導(dǎo)語：在新型電力系統(tǒng)的六要素分析的撰寫旅程中，學(xué)習(xí)并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了一篇優(yōu)秀范文，愿這些內(nèi)容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感，引領(lǐng)您探索更多的創(chuàng)作可能。

關(guān)鍵詞：新型電力系統(tǒng)；源網(wǎng)荷儲(chǔ)碳數(shù)；碳中和；數(shù)字化

引言:在應(yīng)對(duì)氣候變化、全球能源產(chǎn)業(yè)鏈遭受嚴(yán)重沖擊、世界能源格局動(dòng)蕩等百年未有之大變局形勢(shì)下，能源電力系統(tǒng)向安全高效、綠色低碳轉(zhuǎn)型已經(jīng)成為全球發(fā)展趨勢(shì)。2020年9月，我國(guó)在聯(lián)合國(guó)大會(huì)上承諾宣布：“中國(guó)將提高國(guó)家自主貢獻(xiàn)力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭(zhēng)于2030年前達(dá)到峰值，努力爭(zhēng)取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和”[1]。2021年3月，習(xí)總書記在中央財(cái)經(jīng)委員會(huì)第九次會(huì)議上提出構(gòu)建新型電力系統(tǒng)[2]。2021年10月，國(guó)務(wù)院印發(fā)《2030前碳達(dá)峰行動(dòng)方案》提出“構(gòu)建新能源占比逐漸提高的新型電力系統(tǒng)”[3]。2023年1月，國(guó)家能源局發(fā)布《新型電力系統(tǒng)發(fā)展藍(lán)皮書(征求意見稿)》，描繪了新型電力系統(tǒng)的內(nèi)涵特征與發(fā)展路徑[4]?？傮w來說，構(gòu)建新型電力系統(tǒng)已成為我國(guó)實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)的關(guān)鍵抓手[5]。我國(guó)資源稟賦與能源需求呈現(xiàn)逆向分布，為支撐經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和快速增長(zhǎng)的用電需求，我國(guó)建成了世界上規(guī)模最大、遠(yuǎn)距離輸送能力最強(qiáng)的電力系統(tǒng)。截至2022年底，我國(guó)各類電源總裝機(jī)規(guī)模23.8億kW，西電東送規(guī)模達(dá)到2.9億kW。煤電一直是我國(guó)電力供應(yīng)安全的重要支撐，但近年來電力綠色低碳轉(zhuǎn)型不斷加速，可再生能源裝機(jī)規(guī)模達(dá)12.13億kW，占比達(dá)到47.3%，首次超過煤電裝機(jī)規(guī)模；其中，風(fēng)光發(fā)電裝機(jī)7.58億kW，累計(jì)規(guī)模與新增裝機(jī)多年來持續(xù)居世界第一[6]。新能源的快速發(fā)展與大規(guī)模發(fā)電并網(wǎng)給電力系統(tǒng)帶來了隨機(jī)性、波動(dòng)性與不確定性。為了支撐新能源當(dāng)前的大規(guī)模并網(wǎng)以及未來的高比例消納，電力系統(tǒng)迫切需要構(gòu)建多元技術(shù)多時(shí)間尺度的儲(chǔ)能體系，電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形態(tài)逐步由“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”四要素體現(xiàn)。從“低碳化”出發(fā)，能源碳排放約占全社會(huì)碳排放的88%，電力行業(yè)碳排放占比超過40%，是碳排放與煤炭消費(fèi)占比最大的單一行業(yè)[7]。面向雙碳目標(biāo)，能源是主戰(zhàn)場(chǎng)，電力是主力軍。為實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)，未來40年需要大力發(fā)展風(fēng)電、光伏等新能源技術(shù)，提升電力系統(tǒng)的新能源消納能力，通過統(tǒng)籌發(fā)展與安全，逐漸提高電力系統(tǒng)的新能源占比，實(shí)現(xiàn)從化石能源為主體向新能源為主體的重大轉(zhuǎn)變，成為我國(guó)構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的當(dāng)務(wù)之急與必由之路。簡(jiǎn)而言之，碳中和目標(biāo)是建設(shè)新型電力系統(tǒng)的核心動(dòng)因。從“數(shù)字化”出發(fā)，數(shù)字技術(shù)與能源電力基礎(chǔ)設(shè)施的融合是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)智能化轉(zhuǎn)型升級(jí)，把握新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革新機(jī)遇的戰(zhàn)略選擇。2022年10月，黨的二十大報(bào)告明確提出加快發(fā)展數(shù)字經(jīng)濟(jì)，促進(jìn)數(shù)字經(jīng)濟(jì)和實(shí)體經(jīng)濟(jì)深度融合[8]。2023年3月，十四屆全國(guó)人大提出組建國(guó)家數(shù)據(jù)局，統(tǒng)籌推進(jìn)數(shù)字中國(guó)、數(shù)字經(jīng)濟(jì)、數(shù)字社會(huì)規(guī)劃和建設(shè)等[9]。新型電力系統(tǒng)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型體現(xiàn)為：在電力系統(tǒng)源網(wǎng)荷儲(chǔ)各環(huán)節(jié)廣泛推廣應(yīng)用“云大物移智鏈邊”等先進(jìn)數(shù)字化技術(shù)與人工智能技術(shù)，構(gòu)建信息物理深度融合的數(shù)字化、信息化和智能化新型電力系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)多能互補(bǔ)的高效轉(zhuǎn)化利用與源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)同互動(dòng)。一言蔽之，數(shù)字化轉(zhuǎn)型是建設(shè)新型電力系統(tǒng)的關(guān)鍵途徑。綜上所述，構(gòu)建新型電力系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)的關(guān)鍵抓手，需要依托數(shù)字化技術(shù)，統(tǒng)籌源、網(wǎng)、荷、儲(chǔ)資源，以源網(wǎng)荷儲(chǔ)互動(dòng)及多能互補(bǔ)為支撐，滿足綠色消費(fèi)、安全供應(yīng)、經(jīng)濟(jì)高效的綜合性目標(biāo)。因此，本文認(rèn)為新型電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形態(tài)將由“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”四要素拓展為“源網(wǎng)荷儲(chǔ)碳數(shù)”六要素。其中，源網(wǎng)荷儲(chǔ)是新型電力系統(tǒng)的物理架構(gòu)；碳中和目標(biāo)是建設(shè)新型電力系統(tǒng)的核心動(dòng)因，數(shù)字化轉(zhuǎn)型是建設(shè)新型電力系統(tǒng)的關(guān)鍵途徑。本文的結(jié)構(gòu)如下：首先從國(guó)家宏觀戰(zhàn)略層面探討了能源革命對(duì)建設(shè)新型電力系統(tǒng)的要求；其次，從電力行業(yè)視角出發(fā)，探析了不同階段電力系統(tǒng)的關(guān)鍵要素；在此基礎(chǔ)上，分析了新型電力系統(tǒng)的六要素及其之間的關(guān)聯(lián)耦合關(guān)系；最后，分別針對(duì)“碳”與“數(shù)”2個(gè)關(guān)鍵要素，展望了關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展方向。此外，需要說明的是，本文主要從技術(shù)要素角度出發(fā)，探討提出由“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”四要素拓展為“源網(wǎng)荷儲(chǔ)碳數(shù)”六要素，其中對(duì)“數(shù)字化”的理解廣義包含了數(shù)字化、智能化、信息化等范疇。

