勢問題。因此，電力系統(tǒng)基本特性將由旋轉(zhuǎn)電機主導(dǎo)的機電穩(wěn)態(tài)過程為主演變?yōu)殡娏﹄娮友b備的電磁暫態(tài)過程為主?，F(xiàn)有火電、水電等傳統(tǒng)機組采用同步電機，具有較強的機械慣性，因此，電力系統(tǒng)具有較大的時間常數(shù)(秒 -分鐘級)，系統(tǒng)頻率以工頻(五十赫茲)為主。而電力電子裝置具有低慣性、低短路容量、弱抗擾性和多時間尺度響應(yīng)特性，導(dǎo)致電力電子化電力系統(tǒng)時間常數(shù)更小(毫秒級)、頻域更寬(幾百赫茲)、安全域更復(fù)雜。在多種擾動情形下系統(tǒng)的機電暫態(tài)和電磁振蕩等多重因素交互影響，例如，目前新能源基地出現(xiàn)的暫態(tài)電壓支撐不足、風(fēng)電機組并網(wǎng)的高 /低電壓穿越停機脫網(wǎng)、寬頻振蕩、多饋入直流換相失敗等都 是電力電子化系統(tǒng)的具體表現(xiàn)。
3、從單一電力系統(tǒng)向綜合能源系統(tǒng)演變
能源互聯(lián)網(wǎng)需要建設(shè)以新能源電力系統(tǒng)為基礎(chǔ)，與天然氣、交通、建筑等多個領(lǐng)域互聯(lián)互通的綜合能源網(wǎng)絡(luò)。因此，現(xiàn)有的電力系統(tǒng)將與熱力管網(wǎng)、天然氣管網(wǎng)、交通網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行互聯(lián)互通，構(gòu)成綜合能源系統(tǒng)。而且，天然氣與氫能源的儲備與傳輸將與電力系統(tǒng)深度融合，發(fā)揮重要的調(diào)峰作用。
(二)現(xiàn)有電力系統(tǒng)技術(shù)體系的不足
在現(xiàn)有技術(shù)條件下，新能源出力不確定性強，具有隨機性、波動性、反調(diào)峰特點， “極熱無風(fēng) ”、“晚峰無光 ”、 “大裝機、小電量 ”成為行業(yè)弊端。從現(xiàn)有電力系統(tǒng)向新型電力系統(tǒng)演變，將會面臨重要的技術(shù)挑戰(zhàn)，現(xiàn)有技術(shù)體系還不足以支撐未來新型電力系統(tǒng)的建設(shè)，主要不足體現(xiàn)在:
(1)電源和電網(wǎng)規(guī)劃統(tǒng)籌協(xié)調(diào)不夠。送端配套電源建設(shè)滯后和受端電網(wǎng)承載能力不足。電網(wǎng)結(jié)構(gòu)尚不能完全滿足大范圍資源配置以及分布式廣泛接入的需要。
(2)電力系統(tǒng)平衡能力嚴(yán)重不足。新能源機組尚不具備與傳統(tǒng)電源機組相當(dāng)?shù)碾娋W(wǎng)安全穩(wěn)定支撐能力，耐受電網(wǎng)擾動能力較低。現(xiàn)有火電靈活性改造和抽水蓄能的電源靈活調(diào)節(jié)能力不足，無法完全滿足與高比例新能源接入情況下的系統(tǒng)調(diào)峰調(diào)頻需求。
(3)電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)控制能力不足。系統(tǒng)運行中已經(jīng)出現(xiàn)了動態(tài)無功支撐不足、頻率調(diào)節(jié)和穩(wěn)定不足、短路電流超標(biāo)、傳統(tǒng)同步穩(wěn)定和新形態(tài)穩(wěn)定交織等安全問題。此外，大量新興的分布式發(fā)電的 “弱調(diào)度 ”或“無調(diào)度 ” 特點，導(dǎo)致電力系統(tǒng)協(xié)調(diào)運行控制難度持續(xù)增大。由于 “數(shù)據(jù)煙囪 ”，貫 通“發(fā)電-電網(wǎng)-用戶”度體系的基礎(chǔ)還沒有完全建立。
