以“新”鑄型，電力未來正來

風(fēng)起大海之濱，日照戈壁大漠。從東部海濱的海風(fēng)長廊到西部廣袤的“沙戈荒”基地，一臺臺風(fēng)力發(fā)電機成排矗立，巨大葉片迎風(fēng)晝夜旋轉(zhuǎn)；一個個太陽能光伏板矩陣，在陽光下熠熠生輝……大自然的能量被現(xiàn)代能量單位“千瓦、兆瓦、吉瓦”重新衡量。從“高碳粗放”向“智慧低碳”躍遷，新型電力系統(tǒng)建設(shè)提速。人工智能破解新能源發(fā)電預(yù)測難、穩(wěn)定性差等問題，大數(shù)據(jù)、衛(wèi)星、無人機、地面機器人“天空地”立體保障電力安全高效，能源結(jié)構(gòu)“綠意”更濃，國家能源安全根基更穩(wěn)。

捕風(fēng)捉日 綠能躍增

　　在寧夏中寧縣，騰格里沙漠邊緣一望無際的光伏板鋪陳延展，組成蔚為壯觀的大型“沙戈荒”光伏基地。這是我國首個“沙戈荒”大基地外送特高壓直流工程——寧夏—湖南±800千伏特高壓直流輸電工程的綠電來源。2025年，“寧電入湘”工程正式建成投運后，每年可向1600公里外的湖南省輸送超360億度電，其中50%是新能源電量。

　　昔日的“沙戈荒”地區(qū)自然條件惡劣，生態(tài)脆弱，被視為荒蕪之地。隨著科技的進步和對新能源的深入探索，這些看似貧瘠的土地被發(fā)現(xiàn)蘊藏著巨大的能源潛力。豐富的太陽能和風(fēng)能資源，成為新能源開發(fā)的寶藏，一個個超級新能源大基地正在火熱建設(shè)。

　　旋轉(zhuǎn)的大風(fēng)車、成片的光伏板、密集的輸電線星羅棋布，勾勒出一幅綠能躍動的生動畫面。

在寧夏西吉縣境內(nèi)的寧夏—湖南±800千伏特高壓直流輸電工程建設(shè)現(xiàn)場，施工人員正在緊固螺栓。

　　我國在內(nèi)蒙古、青海、甘肅、寧夏、新疆等18個省（區(qū)）及新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團，統(tǒng)籌安排了第一批“沙戈荒”大型風(fēng)電光伏基地項目50個、裝機9736萬千瓦。截至2024年年底，第一批基地建成9199萬千瓦，投產(chǎn)9079萬千瓦。

　　據(jù)統(tǒng)計，截至2024年年底，國家電網(wǎng)新能源累計并網(wǎng)裝機達11.4億千瓦，占全世界的30%以上，新能源利用率連續(xù)多年保持在95%以上。國家電網(wǎng)有限公司積極構(gòu)建新型電力系統(tǒng)、服務(wù)“雙碳”目標(biāo)，全力推動“沙戈荒”大型風(fēng)電光伏基地新能源并網(wǎng)，加快電網(wǎng)工程建設(shè)步伐，累計建成38項特高壓工程，跨省跨區(qū)輸電能力超過3.4億千瓦。

　　中國電力企業(yè)聯(lián)合會預(yù)測，2025年年底我國煤電裝機占比將降至33%，其中風(fēng)電和太陽能發(fā)電合計裝機規(guī)模將首次超過火電，標(biāo)志著能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型進入新階段。這一轉(zhuǎn)型得益于政策推動與技術(shù)迭代的雙重驅(qū)動。

　　新能源發(fā)電逐漸成為電量供應(yīng)主體，煤電將向兜底保供、靈活調(diào)節(jié)電源轉(zhuǎn)變，煤電與新能源進行深度融合，“風(fēng)光水火儲氫”一體化發(fā)展局面逐漸清晰，大型清潔能源基地與分布式新能源電力共存的并行推進策略逐步形成。