1從能源革命到新型電力系統(tǒng)

在新的時(shí)代背景下，中國(guó)能源革命不斷向縱深挺進(jìn)，正譜寫能源高質(zhì)量發(fā)展新篇章，對(duì)建設(shè)新型電力系統(tǒng)的要求探析如下。

1.1能源革命對(duì)新型電力系統(tǒng)的要求

為實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)，到2030年非化石能源消費(fèi)占比需提升至25%以上，風(fēng)光發(fā)電裝機(jī)需提升至18億kW左右，新能源逐步成為發(fā)電量增量主體；到2060年非化石能源消費(fèi)占比需跨越式提升至80%以上，新能源逐步成為發(fā)電主體，發(fā)電裝機(jī)增長(zhǎng)至50億kW以上，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)脫碳[10]。從能源消費(fèi)革命角度，引導(dǎo)綠色能源消費(fèi)，提升終端電氣化率是推動(dòng)能源消費(fèi)模式轉(zhuǎn)型、實(shí)現(xiàn)能效提升與保障能源安全的必然選擇。從能源技術(shù)革命角度，構(gòu)建新型電力系統(tǒng)是從“0”到“1”的技術(shù)突破創(chuàng)新，需要通過源網(wǎng)荷儲(chǔ)各環(huán)節(jié)的關(guān)鍵核心技術(shù)創(chuàng)新和重大裝備攻關(guān)著力提升綠色能源技術(shù)和產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。從能源機(jī)制革命角度，電力系統(tǒng)發(fā)展逐漸向跨行業(yè)、跨領(lǐng)域協(xié)同轉(zhuǎn)變，一方面需要構(gòu)建適應(yīng)新能源高占比的電力市場(chǎng)體系與成本疏導(dǎo)機(jī)制，另一方面需要統(tǒng)籌考慮能源成本與環(huán)境價(jià)值，推動(dòng)電碳市場(chǎng)協(xié)同發(fā)展。

1.2新型電力系統(tǒng)的內(nèi)涵與特征

根據(jù)能源革命對(duì)建設(shè)新型電力系統(tǒng)的要求，立足我國(guó)能源資源稟賦的基本國(guó)情，需要以低碳電力技術(shù)創(chuàng)新為驅(qū)動(dòng)力，統(tǒng)籌能源安全、經(jīng)濟(jì)與低碳，推動(dòng)構(gòu)建適合中國(guó)國(guó)情的新能源占比逐漸提高的新型電力系統(tǒng)。具體而言，新型電力系統(tǒng)是以堅(jiān)強(qiáng)、智能、柔性電網(wǎng)為樞紐平臺(tái)，以技術(shù)創(chuàng)新突破和體制機(jī)制創(chuàng)新為基礎(chǔ)保障，以源網(wǎng)荷儲(chǔ)互動(dòng)與多能互補(bǔ)為堅(jiān)強(qiáng)支撐，以保障能源電力安全為基本前提，以消納高比例新能源為主線任務(wù)，以滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)高質(zhì)量發(fā)展的電力需求為首要目標(biāo)的新一代電力系統(tǒng)。低碳、安全、高效是新型電力系統(tǒng)的3個(gè)核心內(nèi)涵，安全高效、清潔低碳、柔性靈活、智慧融合是四大重要特征。其中，安全高效是基本前提，清潔低碳是核心目標(biāo)，柔性靈活是重要支撐，智慧融合是基礎(chǔ)保障[4]。

1.3碳中和目標(biāo)是新型電力系統(tǒng)的核心動(dòng)因

碳中和目標(biāo)將驅(qū)動(dòng)能源電力產(chǎn)業(yè)各環(huán)節(jié)低碳發(fā)展[5]。在電源側(cè)，碳中和目標(biāo)不僅將助力風(fēng)電、光伏等成熟新能源技術(shù)與產(chǎn)業(yè)規(guī)劃化跨越式發(fā)展，還將驅(qū)動(dòng)海上風(fēng)電、太陽能光熱發(fā)電、鈣鈦礦太陽能電池、火電碳捕集等新興低碳電力技術(shù)的創(chuàng)新與推廣應(yīng)用，構(gòu)建新能源占比逐漸提高的電源結(jié)構(gòu)。在電網(wǎng)側(cè)，碳中和目標(biāo)將促使電網(wǎng)由電力傳輸平臺(tái)轉(zhuǎn)型為電碳平臺(tái)樞紐，構(gòu)建大電網(wǎng)–配電網(wǎng)–微電網(wǎng)兼容互補(bǔ)的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，支撐火電與新能源跨時(shí)空的協(xié)同配置與互濟(jì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電力流–碳排放流的協(xié)同優(yōu)化管理。在負(fù)荷側(cè)，碳中和目標(biāo)將推動(dòng)終端能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，電動(dòng)汽車、智能電器、數(shù)據(jù)中心、電制氫等新型負(fù)荷廣泛接入，驅(qū)動(dòng)電力負(fù)荷綠色用能與柔性用電。在儲(chǔ)能側(cè)，碳中和目標(biāo)將驅(qū)動(dòng)新能源與儲(chǔ)能的協(xié)同高質(zhì)量發(fā)展，構(gòu)建多元多尺度的儲(chǔ)能體系，提升低碳電力系統(tǒng)的靈活性。

