作者：王一波(中科院电工研究所研究员)

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审核专家：徐菊（中科院电工研究所研究员）

今年四川遭遇了历史同期的高温、干旱以及电力短缺的问题四川作为全国最大的水力发电基地，承担着这个西电东送的任务，为什么这次还会遇到灯下黑的现象？除了四川的电力，主要依赖于水电之外，是不是输电和调度方面也存在优化的空间，我们今天就聊一聊电力系统的调度和输配的一些基本的原理。

从电力的调度来看，我们说电力系统是一个非常复杂的人造系统，它一端是随机在变化的负荷，另一端是电源。我们要实时的维持电源和负荷的平衡，也就是说我需要负荷需要多少电，我就电源就发多少电。

由于电力系统非常的庞大，储电是非常困难的一件事情。所以在电力系统里面，它没法大规模的储电。负荷和电源之间的平衡是一个实时平衡。这就涉及到两个问题，一是时间，二是空间。从时间上来看，我们负荷那么一天24小时，它的波动是有规律的。一般来说我们说在白天会有一个高峰，在晚上它又有一个高峰，半夜是到了低谷，但是随着负荷的波动，有的时候灯开一下关一下，或者是突然有一个电动机启动了或者停机了，都会予以引起负荷的波动。

这时候在电源这一侧我们就要相应的调节。

那么电源我们一般就按照负荷的曲线分为三类，一类叫基核，二是1核，三是综合机组。这是常规的这种电力调度。也就是说，我承担这个基本负荷稽核这一块的机组，基本上我是不动的，发电功率保持恒定，吆喝这一块一天里面它会动几次，是按照规律去调节，负荷是随机变化的。随着负荷的随机变化，它的出力也要变化，那么这样的话我们就构成了一个这个负荷和电源实时平衡的系统。

随着风电光伏在电源侧的大量引入，那么电源这一侧它的波动性也会增大，那么不可控也出现了所以又是新型电力系统要面临的一个新问题。

那么大规模波动性可再生能源接入以后，如何来进行调整？这是这个时间。

另外一个因素就是空间，我们一般负荷是在城市发达地区，而电源建设我们一般是在荒郊野外，像风电光伏电站水电厂，又建立在群山峻岭之间，离城市特别遥远的地方，所以它就存在我把这个电源和城市的复合中间，用输电通道连接在一起，这时候输电线路就成了从电源到负荷的高速公路。

全中国来看，我们说70%左右的负荷主要是集中在中东部，也就是京津冀、长三角、珠三角等这样一些经济发达的地区。

但是在这些中东部地区它总体来看，能源资源是短缺的，而我们西部北部地区以及西南地区这些地区它的能源资源相对丰富，包括煤炭、石油、天然气、水电、风能、太阳能优势的资源都集中在西部北部以及西南这样一个省区。

这样在上世纪的80年代就提出了要把西部的优势的能源输送到东部来，中间论证了将近40年的时间，到底是输能源还是输电，最后启动了西电东送这样一个工程，也就是说在西部发电，然后通过特高压输电线路送到中东部去，解决中东部的这个呃用电问题。

西电东送的通道可以说有三条，三个方向，包括北、中、南三条通道，北部主要是西北、东北和华北向华北送，中部是川渝向华东地区华中地区送，南部是云贵高原，向广东华东地区去送，华东华南地区去送，所以这就构成了现在我们中国电网西电东送的一个大格局。

我们在这个过程中经过很长的时间，全国形成了华中、华东、西北、华北、南方电网，还有东北电网等6个主要的电网，还形成了相对较小的一些省级的小区域电网。这就形成了我每个区域电网内部它既有电源，还有外送过来的通道，或者是说我电网向外输送的电力通道，就构成了这么一个电网的形态。

从电力的调度和平衡上来说，就有了分层分区和就地平衡的这样一个调度策略。简单就是说每个区域电网首先自己设置一些电源，然后和自己往内的负荷实现平衡。如果说不够的情况下，我再从远方调电过来，满足你就地的使用，这是整个的格局。

四川作为全国最大的水电开发和西电东送的基地，由于四川的地势比较险峻，在很长的一段时间里，川电是缺少外送通道的。到2002年二胎500千伏输电工程投运首次实现了川电的东送。现在川渝电网已经和华中、华东、西北、西藏等区域电网建立了特高压的输电联系，川电外送的电力超过了3,000万千瓦。

在四川这一轮电力紧缺当中出现了灯下黑的现象，也暴露出电网的结构当中的一些深层次的问题。

一是主动脉回流的能力不足，四川电网它主要是像华中、华东电网（输电），和华中华东的电网的联络比较强，包括凤阜、凤县、锦苏直流等多条特高压线路。但是在今年夏季中，东部地区的供电形势也十分的严峻，回馈四川的余电是相对有限的。反过来看，这个川渝跟西北东北华北电网的联系相对较弱，但是特别是西北电网，它是电是富裕的，到川渝地区的电网联络线比较小，限制了西北电网向川渝电网支援电力，所以这就是主动脉回流能力不足。

第二个问题是毛细血管的输运能力不足，就是川渝地区电网它的建设相对是比较滞后的，也就是说我这个川渝地区，我现在从水电基地，风光基地到成都重庆负荷中心的电力输送输送的，通道承载能力是有限的。它另一方面还存在着发电基地，涡电我发不出电的问题，同时负荷中心还缺电，这两个现象非常的矛盾，但真实的存在。

那么这一轮四川的电力紧缺也启示我们如果要构建一个以新能源为主体的新型电力系统，它会面临现实的挑战。

在2021年，中国、意大利、英国共同启动了绿色电力未来使命，在扣26上发布的技术联合路线图，提出到2030年在不同地理和气候条件下，示范电力系统能够有效集成最高百%的波动性可再生能源，并且保障系统的成本效益、安全性和韧性。如何实现这个目标是要从三个方面提出解决方案。

第一个方面就是低成本高可靠的波动性可再生能源发电，要解决电源侧可再生能源的可靠性。在任何情况下，你要保证你能发电，这里就包括了新型光伏新型海上风电，还包括可再生的多能互补系统，离网系统储能和系统的稳定性。

第二个方面是电力系统灵活性和市场设计的解决方案。我们说电力系统现在是现在的电力系统刚性有余，柔性不足，灵活性是比较缺乏的。那么下一步我们需要发掘发电的灵活性，电网的灵活性，储能一体化需求侧的灵活性，以及电动汽车灵活系统的先进规划问题。

第三个问题是电力系统集成数据和数字化的解决方案，大量的可再生能源以及电动汽车等一些新性负荷的引入，这使得新型电力系统已经比现在的电力系统复杂了很多，那么相互之间要想实现协同，实现相互之间交互可靠的运行，就需要提出包括数据标准互操作性、安全弹性、数字能源系统，集成化数字平台等一系列的数字化的集成解决方案。

那么最后我们可以说双碳目标能源革命是既定的国家战略，以新能源为主的新型电力系统，将是我们未来长期面临的重大课题。新型电力系统本质安全是电力系统转型的底线，我们要守住安全的底线。

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