党的二十届三中全会决定提出，健全绿色低碳发展机制。加快规划建设新型能源体系，完善新能源消纳和调控政策措施。作为我国能源体系的核心地位，电力系统如何向新转型发展，为新型能源体系提供关键支撑？在这个“无人区”怎样构建新型电力系统，推动绿色发展、实现“双碳”目标？
8月17日—18日，由中国工程院能源与矿业工程学部、南瑞集团（国网电科院）主办的中国工程院工程科技学术研讨会暨第九届紫金论电学术研讨会在南京举行，来自中国、英国、加拿大等国家的60位中外院士、教授和学者，围绕“以新型电力系统为关键支撑的新型能源体系”主题，交流最新研究成果，研判能源电力领域新技术、新模式、新业态，支撑构建清洁低碳、安全充裕、经济高效、供需协同、灵活智能的新型电力系统。
新旧电力系统转换正当其时
我们为什么要关注新型电力系统？新型电力系统“新”在哪里？
建设新型能源体系是推动绿色发展、实现“双碳”目标的必然要求。中国工程院院士、国网电力科学研究院名誉院长薛禹胜解释，传统电力系统输入端是化石类能源，可传输也可存放，输入和输出间的能量平衡便于掌控。可再生能源中的风、光电均不可控，预测性较差。而输入与输出两个量间的平衡，必须依靠电力系统来掌控。因此原来封闭的电力系统就要考虑上下游变化，电力系统也应作为能源链的一个环节来研究。
能源链是支撑经济社会发展的重要支撑，也是温室气体排放的主要贡献者。薛禹胜说，对包括新型电力系统在内的新型能源体系与碳排放、碳中和紧密耦合，我们必须高度关注，应加快构建新型电力系统。
中国工程院院士、中国南方电网有限责任公司专家委员会名誉主任委员、华南理工大学电力学院名誉院长李立浧给出一组数据：2023年，全国新增风光等新能源装机2.93亿千瓦。截至2024年3月，全国发电装机容量29.9亿千瓦，其中太阳能发电装机容量6.6亿千瓦、风电装机容量4.6亿千瓦，风光装机总容量达到11.2亿千瓦，预计“十四五”全国新能源装机超过15亿千瓦。
“新能源发展的意义在于减少对传统化石能源的依赖，保护环境，实现可持续发展。随着沙戈荒大能源基地建设、海上风电开发、分布式光伏推进，我国新能源发展势头不减，构建新型电力系统正当其时。”李立浧认为，双碳目标下的新型电力系统，是大电网、主动配电网和微电网组成的电网，其中配电网与分布式电源协同发展，形成分布式电网，高渗透率接入新能源将深刻改变传统电力系统的形态、特性和机理，从而建立基于数字化智能化的透明新型电力系统。整体而言，电力系统从刚性转变成柔性可控，智能灵活，可“无条件”接受新能源，系统有“无限大”的功率、“无限多”的能量，依靠功率和能量的动态平衡实现系统的安全稳定。
核算“碳足迹”攻克“碳壁垒”
“当前，产品国际竞争已从‘成本+质量’变为‘成本+质量+低碳’，碳足迹成为影响产品竞争力的关键因素，分时分区电碳因子在产品碳足迹核算中的作用更加突出。”中国工程院院士、中国电机工程学会理事长、国际电工委员会第36届主席舒印彪以他正在进行的“基于分时分区电碳因子分析方法构建产品碳足迹标准认证体系”课题为例，就绿电认定、碳排放计算、碳足迹管理、双碳认证和标准制定等做了分享。
