新型電力系統(tǒng)背景下源網(wǎng)荷儲協(xié)同互動的探究

趙鵬鴿，韓道強，孟令海

（河南九域騰龍信息工程有限公司，河南 鄭州 450000）

1 新型電力系統(tǒng)背景下源網(wǎng)荷儲協(xié)同互動的概述

1.1 新型電力系統(tǒng)的概念和意義

新型電力系統(tǒng)是指在傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的基礎上，結(jié)合了先進的能源技術(shù)、智能化的信息與通信技術(shù)以及靈活的市場機制，構(gòu)建起更加智能、高效、綠色和可持續(xù)的電力供應體系。新型電力系統(tǒng)旨在滿足人們?nèi)找嫣嵘碾娏π枨?，推動能源產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，以及適應未來能源發(fā)展的需求[1]。

2021 年3 月15 日，習近平總書記在中央財經(jīng)委員會第九次會議上作出構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的重要指示，黨的二十大報告強調(diào)加快規(guī)劃建設新型能源體系，為新時代能源電力高質(zhì)量發(fā)展提供了根本遵循，指明了前進方向[2]。2023 年6 月2 日，由國家能源局主辦，電力規(guī)劃設計總院、中國能源傳媒集團有限公司承辦的《新型電力系統(tǒng)發(fā)展藍皮書》發(fā)布儀式在京舉行?！端{皮書》全面闡述新型電力系統(tǒng)的發(fā)展理念、內(nèi)涵特征，制定“三步走”發(fā)展路徑，并提出構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的總體架構(gòu)和重點任務[3]。從國家發(fā)展的角度來說，新型電力系統(tǒng)的建設不僅契合了“雙碳戰(zhàn)略”的能源發(fā)展之目標，還與諸如節(jié)約優(yōu)先戰(zhàn)略、綠色低碳戰(zhàn)略等相契合。此外，無論是在能源策可持續(xù)性發(fā)展方面，還是在提升能源效率、打造電力供應的可靠性、促進電力市場的發(fā)展等方面，新型電力系統(tǒng)的建設和發(fā)展能夠提高能源利用效率、保障能源供應安全、促進經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展和推動環(huán)境保護，對應對氣候變化具有積極意義等。

1.2 源網(wǎng)荷儲協(xié)同互動的概念和內(nèi)容

源網(wǎng)荷儲協(xié)同互動是指在新型電力系統(tǒng)中，將能源源頭（如可再生能源發(fā)電）、電力網(wǎng)絡、用電負荷和能量儲存系統(tǒng)緊密結(jié)合在一起，通過智能化的監(jiān)測、調(diào)度和管理，實現(xiàn)這些要素之間的相互協(xié)調(diào)與互動，以優(yōu)化能源的生產(chǎn)、傳輸、消費和儲存，從而實現(xiàn)電力系統(tǒng)的高效、靈活、可靠和可持續(xù)運行[4]。

源網(wǎng)荷儲協(xié)同互動的內(nèi)容主要包括以下幾個方面：第一，能源源頭與電力網(wǎng)絡的協(xié)同。源網(wǎng)荷儲協(xié)同互動需要將分散的能源源頭（如太陽能、風能、水能等）與中心化的電力網(wǎng)絡緊密協(xié)調(diào)。第二，電力網(wǎng)絡與用電負荷的協(xié)同。新型電力系統(tǒng)中，用電負荷需要具備靈活性，以適應可再生能源的波動性和不確定性。第三，電力網(wǎng)絡與能量儲存的協(xié)同。能量儲存系統(tǒng)在新型電力系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用，可以存儲多余的可再生能源，并在需要時釋放能量[5]。