(4）電力裝備支撐能力不足。面向新型電力系統(tǒng)電力電子化的特性，現(xiàn)有輸變電設(shè)備的適應(yīng)性亟需升級，需要向更敏捷、更智能、更高承載能力方向發(fā)展。特別是現(xiàn)有電力系統(tǒng)用電力電子器件過載承受能力低，在物理上決定了裝備與系統(tǒng)的脆弱性，急需提升器件水平。此外，大容量儲能系統(tǒng)的實用化水平亟需提高，成本、安全和效率仍是儲能大規(guī)模推廣的主要障礙。
(5)電力系統(tǒng)基礎(chǔ)理論體系亟需提升。傳統(tǒng)電力系統(tǒng)技術(shù)體系不適應(yīng)大規(guī)模新能源和電力電子裝備發(fā)展的問題逐步顯現(xiàn)。在規(guī)劃層面，電力電量平衡以及容量充裕度的概念與方法應(yīng)由目前確定性的思路向概率性的思路轉(zhuǎn)化。在運行層面，需要深入掌握電力電子動態(tài)特性，提高復(fù)雜環(huán)境下的系統(tǒng)分析手段。
習(xí)近平總書記在 2018 年 5 月 28日的中國科學(xué)院第十九次院士大會和中國工程院第十四次院士大會上講到， “創(chuàng)新從來都是九死一生，但我們 必須有‘亦余心之所善兮，雖九死其猶未悔 ’的豪情“?？萍紕?chuàng)新是構(gòu)建清潔低碳安全高效的能源體系、構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的科學(xué)道路和必然選擇。
三、技術(shù)路徑
科技創(chuàng)新是構(gòu)建清潔低碳安全高效的能源體系、構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的科學(xué)道路和必然選擇。
當(dāng)前，科技革命和產(chǎn)業(yè)變革日新月異，能源互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字能源、電力物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域向縱深發(fā)展。以可再生能源發(fā)電、分布式電源、微電網(wǎng)、儲能、電動汽車為代表的能源生產(chǎn)消費技術(shù)正在加速傳統(tǒng)電力行業(yè)向新能源電力系統(tǒng)演變;以大數(shù)據(jù)、云平臺、物聯(lián)網(wǎng)、移動通訊、人工智能、區(qū)塊鏈等為代表的數(shù)字互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)正在推動全球工業(yè)經(jīng)濟向數(shù)字經(jīng)濟演變;以電力電子、智能傳感、超導(dǎo)及石墨烯材料為代表的裝備制造技術(shù)層出不窮。因此，隨著各種新型技術(shù)和開發(fā)利用方式的不斷涌現(xiàn)，新能源電力系統(tǒng)裝備技術(shù)面臨著不斷創(chuàng)新突破的可能和重大需求。為構(gòu)建具備 “高度電氣化的負(fù)荷多元互動、基礎(chǔ)設(shè)施多網(wǎng)融合數(shù)字賦能 ”特征的新型電 力系統(tǒng)，應(yīng)建立多學(xué)科融合下的多維立體化的科學(xué)技術(shù)體系。
(一)智能發(fā)電環(huán)節(jié)
主要方向是圍繞高比例新能源接入，構(gòu)建合理高比例新能源廣泛接入、高彈性電網(wǎng)靈活可靠配置資源、的調(diào)峰電源體系。新能源機組應(yīng)具備智能靈活、友好并網(wǎng)、高效環(huán)保的特點，調(diào)峰電源具備靈活機動、深度調(diào)峰、快速啟停能力。
風(fēng)電:發(fā)展大葉輪、高效率、電網(wǎng)友好型風(fēng)機;研究具備抗擾性、自適應(yīng)并網(wǎng)與主動支撐功能的并網(wǎng)變流器技術(shù)及應(yīng)用;發(fā)展海上風(fēng)電技術(shù);發(fā)展低速風(fēng)電與高空風(fēng)電，集中式與分散式風(fēng)電并舉，使得不同地理環(huán)境的風(fēng)能資源都得到了利用;陸上風(fēng)電與海上風(fēng)電進(jìn)入智能化運維階段。
