新型电力系统100问

“双碳”目标背景下，率先以新型电力系统命名的问答式著书，内容前沿、形式新颖。本书通过“通识篇”“技术篇”“市场篇”“实践篇”四个部分全面介绍新型电力系统，逻辑清晰、思路明确，问题紧扣实际，回答言简意赅，是可以服务于广大社会群体的专业书籍。

“双碳”目标背景下，率先以新型电力系统命名的问答式著书，内容前沿、形式新颖。本书通过“通识篇”“技术篇”“市场篇”“实践篇”四个部分全面介绍新型电力系统，逻辑清晰、思路明确，问题紧扣实际，回答言简意赅，是可以服务于广大社会群体的专业书籍。

　　《新型电力系统100问》紧密围绕国家“双碳”目标和能源转型发展战略，以新型电力系统建设为主题，遵循理论与实践相结合的原则，通过问答形式介绍新型电力系统建设的背景、技术及案例等内容。
　　《新型电力系统100问》设通识篇、技术篇、市场篇和实践篇四篇，分别介绍新型电力系统建设理念和内涵演变，电源、电网、负荷、储能、数字智能类关键技术，电力市场和碳交易市场发展趋势，以及国内新型电力系统建设典型案例。
　　《新型电力系统100问》可供政府能源主管部门、电力系统相关企业和科研院所等工程技术人员、管理人员阅读使用，也可作为新型电力系统相关从业者的自学和培训教材。

国网重庆市电力公司于1997年6月6日随重庆市直辖成立，是国家电网有限公司的全资子公司，负责重庆电网规划建设、运行管理、电力销售和供电服务工作。经营区域覆盖全市38个区县，供电面积7.9万平方公里，服务人口约3000万人，用电客户1734.3万户。本部设22个部门，下设二级单位43个，其中供电公司31个，业务支撑和实施机构12个，管理各类员工约3.1万人。截至2021年底，重庆电网拥有220千伏及以上变电容量7790.4万千伏安，220千伏及以上线路长度12406.7千米。售电量1049.6亿千瓦时，同比增长14.6%；营业收入554.7亿元，同比增长18.1%；资产总额782.6亿元，同比增长7.31%。

为响应国家"能源革命"和"互联网+"行动号召，全方位推进能源互联网战略、模式、 技术、装备和标准的前沿研究和产业与人才培 育，清华大学战略部署了清华大学能源互联网创新研究院（以下简称研究院）和清华四川能源互联网研究院。在国家能源局的大力支持下，清华大学能源互联网创新研究院于2015年4月在北京正式挂牌成立，成为国内首s家能源互联网专业研究机构。

清华四川能源互联网研究院是清华大学与四川省政府为了响应国家“能源革命”新思路、服务四川省创新驱动发展战略、推动天府新区产业发展所共同建立的高层次科研事业单位。研究院以推动我国能源互联网科技与产业发展为目标，充分吸纳国内外能源相关领域的优势科技力量，大力推动学科交叉融合，开展能源互联网核心技术及转化研究，发展成为能源互联网新型业态的科技转化中心、产业孵化基地和人才汇聚平台。

前言
第一篇 通识篇
1 什么是新型电力系统？
2 为什么要建设新型电力系统？
3 新型电力系统较传统电力系统有什么新特征？
4 简述新型电力系统的发展展望
5 新型电力系统建设面临的挑战有哪些？
6 简述新型电力系统的发展路径
7 新型电力系统建设重大基础理论研究有哪些？
8 新型电力系统建设关键设备应用技术有哪些？
9 新型电力系统技术标准布局有哪些？
10 两大电网企业建设新型电力系统有什么重要举措？
11 发电企业建设新型电力系统有什么重要举措？
12 我国构建新型电力系统可以借鉴国外的哪些做法？

第二篇 技术篇
电源类
13 什么是常规能源和新能源？
14 简述近期我国电源发展情况。各种电源发电量占比如何？
15 新型电力系统中，常规能源和新能源的角色定位及发展趋势如何？
16 什么是火电灵活性改造？有哪些主要技术？
17 简述我国清洁能源资源禀赋
18 新能源出力有什么特点？对电网有什么影响？
19 我国新能源开发利用原则是什么？
20 风力发电关键技术有哪些？
21 太阳能发电关键技术有哪些？
22 什么是分布式电源？分布式电源并网对电网运行的影响有哪些？
电网类
23 我国电网按照电压等级如何分类？
24 简述适应新型电力系统构建的电网结构发展方向
25 简述向新型电力系统转型升级过程中，电网稳定运行面临的挑战及应对措施
26 特高压的输电模式是什么？
27 我国为什么要发展特高压？特高压建设对建设新型电力系统有什么作用？
28 简述我国的特高压发展历史
29 简述我国特高压的建设现状及其“十四五”发展规划
30 什么是主动配电网？有什么特征？
31 主动配电网的关键技术有哪些？
32 什么是微电网？有什么特征？
33 我国微电网的应用场景有哪些？
34 简述微电网的典型运行模式
负荷类
……
第三篇 市场篇
第四篇 实践篇
参考文献