1.4數(shù)字化轉(zhuǎn)型是新型電力系統(tǒng)的關(guān)鍵途徑

數(shù)字化轉(zhuǎn)型將賦能能源電力產(chǎn)業(yè)各環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)型升級(jí)[11]。在電源側(cè)，數(shù)字化技術(shù)將助力新能源發(fā)電與傳統(tǒng)火電機(jī)組的高效運(yùn)行，依托數(shù)字孿生電廠建設(shè)與智慧能量管理，提升新能源預(yù)測(cè)精度、提高火電發(fā)電能效等。在電網(wǎng)側(cè)，數(shù)字化技術(shù)將助力構(gòu)建以新型傳感技術(shù)為支撐的電力大數(shù)據(jù)與人工智能平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)信息–物理–能量融合的智慧電網(wǎng)全景感知，助力電力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)調(diào)度運(yùn)行與控制的智能決策，實(shí)現(xiàn)源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)同優(yōu)化，挖掘與提升可再生能源消納能力，提升電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定性。在負(fù)荷側(cè)，通過數(shù)字化與人工智能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)海量分布式負(fù)荷的柔性互聯(lián)與協(xié)同管理，助力虛擬電廠建設(shè)，釋放需求側(cè)響應(yīng)潛力，實(shí)現(xiàn)源荷柔性互聯(lián)、雙向互動(dòng)。在儲(chǔ)能側(cè)，通過數(shù)字化儲(chǔ)能運(yùn)維技術(shù)提升儲(chǔ)能安全性，通過數(shù)字化儲(chǔ)能調(diào)控技術(shù)提升儲(chǔ)能經(jīng)濟(jì)性，依托云共享儲(chǔ)能技術(shù)，構(gòu)建儲(chǔ)能應(yīng)用新業(yè)態(tài)。通過源網(wǎng)荷儲(chǔ)全環(huán)節(jié)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，賦能電力系統(tǒng)全景信息感知與智慧高效調(diào)控，助力電力低碳高質(zhì)量發(fā)展。

2不同階段電力系統(tǒng)的關(guān)鍵要素

回顧電力系統(tǒng)的發(fā)展歷程，對(duì)電力系統(tǒng)的認(rèn)知可根據(jù)發(fā)展特點(diǎn)與組成要素初步分為3個(gè)階段。第一階段是以化石能源主導(dǎo)的傳統(tǒng)電力系統(tǒng)：此時(shí)新能源仍處于小規(guī)模，電力系統(tǒng)整體以“發(fā)–輸–變–配–用”5個(gè)環(huán)節(jié)單向布局，主要包含“源網(wǎng)荷”3個(gè)關(guān)鍵要素。第二階段是大規(guī)模新能源并網(wǎng)的電力系統(tǒng)：此時(shí)電力系統(tǒng)將逐步呈現(xiàn)以新能源高占比與電力電子裝備高占比的“雙高”特點(diǎn)，電力系統(tǒng)靈活性資源日益稀缺，迫切需要構(gòu)建多元技術(shù)多時(shí)間尺度的儲(chǔ)能體系，電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形態(tài)逐步由“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”四要素體現(xiàn)。第三階段是面向雙碳目標(biāo)的新型電力系統(tǒng)，在“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”關(guān)鍵要素的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步融入了“碳中和目標(biāo)”的核心動(dòng)因與“數(shù)字化轉(zhuǎn)型”的關(guān)鍵途徑，形成“源網(wǎng)荷儲(chǔ)碳數(shù)”的六要素協(xié)同發(fā)展模式。

2.1化石能源主導(dǎo)的傳統(tǒng)電力系統(tǒng)

第一階段，電力系統(tǒng)以“大機(jī)組–超高壓–大電網(wǎng)”為發(fā)展模式，以“源隨荷動(dòng)”為主要運(yùn)行形態(tài)。由于負(fù)荷特性相對(duì)規(guī)律性較強(qiáng)，新能源并網(wǎng)規(guī)模小，因此電力系統(tǒng)運(yùn)行方式與電力潮流分布相對(duì)固定。電力規(guī)劃與運(yùn)行，通常采用確定性的分析方法，通過預(yù)留裝機(jī)容量備用與運(yùn)行容量備用等應(yīng)對(duì)負(fù)荷需求的不確定性，整體形成了“發(fā)–輸–變–配–用”的電力系統(tǒng)架構(gòu)[12]，如圖所示。

2.2新能源大規(guī)模并網(wǎng)的雙高電力系統(tǒng)

“十三五”期間，隨著以風(fēng)電、光伏為代表的新能源技術(shù)快速發(fā)展，以及直流輸電技術(shù)的成熟與普及，電力系統(tǒng)中的新能源裝機(jī)占比不斷提升，系統(tǒng)電力電子化程度逐步加劇。行業(yè)普遍認(rèn)為，電力系統(tǒng)將逐漸過渡至高比例新能源、高比例電力電子化的“雙高”電力系統(tǒng)，如圖2所示[13]。在該階段，“源”側(cè)新能源裝機(jī)占比顯著提升，電網(wǎng)運(yùn)行方式與潮流分布將呈現(xiàn)復(fù)雜化、多元化與隨機(jī)化的特點(diǎn)[14]。在“網(wǎng)”側(cè)，傳統(tǒng)的“輸–變–配”統(tǒng)一整合為“網(wǎng)”的要素，電網(wǎng)將在承擔(dān)電能傳輸?shù)幕韭毮芡?，轉(zhuǎn)型為電力供需平衡跨區(qū)互濟(jì)、備用共享的平臺(tái)樞紐。在“荷”側(cè)，隨著分布式新能源、需求響應(yīng)、電動(dòng)汽車雙向互動(dòng)在需求側(cè)的不斷普及，將出現(xiàn)電力產(chǎn)消者，使得電力系統(tǒng)呈現(xiàn)源荷界限模糊化的特點(diǎn)[15]。此外，面向新能源大規(guī)模并網(wǎng)，儲(chǔ)能的作用不斷凸顯，其將作為一個(gè)新的電力系統(tǒng)要素，與源、網(wǎng)、荷各個(gè)環(huán)節(jié)深度融合。

2.3面向雙碳目標(biāo)的新型電力系統(tǒng)

雙碳目標(biāo)提出后，構(gòu)建新型電力系統(tǒng)成為能源低碳轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵抓手，依托數(shù)字化技術(shù)，統(tǒng)籌源、網(wǎng)、荷、儲(chǔ)資源，以源網(wǎng)荷儲(chǔ)互動(dòng)及多能互補(bǔ)為支撐，滿足電力安全供應(yīng)、綠色消費(fèi)、經(jīng)濟(jì)高效的綜合性目標(biāo)。新型電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形態(tài)將由“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”拓展為“源網(wǎng)荷儲(chǔ)碳數(shù)”六要素，如圖3所示。在該階段，電力系統(tǒng)基本框架仍由源、網(wǎng)、荷、儲(chǔ)四方面組成。源側(cè)以新能源為主體，網(wǎng)側(cè)大電網(wǎng)–配電網(wǎng)–微電網(wǎng)多種形態(tài)并存，荷側(cè)與工業(yè)–建筑–交通等跨行業(yè)跨領(lǐng)域融合互動(dòng)，儲(chǔ)能遍布網(wǎng)絡(luò)各個(gè)環(huán)節(jié)，依托多元多尺度儲(chǔ)能體系為源、網(wǎng)、荷提供靈活性支撐。在此基礎(chǔ)上，“碳”和“數(shù)”加入到新型電力系統(tǒng)的組成要素中。其中，碳中和目標(biāo)是新型電力系統(tǒng)的核心動(dòng)因，引導(dǎo)新型電力系統(tǒng)源網(wǎng)荷儲(chǔ)各環(huán)節(jié)協(xié)同脫碳，最終實(shí)現(xiàn)以新能源為主體的遠(yuǎn)景目標(biāo)；數(shù)字化轉(zhuǎn)型是新型電力系統(tǒng)的關(guān)鍵途徑，通過數(shù)字化技術(shù)賦能電力系統(tǒng)的全景信息感知與智慧靈活調(diào)控，為新型電力系統(tǒng)源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)同互動(dòng)與安全高效運(yùn)行提供技術(shù)支撐[16]。綜上，3個(gè)階段的電力系統(tǒng)在“源網(wǎng)荷儲(chǔ)碳數(shù)”各個(gè)要素層面的關(guān)鍵特征對(duì)比如表1所示。