2 新型電力系統(tǒng)背景下源網(wǎng)荷儲協(xié)同互動建設存在的問題

2.1 能源源頭與電力網(wǎng)絡建設存在問題

能源源頭與電力網(wǎng)絡建設在新型電力系統(tǒng)的發(fā)展中面臨的問題和挑戰(zhàn)有如下幾點。第一，能源源頭集中度不高。之所以出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象，是因為在某些地區(qū)，特定類型的能源源頭（如可再生能源）可能集中存在，而在其他地區(qū)可能不足。這樣的狀況可能會出現(xiàn)能源供給不均衡的現(xiàn)象，無論是電力網(wǎng)絡的傳輸還是供應都可能受到很大的限制，進而影響電力系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。第二，跨區(qū)域輸電難。出現(xiàn)跨區(qū)域輸電難的現(xiàn)象，不僅與能源源頭的分布不均，需要進行跨區(qū)域輸電以實現(xiàn)資源優(yōu)化配置有關(guān)，還與跨區(qū)域輸電要面臨輸電損耗、線路建設和運維成本等問題，需要克服技術(shù)和經(jīng)濟難題等有關(guān)。第三，可再生能源供應具有波動性。我們都知道，當前可再生能源的發(fā)電和應用受地理條件、風能和太陽能的波動性和間歇性等特性的影響，可以說可再生能源的供電極具不穩(wěn)定性，這樣的不穩(wěn)定勢必會影響電力網(wǎng)絡的匹配和調(diào)度，影響電力系統(tǒng)的供應穩(wěn)定性等。

2.2 電力網(wǎng)絡建設與用電負荷之間存在問題

在新型電力系統(tǒng)的發(fā)展背景下，電力網(wǎng)絡建設與用電負荷之間存在的問題和挑戰(zhàn)有如下幾點。第一，供需匹配問題是電力網(wǎng)絡建設與用電負荷之間存在問題的首要問題。電力網(wǎng)絡的建設和用電負荷的需求之間可能存在供需不匹配的情況。由于電力負荷的波動性和不確定性，電力網(wǎng)絡在某些時間和地點可能面臨過?；虿蛔愕那闆r，導致電力供應的不穩(wěn)定性。第二，負荷峰谷差異是影響電力網(wǎng)絡建設與用電負荷之間穩(wěn)定關(guān)系的關(guān)鍵因素。電力網(wǎng)絡的負荷峰谷差異可能較大，尤其是在城市等高度集中的地區(qū)。在負荷峰值時段，電力網(wǎng)絡可能面臨較大的負荷壓力，需要進行相應的擴建和升級，而在負荷谷值時段，可能存在電力浪費的情況。第三，能效與浪費影響了電力網(wǎng)絡建設與用電負荷之間的協(xié)調(diào)性。由于電力網(wǎng)絡的傳輸和配送損耗，以及用電負荷的不合理安排，可能導致能源的浪費。例如，在電力傳輸過程中，由于線路損耗，電力能量的損耗較大，需要優(yōu)化電力網(wǎng)絡設計和運行，以提高能源利用效率。

2.3 電力網(wǎng)絡建設與電力能量儲存之間存在問題

在新型電力系統(tǒng)中，電力網(wǎng)絡建設與電力能量儲存之間的協(xié)同面臨的問題和挑戰(zhàn)有以下幾點。第一，儲能系統(tǒng)規(guī)模和布局缺乏計劃性。電力能量儲存系統(tǒng)的規(guī)模和布局需要與電力網(wǎng)絡的建設相適應。然而，由于儲能技術(shù)的成本和技術(shù)限制，可能存在儲能系統(tǒng)規(guī)模較小或儲能設施分布不均勻的情況，這可能影響電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行和供需平衡。第二，儲能技術(shù)的選擇和應用缺乏實踐。電力能量儲存系統(tǒng)可以采用多種技術(shù)，如電池儲能、壓縮空氣儲能、儲水等。不同的儲能技術(shù)在性能、成本和適用場景方面存在差異，需要根據(jù)實際情況選擇合適的儲能技術(shù)，以最大程度地提高能源利用效率。第三，儲能系統(tǒng)與電力網(wǎng)絡的集成探索缺乏實踐。電力能量儲存系統(tǒng)需要與電力網(wǎng)絡緊密集成，以實現(xiàn)能量的高效儲存和釋放。然而，儲能系統(tǒng)的接入和集成可能面臨技術(shù)、管理和市場層面的挑戰(zhàn)，需要解決儲能設備的連接、通信和調(diào)度等問題。

