新时代电力系统的发展

刘文强

云南电网有限责任公司普洱西盟供电局 云南 普洱 665700

摘要：当今时代发展迅速, 电力系统在生产过程与日常生活方面发挥了极大的作用。随着新时代对低碳清洁新能源的发展需求，构建安全环保的新时代电力系统，加强可再生能源的利用，成为我国电力系统当下转型与革命的重要战略目标。本文旨在对新时代电力系统的发展进行概述与分析，为未来的战略研究提供参考思路。

关键词：电力系统；可再生能源；低碳

一、引言

工业化、城市化进程的加速发展，扩大了对资源使用的需求。目前，我国能源总储量与能源的消耗利用水平之间存在着明显的不均衡关系。煤炭、石油和天然气等储量在世界范围内排名均比较靠后，然而能源的消耗总量却在逐年递增。据2017年能源数据可得，我国在一次能源的消耗量上位居世界首位，占全球消耗量比重23.2%，且消耗结构以煤炭为主。因此，为了构建可持续发展社会，创造良好的生活环境，亟需加强能源生产改革与消费革命的推进。构建安全环保的新时代电力系统，加强可再生能源的利用，已成为我国电力系统当下转型与革命的重要战略目标。

二、电力系统的发展历程

回顾电力系统的衍生史，第一代电力系统在19世纪末问世，此时的电力系统主要为小机组、低电压、小规模、小电网的形式，用电安全性与供电可靠性均比较低，电源和电网的设计还处在初级发展阶段。

20世纪70年代的时候，电力系统发展到第二代系统，其主要的特点包括大机组、大电网以及超高压，在安全性与可靠性方面均得到了一定的提高，但大电网仍存在较高的停电风险系数，且电力发展还处在对化石能源的高度依赖上，该发展模式仍然保持着能源的不可持续性。

21世纪初，更加安全可靠的第三代电力系统得以衍生。第三代系统主要依靠可再生能源和清洁能源来进行发电，能源占比高达百分之七十。此外，该系统利用主干电源结合分布式电源，主干电网与局域配电网、微电网等相结合，大幅提高了供电的可靠性，基本上可以避免用户意外停电的情况。而且，其能源消耗主要以非化石能源为主，发展成为一种可持续发展的综合能源电力系统。

新时代电力系统主要以电力为中心，利用电网作为主干与平台，综合各种一次能源、二次能源的生产、传送、利用、储存和转换装置，以及通信、控制和保护装置所构成的网络化电力系统。总而言之，新时代电力系统是能源转型的核心战略发展。

三、电力系统的主要特点

新时代电力系统的第一、第二代电力系统在100多年的研究发展历程下的继承与延续，是在目前推动能源转型可持续发展的新形势下得以大力发展的第三代电力系统，其主要具备以下四大特点。

1、可再生能源高占比

我国的新能源发展在最近几年呈现出爆发式增长。风电装机在2005年至2017年间容量增长高达150倍，光伏发电装机在2010年至2015年间容量增长将近100倍，此外2015年之后每年的装机量也在成倍增长。在未来的日子里，可再生能源的发电量占比在整个能源发电中将会一直保持较高的增长率，预计到2040年将超过一半，2050年可达到百分之六十七左右。可再生能源将逐步成为电力系统发电的首要主力电源。

2、电力电子装置高占比

在风力、光伏发电等产业快速发展的大形势下，新能源逐渐替代传统火电成为发电主力。与此同时，电源端对电力电子装置的应用将会更加普遍，例如直驱式风力发电机组变流器、光伏电站与分布式光伏逆变器等。此外，超/特高压直流输电、柔性直流输电和直流电网建设快速发展。在西电东输的带动下，将来的输电容量还要继续增大，线路还要继续向前铺设，因此电力电子装置在电力系统的比例将会越来越高。

另外，变频负荷的应用场景越来越多，这也依赖于电力电子技术中的换流与功率控制技术。预计未来的电能供电将近九成需经过电路转换后进行使用，因此，中间接口电力电子装置的多样性将得到迅速发展。

3、综合能源，多能互补

未来的电力系统亟需扩展使用范围，在多种能源能够互补的情况下，需要转型成为综合性的能源供应系统。一方面是源端基地的综合能源电力系统，包括各种类型的能源基地以及储能，利用直流输电网实现多能互补等；另一个方面是终端消费的综合能源电力系统，例如基于各类清洁能源，满足用户多元化需求的个性定制区域化综合能源系统以及清洁能源微电网等。

4、信息融合，智能系统

在能源互联网的结构下，信息系统与物理系统将可以渗透到电力系统的每一个设备，信息流与电力流能够实现有效的结合。以电网为核心，整合各类型可再生能源与清洁能源，以用户意向为中心来搭建能源共享的平台，使信息流与电力流高效结合，真正实现开放共享、高效用能的作用。

四、电力系统与能源互联网

能源互联网，是基于电能构建的以可再生能源为主，协同各类型能源进行互补的新型的生态化可持续能源系统。它的主要特点包括供给与消费的协同性、集中式与分布式的协同性以及用户的高参与性。通过能源互联网，可有效提高可再生能源在发电能源中的比重，促进电力系统与互联网之间的深度融合，实现多种能源的互补与使用。

新时代电力系统的发展继承了传统电力系统中使用的分布式电源结构，可通过大规模互相连接的输配电网络，传输到千家万户进行使用，本质上具有一定的网络化的基本特征。其次，它可实现终端用户“即插即用”的用电需求，支持用户进行分布式发电上网，达到了电能和信息之间的双向流动，具备开放、共享的互联网特征。此外，在智能电网的加持下，新时代电力系统与信息技术深度融合，形成了多能互补的能源互联网，为提高可再生能源接入电力系统的比例、以及各类型能源的调动控制、市场化运作提供了强有力的支撑，进一步拓展了为具备各种需求的用电用户提供个性化综合能源服务的功能，成为未来电力系统的关键发展趋势。

五、总结

1、新时代电力系统的第一、第二代电力系统在100多年的研究发展历程下的继承与延续，是在目前推动能源转型可持续发展的新形势下得以大力发展的第三代电力系统。

2、可再生能源高占比、电力电子装置高占比、综合能源多能互补以及信息融合智能系统是新时代电力系统的主要特点。

3、在智能电网的基础上，新时代电力系统与信息技术深度融合，实现多能互补、个性化用户需求综合能源服务的能源互联网，是新一代电力系统的重要发展方向。