光伏與光熱:推廣普及高效電池技術(shù)和工藝，提高晶硅電池效率;研制具備抗擾性、自適應(yīng)并網(wǎng)與主動支撐功能的并網(wǎng)變流器技術(shù)及應(yīng)用;發(fā)展儲熱介質(zhì)技術(shù)，逐步推進(jìn)太陽能熱發(fā)電向高效率、低成本、高可靠性發(fā)展。
水電及抽水蓄能:提升水泵水輪機水力穩(wěn)定性和魚友型水輪機;發(fā)展超高水頭、超低水頭水輪機設(shè)計理論和水電設(shè)備監(jiān)測與智能診斷技術(shù);對現(xiàn)有水電站增加抽水蓄能功能。
調(diào)峰電源。構(gòu)建靈活性火電、抽水蓄能、天然氣調(diào)峰電站、儲氫調(diào)峰電站、儲能電站、虛擬電廠等調(diào)峰電源體系;提升調(diào)峰機組的靈活性、深度調(diào)峰、快速啟停能力;結(jié)合儲能提升新能源機組的可調(diào)度性和調(diào)峰機組的功率調(diào)節(jié)速率。
碳捕獲與封存或使用技術(shù)。碳中性燃料技術(shù)。利用清潔能源生產(chǎn)碳中性氣體和液體燃料，包括氫、氨和烴類載體等?？梢蚤L期儲存電力和運輸燃料，也可用于發(fā)電，尤其是調(diào)峰電廠。更長遠(yuǎn)的還有微型反應(yīng)堆和核聚變技術(shù)。
(二)智能電網(wǎng)環(huán)節(jié)
主要方向是建設(shè)高彈性電網(wǎng)，充分發(fā)揮電網(wǎng)大范圍資源配置的能力，包括:構(gòu)建交直流遠(yuǎn)距離輸電、區(qū)域互聯(lián)、主網(wǎng)與微網(wǎng)互動的形態(tài);不斷完善新三道防線，建立全網(wǎng)協(xié)同、數(shù)據(jù)驅(qū)動、主動防御、智能決策的新一代調(diào)度體系。 特高壓輸電。開展卡脖子裝備的國產(chǎn)化研究進(jìn)程;掌握特殊環(huán)境下特高壓技術(shù)，推動全國不同氣候、環(huán)境條件的地區(qū)的電網(wǎng)廣泛互聯(lián);開展先進(jìn)傳感、無人機與人工智能對特高壓線路與裝備的智能運維、故障診斷研究，提高運行可靠性與效率。
柔性直流輸電。開展使用架空線的柔性直流輸電工程應(yīng)用技術(shù)實踐;開展直流限流器、直流潮流控制器等新型裝備技術(shù)研究與應(yīng)用;完成海上平臺的緊湊化換流閥研究與應(yīng)用;開展基于寬禁帶器件 /電力專用硅基器件的柔 性直流關(guān)鍵設(shè)備研制與應(yīng)用。
靈活交流輸電。開展超大容量兼?zhèn)涑绷骺刂婆c短路電流限制的功能復(fù)合型裝備研究與應(yīng)用;開展動態(tài)增容線路技術(shù)、基于超導(dǎo)或碳纖維新材料的輸電技術(shù)研究和應(yīng)用;基于寬禁帶器件 /電力專用硅基器件的 FACTs 新型裝 備研究與應(yīng)用。
交直流配電網(wǎng)。微電網(wǎng) /“源-網(wǎng)-荷-儲”微能源網(wǎng)成為未來終端能源供應(yīng)的重要形態(tài)，不僅可以實現(xiàn)自洽自治，提高供電可靠性，而且能夠?qū)χ骶W(wǎng)提供支撐;構(gòu)建相協(xié)調(diào)的區(qū)域性分布式發(fā)電群控群調(diào)系統(tǒng);完成基于電力物聯(lián)網(wǎng)的配電自動化系統(tǒng)建設(shè);開展能源(電力)路由器、故障自愈拓?fù)渲貥?gòu)的電力電子軟開關(guān)等新型裝備研究與應(yīng)用。