3新型電力系統(tǒng)的六要素

面向未來的新型電力系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)形態(tài)將由“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”四要素拓展為“源網(wǎng)荷儲(chǔ)碳數(shù)”六要素。本節(jié)將詳細(xì)介紹新型電力系統(tǒng)各要素的組成特點(diǎn)及六要素之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。

3.1新型電力系統(tǒng)的六要素

1）源：清潔電源為主體，多類型電源共同支撐。首先，清潔電源成為主體，扮演電力系統(tǒng)的主要供能角色，發(fā)電量占比達(dá)到90%以上。其中風(fēng)電、光伏等強(qiáng)隨機(jī)性清潔電源發(fā)電量占比提升至50%以上，成為發(fā)電主體電源；水電、核電、生物質(zhì)、光熱等靈活可控清潔電源作為重要組成部分協(xié)同支撐高比例新能源消納；傳統(tǒng)火電機(jī)組定位從“發(fā)電主體”向“靈活性資源”轉(zhuǎn)變，近期通過靈活性改造，提供包括調(diào)峰、調(diào)頻、爬坡、電壓支撐等輔助服務(wù)，遠(yuǎn)期加裝碳捕集裝置實(shí)現(xiàn)深度脫碳，作為應(yīng)急備用電源，保障能源電力安全[17]。

2）網(wǎng)：電碳平臺(tái)樞紐定位不斷凸顯。新型電力系統(tǒng)電網(wǎng)將呈現(xiàn)明顯的平臺(tái)樞紐特性，主要體現(xiàn)為多層次、強(qiáng)互動(dòng)、多元化的特點(diǎn)[18]。在多層次方面，將形成跨區(qū)域大電網(wǎng)+省級(jí)堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)+主動(dòng)配電網(wǎng)+多能微網(wǎng)兼容協(xié)同模式，多層級(jí)電網(wǎng)分別實(shí)現(xiàn)資源互濟(jì)、安全支撐、靈活響應(yīng)、就地平衡等多種職能[19]；在強(qiáng)互動(dòng)方面，電網(wǎng)將在承擔(dān)電能傳輸?shù)幕韭毮芡?，轉(zhuǎn)型為電力供需平衡跨區(qū)互濟(jì)、備用共享、源荷互動(dòng)的平臺(tái)樞紐；在多元化方面，未來電網(wǎng)將不僅是電力流的優(yōu)化配置平臺(tái)，還將包括碳排放流、成本流、信息數(shù)字流在內(nèi)的信息-能量-價(jià)值融合的管理平臺(tái)。

3）荷：終端用能彈性化、多樣化與多能融合化。新型電力系統(tǒng)的負(fù)荷要素未來將呈現(xiàn)彈性化、多樣化與多能融合化的特點(diǎn)。在彈性化方面，通過數(shù)字化技術(shù)聚合海量分布式用戶，構(gòu)建虛擬電廠與主動(dòng)配電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)深度廣泛的源荷互動(dòng)。在多樣化方面，將涌現(xiàn)大量新型的負(fù)荷主體，例如數(shù)據(jù)中心、電動(dòng)汽車等，部分負(fù)荷主體帶有儲(chǔ)能設(shè)備和分布式發(fā)電設(shè)備，成為產(chǎn)消者。在多能融合化方面，依托電制熱、電制冷、電制氣等多能轉(zhuǎn)化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電–熱–冷–氣在內(nèi)的多能協(xié)同優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)不同能源負(fù)荷在時(shí)序上的彈性替代；此外，還將依托電制氫制氨等電制非電能源技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電–氫–氨等異質(zhì)能源的融合發(fā)展。

4）儲(chǔ)：跨時(shí)空多元融合的儲(chǔ)能體系。新型電力系統(tǒng)的儲(chǔ)能將從多個(gè)環(huán)節(jié)、多個(gè)時(shí)間尺度構(gòu)成跨時(shí)空多元融合的儲(chǔ)能體系[20]。在長(zhǎng)時(shí)間尺度，通過儲(chǔ)氫、儲(chǔ)氣、儲(chǔ)熱等手段實(shí)現(xiàn)廣義季節(jié)性儲(chǔ)能，提供跨季節(jié)的能量互補(bǔ)；在中時(shí)間尺度，配置抽水蓄能、壓縮空氣等儲(chǔ)能技術(shù)，用于提供日間日內(nèi)時(shí)間尺度的備用與調(diào)峰能力，通過聚合海量分布式的用戶側(cè)電動(dòng)汽車來提供日內(nèi)需求響應(yīng)能力；在短時(shí)間尺度，配置以電化學(xué)為主的短時(shí)儲(chǔ)能，提供包括虛擬慣量、調(diào)頻、爬坡等輔助服務(wù)[21]。

5）碳：從電視角轉(zhuǎn)向電碳耦合視角。未來電力系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)與形態(tài)演化將轉(zhuǎn)變?yōu)楣?jié)能減排、低碳發(fā)展的“外力驅(qū)動(dòng)”倒逼機(jī)制[5]。首先，低碳轉(zhuǎn)型的宏觀發(fā)展環(huán)境與政策機(jī)制，包括碳稅、碳配額、碳交易機(jī)制等，將為電力行業(yè)構(gòu)建全新的發(fā)展機(jī)遇與挑戰(zhàn)，助力低碳技術(shù)的突破創(chuàng)新與蓬勃發(fā)展；其次，在碳減排目標(biāo)倒逼下，將對(duì)電力系統(tǒng)源網(wǎng)荷儲(chǔ)各個(gè)環(huán)節(jié)引入“碳約束”，驅(qū)動(dòng)面向低碳化的電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形態(tài)演化；在此基礎(chǔ)上，低碳電力技術(shù)的推廣應(yīng)用將使得電力行業(yè)呈現(xiàn)明顯的低碳發(fā)展與運(yùn)營(yíng)模式，廣泛影響電力系統(tǒng)計(jì)量、調(diào)控、規(guī)劃、市場(chǎng)等各個(gè)環(huán)節(jié)。