舒印彪说，电碳因子，指生产一千瓦时电所排放的二氧化碳量。笼统计算某个区域某个长时间段内的平均碳排放量不够精准，而分时分区电碳因子能准确反映碳排放时空变化，实现电力系统碳流的精准溯源，进而引导用户优化用电行为，减少生产过程中的碳排放，促进清洁电力投资、生产和消费。以江苏为例，对13个设区市2023年5月—8月全天24小时用电碳排放情况跟踪发现，连云港和盐城因核电和海上风电的应用，24小时电碳因子分别为0.17公斤/千瓦时和0.286公斤/千瓦时，是全省平均数的30%和50%。今年6月，江苏电网围绕500千伏变电站形成的32个220千伏的供电分区平均电碳因子计算表明，最高分区和最低分区分别为0.734公斤/千瓦时和0.404公斤/千瓦时，这种区域差异正是江苏争当“碳”路先锋的潜力和发力点。
近年来，我国电动汽车、锂电池、光伏产品发展迅猛，以“新三样”为代表的新型能源技术装备产品碳足迹以电力间接排放为主。舒印彪表示，分时分区电碳因子分析方法的构建和应用，将助力“新三样”突破欧美以产品“碳足迹”为核心的“碳壁垒”。
“新型电力系统概念对应碳中和目标，应当实现‘广域电气化’”。李立浧认为，这意味着终端电能消费大幅提升，到2060年将达到70%左右。在该系统中，除了以电能作为直接能源外，目前尚未使用或者大规模使用电力的工业等领域将广泛使用电能，同时电能多元化转换也将广泛应用，比如电解水制氢，氢用于交通、工业的能源等；除了直接使用，电能还间接制造能源；源、网、荷、储、电能多元化转换协调互动，实现新型电力系统柔性化发展。
更多技术创新亟待探索
新型电力系统呼唤更多科技创新。中国工程院院士、国家电网公司一级顾问郭剑波表示，构建新型电力系统正面临诸多风险和挑战，新能源出力占比超50%的场景将首次在负荷超亿千瓦电网出现，传统安全问题仍然存在并更加严峻。新的问题已经出现，其演进过程中将长期面临安全、经济、环境矛盾交织等问题。他提醒，新型电力系统构建是一项复杂的系统工程，该系统是以电力系统为枢纽平台的新型能源体系，政策、技术、标准、数字化和智能化是体系运转顺畅的关键。同时，随着新能源装机规模的超预期发展，新能源极高占比场景加速，这使得科技创新的紧迫性不断增强。
国家电网有限公司科技创新部副主任许海清介绍，上半年，国家电网公司出台进一步加强科技创新工作12项重点措施，组建新一届科技咨询委员会，发布2030重大攻关任务布局和新型电力系统科技攻关登高行动计划2024专项，同时加强关键核心技术攻关，发布“双八百”特高压直流标准化、面向超高海拔地区特高压直流关键技术等多项成果。
南瑞集团先人一步，从实际出发在新型电力系统构建方面积极探索并取得了不少成果。董事长山社武介绍，最近一年，南瑞成功研制可控换相换流阀等多项世界和全国首套先进装备，持续完善电网调度、新能源并网等系列技术和成套产品，支撑新能源高质量发展。7项技术装备入选国家第三批能源领域首台（套）重大技术装备名单。发起首个由我国主导并承担秘书处的国际电工委员会（IEC）系统委员会，牵头发布世界首个稳控领域IEC国际标准，牵头发布国家标准和行业标准各7项。同时，重点构建以价值为导向的新型科研体系，成立技术委员会，推动全国重点实验室实体化运行，重组成立研究院和研发中心，设立技术方案中心，推动创新引领能力和产品研发质效双提升。山社武表示，将着力深化机制体制改革，加快原创技术突破，促进科技创新和产业创新融合，持续激发创新创造活力，勇挑新型电力系统建设的大梁。
中国工程院院士、中国工程院能源与矿业工程学部主任周守为表示，电力系统作为整个能源链中的枢纽桥梁，是能源变革的中心环节，急需系列颠覆性的技术创新的强大支撑。下一步，要聚焦国际化背景下的能源战略问题，关注双循环下的能源转型发展，以实现双碳目标为核心，瞄准能源领域原创性引领性颠覆性技术，推动跨领域跨学科的协同创新，更好引领新型能源体系建设。