智能調(diào)度。近期豐富 “三道防線 ”，結(jié)合電力電子、智能傳感、 5G/光纖通信與人工智能技術(shù)，實現(xiàn)快速可靠的繼電保護(hù)、精準(zhǔn)穩(wěn)控裝置和網(wǎng)荷互動微網(wǎng)支撐的失步解列措施。中長期構(gòu)建新一代全網(wǎng)協(xié)同、數(shù)據(jù)驅(qū)動、智能決策、主動防御的智能調(diào)度體系。建設(shè)超大規(guī)模全電磁暫態(tài)仿真系統(tǒng);開展人工智能等先進(jìn)算法的深化研究與應(yīng)用;開展基于物聯(lián)網(wǎng)與 5G 的電網(wǎng) 控制保護(hù)及調(diào)度運行的關(guān)鍵裝備研制與應(yīng)用。
(三)智能用電環(huán)節(jié)
主要方向是實現(xiàn)高度電氣化負(fù)荷多元互動，并且挖掘用戶側(cè)潛力，通過互聯(lián)網(wǎng)聚合下的用戶互動與需求響應(yīng)，提升系統(tǒng)效率。微電網(wǎng)與分布式電源取得長足進(jìn)展，成為綜合能源供應(yīng)的重要支撐。普遍推廣;建筑的終端能源消費中，電能占比逐步提高。
綜合能源供應(yīng)。工業(yè)園區(qū)與公共建筑成為開展綜合能源服務(wù)的重點對象;節(jié)能綠色建筑。光伏建筑一體化、可再生能源建筑及(近)零能耗建筑終端能源生產(chǎn)者與消費者結(jié)合緊密。需求響應(yīng)激勵政策清晰，虛擬電廠商業(yè)模式成立，而且用戶側(cè)儲能與分布式光伏的普及促進(jìn)虛擬電廠的技術(shù)進(jìn)步。
車網(wǎng)融合。電動汽車及氫能源汽車全面替代傳統(tǒng)能源汽車，交通領(lǐng)域形態(tài)發(fā)生根本性變化，具備顯著的清潔化、互動化、智能化特征。能源互聯(lián)網(wǎng)車樁網(wǎng)互動模式普及。
電能質(zhì)量。開展儲能型、綜合型電能質(zhì)量裝置研究及應(yīng)用，有效解決大規(guī)模聯(lián)網(wǎng)、復(fù)雜電網(wǎng)形式、大功率非線性負(fù)荷等對電網(wǎng)提出的新問題和挑戰(zhàn)。
(四)儲能
發(fā)展抽水蓄能、壓縮空氣儲能、儲氫、儲熱等跨季的長時間尺度儲能技術(shù);發(fā)展電池儲能、飛輪儲能、小型空氣儲能等短時間尺度儲能技術(shù);發(fā)展固態(tài)電池、鋰硫電池、金屬空氣等新體系電池技術(shù);發(fā)展儲能在大規(guī)模新能源基地和微電網(wǎng)及用戶側(cè)的廣泛應(yīng)用;促進(jìn)長壽命、低成本、高可靠性各類儲能成為我國能源系統(tǒng)的重要調(diào)節(jié)手段。
(五)電力數(shù)字化
建設(shè)能源互聯(lián)網(wǎng)數(shù)字化技術(shù)體系，持續(xù)進(jìn)行能源數(shù)字新基建，奠定數(shù)字化基礎(chǔ)。重點加強 “卡脖子”高端芯片、智能傳感、邊緣計算、區(qū)塊鏈和人工智能算法等關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)。開展國產(chǎn)化芯片以及智能傳感器研制及大規(guī)模上線，全面覆蓋能源應(yīng)用各個場景，實現(xiàn)終端泛在接入;開展量子通信研究與應(yīng)用，基于光纖、 5G 與北斗衛(wèi)星等建設(shè) “空天地海 ”一體化通信網(wǎng)，實現(xiàn)能源場景全覆蓋與網(wǎng)絡(luò)快速傳輸;打通行業(yè)數(shù)據(jù)壁壘，深度實現(xiàn)云端智能管控;構(gòu)建以全息感知的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)、開放共享的知識體系、融合創(chuàng)新的智慧應(yīng)用為特征的能源人工智能架構(gòu)，實現(xiàn)共享高效利用;研發(fā)自主可控的國產(chǎn)化行業(yè)操作系統(tǒng)。
（來源：洛奇馬的能源轉(zhuǎn)型日記 ）
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