6）數(shù)：全景信息感知與智慧靈活調(diào)控。依托數(shù)字化轉(zhuǎn)型，新型電力系統(tǒng)將呈現(xiàn)能源-信息–物理系統(tǒng)深度融合特點(diǎn)。在物理系統(tǒng)層面，首先，電力系統(tǒng)通過低功耗、芯片化、智能化微型傳感器件實(shí)現(xiàn)電力裝備全景信息感知及設(shè)備健康狀態(tài)評(píng)價(jià)與預(yù)測(cè)；然后，建立廣域、分布式電網(wǎng)全景信息實(shí)時(shí)采集的傳感網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)建信息-能量-物理融合的數(shù)字孿生體；在此基礎(chǔ)上，依托電力系統(tǒng)大數(shù)據(jù)以及人工智能平臺(tái)對(duì)電力系統(tǒng)源網(wǎng)荷儲(chǔ)各個(gè)環(huán)節(jié)的協(xié)同互動(dòng)運(yùn)行與優(yōu)化控制進(jìn)行智能決策[22]。在賦能轉(zhuǎn)型層面，電力系統(tǒng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級(jí)將推動(dòng)建設(shè)數(shù)字化的能源基礎(chǔ)設(shè)施，構(gòu)建支撐源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)同互動(dòng)的新型智慧調(diào)度運(yùn)行體系，實(shí)現(xiàn)以電為核心的跨能源跨行業(yè)的柔性互聯(lián)與靈活互動(dòng)，助力電網(wǎng)向能源互聯(lián)網(wǎng)升級(jí)，構(gòu)建高質(zhì)量新型電力系統(tǒng)[23]。

3.2六要素之間的關(guān)聯(lián)與耦合關(guān)系

首先，“源–網(wǎng)–荷”三要素自始至終是電力系統(tǒng)核心的物理構(gòu)成要素，實(shí)現(xiàn)電力能源的生產(chǎn)、傳輸與消費(fèi)。在傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)中，電力能量是從源到荷的單向流動(dòng)與調(diào)控；在新型電力系統(tǒng)中，源網(wǎng)荷之間由“源隨荷動(dòng)”向“源荷互動(dòng)”的雙向流動(dòng)與協(xié)同互動(dòng)轉(zhuǎn)變。在“儲(chǔ)”要素方面，新能源占比逐漸提升將使得電力系統(tǒng)靈活性資源日益稀缺，需要在源–網(wǎng)–荷全環(huán)節(jié)部署儲(chǔ)能多元多尺度儲(chǔ)能。不同環(huán)節(jié)儲(chǔ)能配置的功能效益不同：在電源側(cè)，儲(chǔ)能通過與新能源合理配置與協(xié)同運(yùn)行，可提升新能源電站的并網(wǎng)主動(dòng)支撐能力、提高置信容量、平抑出力波動(dòng)性；在電網(wǎng)側(cè)，儲(chǔ)能可提供調(diào)頻、調(diào)峰、備用等服務(wù)，助力延緩輸變電投資改造、降低電網(wǎng)損耗、提升電力安全可靠性、緩解電網(wǎng)阻塞、提升電網(wǎng)新能源消納能力等；在用戶側(cè)，儲(chǔ)能接入后能提供經(jīng)濟(jì)和安全兩方面的效用，其一是提升網(wǎng)荷互動(dòng)能力，降低用能成本；其二是作為后備電源，提升用電安全可靠性[24]。在“碳”要素方面，雙碳目標(biāo)作為建設(shè)新型電力系統(tǒng)的核心動(dòng)因，將分別作用在源、網(wǎng)、荷、儲(chǔ)4類要素上。在電源側(cè)，雙碳目標(biāo)驅(qū)動(dòng)構(gòu)建新能源占比逐漸提高的電源結(jié)構(gòu)；在電網(wǎng)側(cè)，雙碳目標(biāo)驅(qū)動(dòng)電網(wǎng)由電力傳輸平臺(tái)向電碳樞紐平臺(tái)轉(zhuǎn)型，統(tǒng)籌源、網(wǎng)、荷、儲(chǔ)資源，實(shí)現(xiàn)源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)同互動(dòng)；在用戶側(cè)，雙碳目標(biāo)驅(qū)動(dòng)用戶行為優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)終端多能互補(bǔ)與科學(xué)用能；在儲(chǔ)能側(cè)，雙碳目標(biāo)驅(qū)動(dòng)新能源與儲(chǔ)能的協(xié)同高質(zhì)量發(fā)展，構(gòu)建多元多尺度的儲(chǔ)能體系，提升低碳電力系統(tǒng)的靈活性。在“數(shù)”要素方面，數(shù)字化轉(zhuǎn)型作為建設(shè)新型電力系統(tǒng)的關(guān)鍵途徑，將與源、網(wǎng)、荷、儲(chǔ)4類要素全面融合[25]。在電源側(cè)，數(shù)字化技術(shù)通過全景數(shù)據(jù)采集與分析，提升了電源側(cè)的可觀、可測(cè)、可控能力；在電網(wǎng)側(cè)，數(shù)字化技術(shù)通過態(tài)勢(shì)感知與控制，實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)韌性、安全性與運(yùn)行效率的有效提升；在用戶側(cè)，依托電力大數(shù)據(jù)的非侵入式辨識(shí)與分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶行為的感知與分析，引導(dǎo)用戶深度互動(dòng)；在儲(chǔ)能側(cè)，通過數(shù)字化運(yùn)維與管理，將助力提升儲(chǔ)能系統(tǒng)的安全性與經(jīng)濟(jì)性，賦能構(gòu)建儲(chǔ)能新模式與新業(yè)態(tài)[26]。綜上所述，新型電力系統(tǒng)六要素的關(guān)聯(lián)與耦合關(guān)系可見圖4。

4碳中和目標(biāo)是新型電力系統(tǒng)的核心動(dòng)因

從“碳視角”出發(fā)，碳中和目標(biāo)作為新型電力系統(tǒng)建設(shè)的核心動(dòng)因，將作用于源–網(wǎng)–荷–儲(chǔ)全環(huán)節(jié)，促使電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)向以低碳目標(biāo)引導(dǎo)、低碳技術(shù)驅(qū)動(dòng)的倒逼發(fā)展模式。本節(jié)將探析“碳視角”下新型電力系統(tǒng)的變革發(fā)展趨勢(shì)，并展望未來相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)研究方向。

4.1“碳視角”下的新型電力系統(tǒng)