2.4 電力信息與電力通信技術(shù)支持之間存在問題

在新型電力系統(tǒng)中，電力信息與電力通信技術(shù)之間存在的問題和挑戰(zhàn)有以下幾點。第一，通信技術(shù)的適配性缺乏。電力信息與電力通信技術(shù)需要相互適配，以確保數(shù)據(jù)的高效傳輸和準確交換。然而，由于電力系統(tǒng)涉及的數(shù)據(jù)量龐大、通信距離較遠以及環(huán)境復雜等因素，通信技術(shù)的適配性可能成為一個挑戰(zhàn)。第二，數(shù)據(jù)安全與隱私保護面臨風險。具體來說，電力信息涉及對電力系統(tǒng)運行狀態(tài)、用電負荷等重要數(shù)據(jù)的監(jiān)測和傳輸，數(shù)據(jù)的安全性和隱私保護尤為重要。通信技術(shù)需要具備高度的安全性和防護措施，以防止數(shù)據(jù)泄露、篡改和黑客攻擊。此外，電力信息來自不同的設備和系統(tǒng)，可能具有不同的數(shù)據(jù)格式和協(xié)議。實現(xiàn)數(shù)據(jù)的集成和互操作性，確保數(shù)據(jù)的一致性和準確性，需要解決數(shù)據(jù)標準化和交換的技術(shù)問題。第三，通信網(wǎng)絡的穩(wěn)定性需要考慮。電力信息的傳輸需要依賴于穩(wěn)定可靠的通信網(wǎng)絡。然而，通信網(wǎng)絡可能受到天氣、自然災害或惡意干擾等因素的影響，可能會導致通信中斷和故障，影響電力信息的及時傳遞和處理。

3 新型電力系統(tǒng)背景下實現(xiàn)源網(wǎng)荷儲協(xié)同互動建設的有效策略

3.1 加快推進電力能源源頭與電力網(wǎng)絡的協(xié)同互動建設

加快推進電力能源源頭與電力網(wǎng)絡的協(xié)同互動建設是實現(xiàn)新型電力系統(tǒng)高效運行和可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵一步。

從建設的規(guī)劃性和技術(shù)的選擇方面來說，電力企業(yè)和參與電力企業(yè)若干建設的單位需要優(yōu)化能源源頭。例如，可以制定明確的能源發(fā)展規(guī)劃，合理布局可再生能源發(fā)電項目，充分考慮資源優(yōu)勢、用電負荷需求和電力網(wǎng)絡的承載能力；或者是優(yōu)先發(fā)展清潔、低碳、高效的可再生能源，減少對傳統(tǒng)化石燃料的依賴，提高能源供給的綠色比例；積極支持新能源技術(shù)的創(chuàng)新和應用，如微電網(wǎng)技術(shù)、區(qū)塊鏈技術(shù)、人工智能等，這些技術(shù)可以促進能源源頭與電力網(wǎng)絡的智能互動和優(yōu)化能源配置。

從建設智能電力網(wǎng)絡和推進分布式能源接入方面來說，推動電力網(wǎng)絡智能化升級，采用先進的信息與通信技術(shù)，建立智能調(diào)度和監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)對能源、負荷和儲能系統(tǒng)的實時監(jiān)控和調(diào)度，并且智能電力網(wǎng)絡可以更好地適應能源波動和用戶需求，將大力提高電力系統(tǒng)的靈活性。

3.2 加快推進電力網(wǎng)絡與用電負荷的協(xié)同互動建設

加快推進電力網(wǎng)絡與用電負荷的協(xié)同互動建設是實現(xiàn)新型電力系統(tǒng)高效運行和用電負荷優(yōu)化的重要舉措。首先，電力企業(yè)需要重視智能電力調(diào)度與管理。一方面，引入先進的智能電力調(diào)度和管理系統(tǒng)，可以實時監(jiān)測電力網(wǎng)絡和用電負荷的狀態(tài)，預測負荷需求，做出正確決策，提高運行效率。另一方面，可以通過推廣智能用電設備等方式，實現(xiàn)電力負荷的彈性調(diào)整，通過電價激勵和優(yōu)惠政策，引導用戶錯峰使用，平衡電力供需。其次，電力企業(yè)需要建設靈活的電力網(wǎng)絡。例如，電力企業(yè)可以加強電力網(wǎng)絡的升級和改造，提高電網(wǎng)的承載能力和靈活性；推廣新能源互聯(lián)網(wǎng)、微電網(wǎng)等技術(shù)，實現(xiàn)電力網(wǎng)絡的分布式控制和管理，以適應用電負荷的多樣化需求等。最后，電力企業(yè)需要制定用電負荷管理政策，并在此基礎上建立智能電價機制和能源市場化體系。建立用電負荷管理的政策和制度，可以在明確電力用戶的用電責任和義務的基礎上，通過定期評估和監(jiān)測用電負荷狀況，制定相應的用電負荷調(diào)整措施，確保電力系統(tǒng)的供需平衡。