　　2）新型灵活性平衡体系亟待构建。对于新型电力系统，一方面不仅需要保障电力电量平衡，还需要具备充裕的灵活调节性以应对新能源发电的强随机性与波动性；另一方面受限于我国资源禀赋特征，现有电力系统结构形态与平衡机制难以支撑更高比例的新能源并网消纳，亟需构建适应新型电力系统的灵活性平衡体系。
　　3）电力调度机制强调“低碳性”。新型电力系统引入了低碳目标，而目前的调度策略以公平、经济、节能为目标，均未考虑对于各类低碳电源的调度问题。因此，需要计及经济-安全-绿色的综合效益和源网荷储各环节的低碳要素，构建新型、科学、高效的“低碳电力调度”方式。
　　（2）复杂安全机理。
　　1）电网运行难度增加，更难保障电力供应。一方面，在全球气候变化、可再生能源大规模开发背景下，新能源资源禀赋长期演化过程存在不确定性，给资源禀赋评估和规划带来重大挑战；同时风光发电“靠天吃饭”特征愈发明显，电力支撑能力不足，影响供电可靠性——尤其是随着全球变暖、气候异常加剧，极端天气事件频发、强发，风光发电出力极不稳定甚至停机，加大了电网供需失衡风险，推高供电保障成本。另一方面，新型电力系统中电网不仅承担电能传输的作用，而且将更多地承担电能互济、备用共享的职能——电动汽车、分布式储能、需求响应在需求侧不断普及，形成电力产消者，局部配电网将会发生潮流反转，向主网倒送功率，使得电网安全运行分析进一步复杂化。
　　2）电力系统安全稳定风险增大。风光发电大规模替代常规机组将使系统总体有效惯量减小，抗扰动能力降低，电网承受较大潮流波动压力，频率控制难度加大；电压调节能力下降，高比例新能源接入地区的电压控制困难，高比例受电地区的动态无功支撑能力不足；风光发电机组具有电力电子装备普遍存在的脆弱性，面对频率、电压波动容易大规模脱网，引发严重的连锁故障，导致大面积停电的风险增加；同步电源占比下降、电力电子设备支撑能力不足导致宽频振荡；新能源的控制方式与电力电子设备的电磁暂态过程对同步电机转子运动产生深刻影响，功角稳定问题更为复杂，电力系统呈现多失稳模式耦合的复杂特性。
　　3）新型系统控制理论尚未建成。随着新能源占比的不断提高，新能源通过电力电子设备并网，电网呈现交直流混联态势，涌现多样化的电力电子接口新型负荷与储能设备，新型电力系统的源网荷储全环节都将呈现高度电力电子化的趋势——“双高”使其暂态特性与电压稳定难以用经典理论解释与分析。此外，新型电力系统中电力电子装置具有海量、碎片化、分布式的并网特点，但同时具有快速响应能力，控制策略多样化，迫切需要构建适应高比例电力电子化形态的电力系统稳定分析新理论与协同控制新技术。
　　（3）成本疏导机制。
　　1）能源主体利益及价格机制尚未完善。新能源成为主体，将改变传统发电市场格局。一方面，新型电力系统的新能源占比较高，新能源普遍具有近零的低运行成本，导致电力系统具有低边际成本的特点；同时由于新能源存在间歇性与不确定性的特点，需要更高的调频、备用、容量等需求，导致电力系统具有更高的系统成本特性。另一方面，现有90%的在运煤电装机容量投产不满20年，新能源的规模化并网将导致煤电、气电等化石能源发电利用效率降低，亟需研究完善传统发电企业提供电力辅助服务的成本回收机制和盈利模式。
　　2）用能总成本提升。海上风电、光热等发电成本目前仍较高，新能源接入及跨区调剂需要加大电网投资，还需配套相当规模的调节性电源和兜底保障电源，国内外研究表明，新能源电量渗透率超过15%以后，系统成本将进入快速增长的临界点，未来新能源场站成本下降很难完全对冲消纳新能源所引起的系统成本上升，系统成本显著增加且疏导困难，必然影响全社会用能成本。
　　3）电力市场建设有待深入。目前的市场建设仍存在诸多问题：①跨区跨省交易机制尚不完善，省间省内市场衔接差，难以充分消纳新能源，电力资源优化的范围较小；②缺乏适应新型电力系统转型和新型市场主体的市场机制，新型市场主体参与度低，电力资源优化的广度有限；③缺乏支持源网荷储互动的市场机制，新型电力系统各环节中的多种市场主体难以灵活参与市场，电力资源优化的深度不足。

　　2020年9月，习近平总书记在第七十五届联合国大会一般性辩论上宣布：“中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。”2021年3月，习近平总书记在中央财经委员会第九次会议上提出构建新型电力系统的战略，指出“要着力提高利用效能，实施可再生能源替代行动，深化电力体制改革”，为我国能源电力发展指明了前进方向、提供了根本遵循。
　　新型电力系统是以确保能源电力安全为基本前提，以清洁能源为供给主体，以绿电消费为主要目标，以电网为枢纽平台，以源网荷储互动及多能互补为支撑，具有清洁低碳、安全可控、灵活高效、智能友好、开放互动基本特征的电力系统。构建新型电力系统，在新能源安全可靠的替代基础上，推动电力脱碳和能源清洁转型，是实现碳达峰、碳中和目标的必由之路。
　　为宣传普及新型电力系统建设背景、核心理念和关键技术，指导具体建设实践，国网重庆市电力公司联合清华大学能源互联网创新研究院、清华四川能源互联网研究院编写了《新型电力系统100问》。全书设置通识篇、技术篇、市场篇、实践篇四篇，通过一问一答的形式，深入细致地讲解新型电力系统相关知识，剖析典型实践案例，解构未来发展方向。
　　希望本书能够有效凝聚社会共识，为不同专业、不同岗位的读者在新型电力系统建设中提供有益指导和思路启发，助力“双碳”目标的实现。
　　本书编著历经数月、几易其稿，但限于编者水平，难免会存在疏漏或不足之处，恳请广大读者谅解并批评指正。