在傳統(tǒng)的“電視角”下，電力系統(tǒng)的研究主要圍繞“電視角”下的潮流分析、調(diào)度運(yùn)行、電力規(guī)劃、電力交易等環(huán)節(jié)展開。雙碳目標(biāo)下，電力系統(tǒng)低碳轉(zhuǎn)型是一項(xiàng)系統(tǒng)性工程，由“碳視角”串聯(lián)起來的一系列關(guān)鍵問題已廣泛受到學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的關(guān)注。從碳排放的產(chǎn)生方面，準(zhǔn)確、全面、精細(xì)化地計(jì)量與核算電力行業(yè)碳排放是構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)；從低碳運(yùn)行方面，伴隨新能源占比的逐漸提高，兼顧低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展與電力安全保供，實(shí)現(xiàn)源網(wǎng)荷儲(chǔ)互動(dòng)運(yùn)行與協(xié)同減碳將為構(gòu)建新型電力系統(tǒng)提供技術(shù)保障；從戰(zhàn)略規(guī)劃方面，由于電力行業(yè)具有明顯的“碳鎖定效應(yīng)”，探析電碳耦合約束下新型電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形態(tài)與演進(jìn)路徑，為源網(wǎng)荷儲(chǔ)資源的優(yōu)化配置與布局提供決策支撐；從市場(chǎng)機(jī)制方面，考慮碳排放的外部性成本，設(shè)計(jì)激勵(lì)相容的電碳協(xié)同交易市場(chǎng)機(jī)制，是激勵(lì)低碳技術(shù)創(chuàng)新、引導(dǎo)低碳產(chǎn)業(yè)發(fā)展的機(jī)制保障。圖5展示了“碳視角”下新型電力系統(tǒng)的研究框架。從電力系統(tǒng)全環(huán)節(jié)精準(zhǔn)“碳計(jì)量”出發(fā)，研究電力系統(tǒng)“碳優(yōu)化”方法，開展源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)同的“碳規(guī)劃”，構(gòu)建電碳耦合的“碳市場(chǎng)”，形成技術(shù)–戰(zhàn)略–機(jī)制全環(huán)節(jié)協(xié)同的電力系統(tǒng)低碳轉(zhuǎn)型解決方案[5]。

4.2關(guān)鍵技術(shù)探析與展望

1）碳計(jì)量：電力系統(tǒng)的全面精準(zhǔn)碳計(jì)量技術(shù)。完善碳計(jì)量技術(shù)和管理方法，促進(jìn)碳計(jì)量統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)體系構(gòu)建，已成為我國(guó)實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)作出的重要戰(zhàn)略部署之一。我國(guó)當(dāng)前廣泛采用的電力碳排放計(jì)量方法存在計(jì)量時(shí)空分辨率不足、計(jì)量結(jié)果精準(zhǔn)度較低等問題，已難以適應(yīng)高比例新能源接入趨勢(shì)下的精準(zhǔn)用電碳計(jì)量需求，無法支撐電–碳–綠證耦合市場(chǎng)的建設(shè)發(fā)展，亟需完善[27]。因此，需要開展研究各類型電源與儲(chǔ)能的碳排放精準(zhǔn)建模方法；研究計(jì)及電力潮流與電力交易的電力系統(tǒng)全環(huán)節(jié)碳排放分布與轉(zhuǎn)移機(jī)理；研究計(jì)及用電行為的實(shí)時(shí)精準(zhǔn)用電碳計(jì)量技術(shù)；研究綠電消費(fèi)的追蹤與減排認(rèn)證方法；研發(fā)面向電力系統(tǒng)全環(huán)節(jié)實(shí)時(shí)、精準(zhǔn)碳排放計(jì)量的電力碳表系統(tǒng)。

2）碳優(yōu)化：電力系統(tǒng)的低碳優(yōu)化運(yùn)行技術(shù)。“碳視角”下電網(wǎng)調(diào)度方式將發(fā)生顯著的轉(zhuǎn)變。首先調(diào)度模式由傳統(tǒng)以最低發(fā)電成本為目標(biāo)的經(jīng)濟(jì)調(diào)度轉(zhuǎn)變?yōu)榫C合考慮經(jīng)濟(jì)–安全–環(huán)保等因素的多目標(biāo)調(diào)度；其次，對(duì)電力系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行中的多元低碳技術(shù)進(jìn)行深入研究，根據(jù)不同地域、不同季節(jié)、不同電源結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，提出相應(yīng)的低碳調(diào)度對(duì)策；同時(shí)，需要考慮碳交易、碳價(jià)、碳稅等不同減排機(jī)制[28]；此外，基于低碳需求響應(yīng)，引導(dǎo)用戶側(cè)綠色用能同樣是實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)降碳減排的重要手段[27]。因此，需要開展研究新能源高占比下考慮安全穩(wěn)定約束的電力系統(tǒng)低碳運(yùn)行方法；研究送端電網(wǎng)極高比例清潔能源外送的安全可控運(yùn)行方法；研究受端電網(wǎng)新能源與碳捕集電廠協(xié)同運(yùn)行方法；研究面向用戶側(cè)碳減排的低碳需求響應(yīng)機(jī)制及網(wǎng)荷互動(dòng)技術(shù)，挖掘用戶側(cè)減碳潛力。

3）碳規(guī)劃：電碳耦合的源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)同規(guī)劃技術(shù)。電力能源基礎(chǔ)設(shè)施具有明顯的碳鎖定效應(yīng)。相對(duì)較短時(shí)間內(nèi)完成能源體系與能源基礎(chǔ)設(shè)施的轉(zhuǎn)換挑戰(zhàn)極大。如何協(xié)調(diào)電源發(fā)展與碳減排之間的目標(biāo)矛盾，如何權(quán)衡近期的經(jīng)濟(jì)成本與遠(yuǎn)期的環(huán)境成本，如何優(yōu)化電力系統(tǒng)的低碳化轉(zhuǎn)型路徑等，是電力系統(tǒng)低碳轉(zhuǎn)型規(guī)劃所帶來的新問題和挑戰(zhàn)[29]。因此，需要研究開展電碳耦合約束驅(qū)動(dòng)下的源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)同規(guī)劃技術(shù)；研究支撐新能源高占比的多時(shí)間尺度靈活性資源優(yōu)化配置技術(shù)；研究雙碳目標(biāo)下新能源占比逐漸提高的新型電力系統(tǒng)演進(jìn)路徑優(yōu)化技術(shù)；研究碳軌跡、技術(shù)成本、電氣化、電氫融合等關(guān)鍵因素對(duì)結(jié)構(gòu)形態(tài)與演進(jìn)路徑的影響。