3.3 加快推進電力網(wǎng)絡與電力能量儲存的協(xié)同互動建設

加快推進電力網(wǎng)絡與電力能量儲存的協(xié)同互動建設是實現(xiàn)新型電力系統(tǒng)高效運行和能源供應穩(wěn)定性的關(guān)鍵一步。首先，電力企業(yè)要增加儲能的容量。例如，電力企業(yè)可以通過加大對各種類型儲能技術(shù)的研發(fā)和應用投入，以提高儲能設施的容量和效率，尤其是在電池儲能技術(shù)方面，電力企業(yè)需要根據(jù)其成本和性能不斷改進，以滿足日益增長的電力系統(tǒng)儲能需求。其次，電力企業(yè)需要打造智能儲能調(diào)度，實現(xiàn)網(wǎng)能和儲能的互聯(lián)。為了實現(xiàn)該目的，電力企業(yè)可以通過先進的控制和調(diào)度技術(shù)，實現(xiàn)儲能設施的靈活運行，可以根據(jù)電力網(wǎng)絡負荷情況和可再生能源供應，合理調(diào)度儲能設施的充放電，優(yōu)化能源利用，可以通過高壓直流輸電和能量樞紐等技術(shù)，將不同地區(qū)的儲能系統(tǒng)連接起來，實現(xiàn)網(wǎng)能儲能互補，增加電力系統(tǒng)的靈活性。最后，電力企業(yè)需要在規(guī)劃的基礎上，積極對接國家政策和市場機制。在電力網(wǎng)絡的規(guī)劃和建設中，電力企業(yè)需要充分考慮儲能系統(tǒng)的接入需求，制定儲能設施布局和配套政策，確保儲能系統(tǒng)與電力網(wǎng)絡的協(xié)同發(fā)展。

3.4 加快推進電力信息與電力通信技術(shù)支持的協(xié)同互動建設

加快推進電力信息與電力通信技術(shù)支持的協(xié)同互動建設是實現(xiàn)新型電力系統(tǒng)智能化、高效運行和可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵一步。首先，電力企業(yè)需要加強信息技術(shù)與通信技術(shù)融合的建設，加強智能電力網(wǎng)絡的建設。加強信息技術(shù)與通信技術(shù)融合的建設，是為了促進電力信息技術(shù)與通信技術(shù)的深度融合，建立統(tǒng)一的信息通信基礎設施，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的高效傳輸和通信的穩(wěn)定運行。而加強智能電力網(wǎng)絡的建設，是為了推進電力網(wǎng)絡的智能化升級，引入先進的信息與通信技術(shù)，實現(xiàn)對電力系統(tǒng)運行狀態(tài)、能源供需和用電負荷的實時監(jiān)測和調(diào)度，提高電力系統(tǒng)的智能化程度。其次，在推動智能用電設備的普及時，電力企業(yè)需要重視提升數(shù)據(jù)的安全性。推動智能用電設備的普及，雖然可以實現(xiàn)用電負荷的靈活調(diào)整和響應，提升電力用能的優(yōu)化和節(jié)約，但是海量的數(shù)據(jù)存在著無限的漏洞，這樣的漏洞會給電力企業(yè)帶來安全挑戰(zhàn)。為此，電力企業(yè)需要配套地建立健全電力信息和通信技術(shù)的安全保障體系，加強對電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)的加密和隱私保護，防范數(shù)據(jù)泄露和黑客攻擊。

4 結(jié)語

在新型電力系統(tǒng)中，源（能源源頭）、網(wǎng)（電力網(wǎng)絡）、荷（用電負荷）和儲（能量儲存系統(tǒng)）之間的協(xié)同互動是實現(xiàn)可持續(xù)、高效、靈活的電力系統(tǒng)的關(guān)鍵。這種協(xié)同互動的目標是優(yōu)化能源的生產(chǎn)、傳輸、消費和儲存，以適應日益復雜多樣的電力市場和環(huán)境要求，源網(wǎng)荷儲協(xié)同互動是推動新型電力系統(tǒng)發(fā)展的重要策略，通過有效的協(xié)同互動，可以實現(xiàn)可再生能源的大規(guī)模集成，提高電力系統(tǒng)在電力能源的傳輸?shù)拳h(huán)節(jié)中的可靠性和經(jīng)濟性，進而促進電力行業(yè)向更加智能化、綠色化和可持續(xù)的方向發(fā)展。