4）碳市場(chǎng)：電碳協(xié)同的新型電力市場(chǎng)交易機(jī)制。電力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)低碳經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型，不僅需要解決技術(shù)問題，也需要構(gòu)建合適的市場(chǎng)機(jī)制，計(jì)及碳排放的外部性成本，為市場(chǎng)主體提供碳減排的激勵(lì)，引導(dǎo)減排技術(shù)與資源的優(yōu)化配置[30]。目前，我國(guó)正處于電力市場(chǎng)改革的深水區(qū)，面臨電力市場(chǎng)與碳市場(chǎng)同步建設(shè)與推進(jìn)的新形勢(shì)。在此背景下，如何在考慮電力市場(chǎng)運(yùn)行特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)激勵(lì)相容的碳交易市場(chǎng)機(jī)制，通過電碳價(jià)格信號(hào)推動(dòng)電力系統(tǒng)碳減排，是電力系統(tǒng)低碳化研究不可或缺的部分。因此，需要開展研究電碳協(xié)同新型市場(chǎng)機(jī)制設(shè)計(jì)；研究電碳市場(chǎng)協(xié)同驅(qū)動(dòng)下的供需互動(dòng)模式；研究市場(chǎng)主體同時(shí)參與電碳多元市場(chǎng)的決策行為，提出電碳交易市場(chǎng)協(xié)同模擬方法；研究多主體參與、全流程覆蓋、電碳市場(chǎng)協(xié)同的基于區(qū)塊鏈的分布式碳交易技術(shù)。

5數(shù)字化轉(zhuǎn)型是新型電力系統(tǒng)的關(guān)鍵途徑

從“數(shù)字化”出發(fā)，數(shù)字化轉(zhuǎn)型作為建設(shè)新型電力系統(tǒng)的關(guān)鍵途徑，將與源、網(wǎng)、荷、儲(chǔ)4類要素全面融合，賦能電力系統(tǒng)全景信息感知與智慧高效調(diào)控，助力電力低碳高質(zhì)量發(fā)展。本節(jié)將探析數(shù)字化賦能新型電力系統(tǒng)的變革發(fā)展趨勢(shì)，并展望未來相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)研究方向。

5.1數(shù)字化賦能新型電力系統(tǒng)建設(shè)

以云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能、區(qū)塊鏈等新一代數(shù)字技術(shù)為核心驅(qū)動(dòng)力，以數(shù)據(jù)為關(guān)鍵生產(chǎn)要素，構(gòu)建數(shù)字與物理系統(tǒng)深度融合的新型電力系統(tǒng)數(shù)字化基礎(chǔ)平臺(tái)，將為高效承載高比例新能源的安全、可靠、高效接入，為海量異構(gòu)負(fù)荷的廣泛接入、柔性交互與聚合調(diào)控提供基礎(chǔ)保障，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化技術(shù)與源、網(wǎng)、荷、儲(chǔ)、碳等其他核心要素的全面融合。在電源側(cè)，通過全景數(shù)據(jù)采集與分析，提升隨機(jī)電源的可觀、可測(cè)、可控能力；在電網(wǎng)側(cè)，通過態(tài)勢(shì)感知與控制，提升電網(wǎng)韌性、安全性與運(yùn)行效率；在用戶側(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶行為的感知與分析，引導(dǎo)用戶深度互動(dòng)；在儲(chǔ)能側(cè)，助力提升儲(chǔ)能系統(tǒng)的安全性與經(jīng)濟(jì)性，賦能構(gòu)建儲(chǔ)能新模式與新業(yè)態(tài)；在碳減排方面，發(fā)揮電力大數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性強(qiáng)、準(zhǔn)確度高、分辨率高和采集范圍廣等優(yōu)勢(shì)，構(gòu)建電–碳分析模型，支撐全尺度范圍的碳排放統(tǒng)計(jì)核算。圖6展示了數(shù)字化技術(shù)賦能“源網(wǎng)荷儲(chǔ)碳”各要素高效分析決策的研究框架。

5.2關(guān)鍵技術(shù)探析與展望

1）電源側(cè)：提升電源可觀、可測(cè)、可控能力。數(shù)字化技術(shù)將助力新能源發(fā)電與傳統(tǒng)火電機(jī)組的高效運(yùn)行，依托數(shù)字孿生電廠建設(shè)與智慧能量管理，提升新能源預(yù)測(cè)精度、提高火電發(fā)電能效，從而顯著提升電源側(cè)的可觀、可測(cè)、可控性[31]。因此，亟需研究新能源出力的人工智能高效預(yù)測(cè)技術(shù)；研究基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的新能源時(shí)空相關(guān)性建模與制技術(shù)；以國(guó)網(wǎng)新能源云為典型實(shí)踐，研究新能源規(guī)劃、建設(shè)、并網(wǎng)等全環(huán)節(jié)的數(shù)字化基礎(chǔ)平臺(tái)，促進(jìn)新能源的科學(xué)規(guī)劃、合理開發(fā)、高效建設(shè)、安全運(yùn)營(yíng)與充分消納；研究火電智慧電廠的建設(shè)與運(yùn)營(yíng)技術(shù)，提升發(fā)電能效。

2）電網(wǎng)側(cè)：電網(wǎng)態(tài)勢(shì)感知與大數(shù)據(jù)分析決策。隨著新能源占比的逐漸提高，電力系統(tǒng)不確定性和隨機(jī)性大量增加；此外，分布式資源、電動(dòng)汽車、需求響應(yīng)等的發(fā)展，使電網(wǎng)的分析和控制更加復(fù)雜。海量數(shù)據(jù)量測(cè)裝置的應(yīng)用將有效提升電網(wǎng)的態(tài)勢(shì)感知能力，并在此基礎(chǔ)上，基于大數(shù)據(jù)分析技術(shù)助力電力系統(tǒng)的高效分析與決策[32]。因此，依托數(shù)字化技術(shù)賦能，需要開展研究數(shù)據(jù)–物理驅(qū)動(dòng)的復(fù)雜電力系統(tǒng)拓?fù)浔孀R(shí)與狀態(tài)估計(jì)技術(shù)，增強(qiáng)復(fù)雜大系統(tǒng)可觀性；研究數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的雙高電力系統(tǒng)安全規(guī)則提取技術(shù)，辨識(shí)電網(wǎng)安全運(yùn)行邊界；研究海量復(fù)雜電網(wǎng)運(yùn)行方式的大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，實(shí)現(xiàn)典型與極端運(yùn)行方式的自適應(yīng)辨識(shí)與提取。

3）負(fù)荷側(cè)：柔性互動(dòng)與配用電大數(shù)據(jù)分析。廣泛用戶的柔性互動(dòng)可以給電力系統(tǒng)提供大量靈活性，是建設(shè)新型電力系統(tǒng)的關(guān)鍵特征與主要抓手之一。電力用戶行為具有多樣性、不確定性、高維復(fù)雜性等特點(diǎn)。伴隨智能電表等信息渠道的建設(shè)以及主動(dòng)配網(wǎng)、虛擬電廠等技術(shù)的推廣應(yīng)用，電力用戶側(cè)正逐步形成“社會(huì)–物理–信息”的深度耦合。數(shù)字化技術(shù)正逐步支撐實(shí)現(xiàn)對(duì)電力用戶行為的深入感知與分析，引導(dǎo)用戶與電網(wǎng)深度互動(dòng)。因此，亟需開展研究基于配用電大數(shù)據(jù)的電力用戶行為建模理論與方法；研究基于電力大數(shù)據(jù)的非侵入式用戶行為辨識(shí)與分析方法；研究基于深度學(xué)習(xí)的負(fù)荷預(yù)測(cè)技術(shù)；研究海量分布式異構(gòu)資源的聚合調(diào)控技術(shù)。

4）儲(chǔ)能側(cè)：云儲(chǔ)能模式與數(shù)字儲(chǔ)能技術(shù)。儲(chǔ)能系統(tǒng)的安全管理與經(jīng)濟(jì)性一直是限制儲(chǔ)能規(guī)?；茝V應(yīng)用的主要制約因素。數(shù)字化轉(zhuǎn)型為儲(chǔ)能技術(shù)的智慧管理與新商業(yè)模式創(chuàng)造了新的契機(jī)。需要開展研究數(shù)字儲(chǔ)能技術(shù)，通過對(duì)電池能量流進(jìn)行離散化和數(shù)字化處理，實(shí)現(xiàn)能量信息化，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能系統(tǒng)的數(shù)字化定義與動(dòng)態(tài)電池網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)，顯著提升儲(chǔ)能安全水平與經(jīng)濟(jì)性[33]；研究云共享儲(chǔ)能[34]商業(yè)模式與調(diào)控技術(shù)，通過對(duì)海量分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)的協(xié)同管控與多元儲(chǔ)能需求服務(wù)的供需匹配，極大降低儲(chǔ)能系統(tǒng)的建設(shè)與運(yùn)維成本，顯著提升了儲(chǔ)能的經(jīng)濟(jì)效益。

5）碳視角：基于高頻電力大數(shù)據(jù)的碳計(jì)量技術(shù)。加快建立統(tǒng)一規(guī)范的碳排放統(tǒng)計(jì)核算體系，對(duì)夯實(shí)碳排放數(shù)據(jù)基礎(chǔ)、支撐實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)具有重要意義。依托電力行業(yè)與能源活動(dòng)、經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)消費(fèi)之間的關(guān)聯(lián)性，構(gòu)建電碳分析模型，發(fā)揮電力大數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性強(qiáng)、準(zhǔn)確度高、分辨率高和采集范圍廣等優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)碳排放精準(zhǔn)分析與動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，是新型電力系統(tǒng)中“數(shù)”與“碳”2個(gè)要素融合支撐的創(chuàng)新實(shí)踐。因此，需要研究電碳數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)機(jī)制分析技術(shù)；研究基于高頻電力大數(shù)據(jù)的碳排放分析與監(jiān)測(cè)模型方法；研究構(gòu)建分區(qū)域、分行業(yè)、多時(shí)間尺度的電碳分析與監(jiān)測(cè)模型方法庫。

6結(jié)語

構(gòu)建新型電力系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)的關(guān)鍵抓手，需要依托數(shù)字化技術(shù)，統(tǒng)籌源、網(wǎng)、荷、儲(chǔ)資源，以源網(wǎng)荷儲(chǔ)互動(dòng)及多能互補(bǔ)為支撐，滿足電力安全供應(yīng)、綠色消費(fèi)、經(jīng)濟(jì)高效的綜合性目標(biāo)。在碳中和目標(biāo)的宏觀戰(zhàn)略與數(shù)字化賦能的轉(zhuǎn)型機(jī)遇下，本文認(rèn)為新型電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形態(tài)將由“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”四要素拓展為“源網(wǎng)荷儲(chǔ)碳數(shù)”六要素。其中，源網(wǎng)荷儲(chǔ)是新型電力系統(tǒng)的物理架構(gòu)；碳中和目標(biāo)是建設(shè)新型電力系統(tǒng)的核心動(dòng)因，數(shù)字化轉(zhuǎn)型是建設(shè)新型電力系統(tǒng)的關(guān)鍵途徑。本文針對(duì)“碳”與“數(shù)”2個(gè)關(guān)鍵要素進(jìn)行了探析與展望。從“碳視角”出發(fā)，電力系統(tǒng)全環(huán)節(jié)精準(zhǔn)碳計(jì)量技術(shù)將成為支撐電力系統(tǒng)低碳轉(zhuǎn)型的重要基礎(chǔ)，電力系統(tǒng)碳優(yōu)化技術(shù)、電碳耦合的源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)同規(guī)劃技術(shù)、電碳協(xié)同的市場(chǎng)交易機(jī)制將協(xié)同構(gòu)成技術(shù)–戰(zhàn)略–市場(chǎng)協(xié)同的電力系統(tǒng)低碳化全方位解決方案。從“數(shù)字化”出發(fā)，數(shù)字化技術(shù)將與源、網(wǎng)、荷、儲(chǔ)4類要素全面融合，在電源側(cè)，通過全景數(shù)據(jù)采集與分析，提升隨機(jī)電源的可觀、可測(cè)、可控能力；在電網(wǎng)側(cè)，通過態(tài)勢(shì)感知與控制，提升電網(wǎng)韌性、安全性與運(yùn)行效率；在用戶側(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶行為的感知與分析，引導(dǎo)用戶深度互動(dòng)；在儲(chǔ)能側(cè)，助力提升儲(chǔ)能系統(tǒng)的安全性與經(jīng)濟(jì)性，賦能構(gòu)建儲(chǔ)能新模式與新業(yè)態(tài)?？傮w而言，低碳化和數(shù)字化是新型電力系統(tǒng)把握新一輪能源革命和產(chǎn)業(yè)升級(jí)新機(jī)遇的戰(zhàn)略選擇。希望本文對(duì)于新型電力系統(tǒng)關(guān)鍵六要素的思考與探析能夠?yàn)樾滦碗娏ο到y(tǒng)的低碳化和數(shù)字化轉(zhuǎn)型研究與實(shí)踐提供參考。

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作者:康重慶 杜爾順 郭鴻業(yè) 李姚旺 方宇晨 張寧 鐘海旺 單位:清華大學(xué)電機(jī)工程與應(yīng)用電子技術(shù)系 清華大學(xué)低碳能源實(shí)驗(yàn)室 清華四川能源互聯(lián)網(wǎng)研究院 天府永興實(shí)驗(yàn)室新型電力系統(tǒng)研究中心