馴化綠電 匯集遠輸

　　風(fēng)光電能源源不斷、清潔綠色環(huán)保，但也任性不受約束：“撒起歡兒來”電能滿格停不下來，陰天無風(fēng)時則動能缺失。清潔能源功率的劇烈波動、隨機性和間歇性挑戰(zhàn)著電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。

　　如何將“任性而為、桀驁不馴”的清潔能源大規(guī)模馴化為持續(xù)穩(wěn)定的電能供給？科技創(chuàng)新是一把“金鑰匙”。

　　在河北壩上草原，上百米高的白色大風(fēng)機成群結(jié)隊矗立，一旁是一排排追光發(fā)電的光伏板。世界上第一個集“風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電、儲能系統(tǒng)、智能輸電”于一體的國家風(fēng)光儲輸示范工程就坐落在這里。該工程通過風(fēng)、光、儲多組態(tài)聯(lián)合運行模式，將張北新能源基地、承德豐寧儲能基地等與北京負荷中心相連，連接起壩上上百家風(fēng)電場、數(shù)千家光伏電站。該工程不僅能匯集輸出平穩(wěn)可控的綠色電能，還破解了大規(guī)模新能源集中并網(wǎng)、集成應(yīng)用的世界性技術(shù)難題，達到國際領(lǐng)先水平。依靠自主創(chuàng)新，該工程突破了運行可靠性低等三大世界級技術(shù)難題，創(chuàng)造了12項“世界第一”。

工作人員在張北柔直工程中都換流站開展年度檢修作業(yè)。

　　在“雙碳”進程中，抽水蓄能技術(shù)被賦予了新的重任。它的原理非常簡單，在山上、山下建設(shè)兩個水庫，用電低谷時，用富余的新能源電力將山下的水抽到上游水庫儲存起來，在用電高峰時放水發(fā)電,使電能在時間、空間上得以重新調(diào)節(jié)分配。抽水蓄能電站靈活可靠、啟?？?，被視為新能源發(fā)電的“穩(wěn)定器”和“調(diào)節(jié)器”。

　　同時，抽水蓄能之外的新型儲能也正迎來大發(fā)展。有業(yè)內(nèi)人士對此用“忽如一夜春風(fēng)來，千樹萬樹梨花開”來形容。日前，工業(yè)和信息化部等八部門正式印發(fā)《新型儲能制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展行動方案》，標(biāo)志著我國新型儲能制造業(yè)進入了一個新的發(fā)展階段。截至2024年年底，全國已建成投運新型儲能項目累計裝機規(guī)模達7376萬千瓦/1.68億千瓦時，約為“十三五”末的20倍，較2023年年底增長超過130%。

智能調(diào)度 穩(wěn)供保需

　　“儲能+新能源”的良性互動為新能源消納提供了有力保障，但如何進一步提升新能源利用效率，仍是電網(wǎng)和用戶共同面臨的挑戰(zhàn)。在此背景下，虛擬電廠應(yīng)運而生。

　　1月14日，我國首個百萬千瓦級居民虛擬電廠在江蘇啟動建設(shè)，依托江蘇新型電力負荷管理系統(tǒng)，借助大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)和人工智能等技術(shù)，居民家中空調(diào)、熱水器等分散的家用電器被聚合在虛擬能量池中。當(dāng)預(yù)測到用電可能緊張時，電力部門利用軟件給居民手機上發(fā)送邀約，鼓勵居民主動調(diào)節(jié)大功率智能家電的溫度，減少用電，從中獲得電費獎勵。此舉將提升新能源發(fā)電的使用效率。據(jù)電力部門測算，空調(diào)每變化1℃，能夠調(diào)節(jié)負荷約0.06千瓦。聚沙成塔，江蘇近4300萬居民空調(diào)都調(diào)節(jié)1攝氏度，就可以讓出近260萬千瓦電能。

　　居民虛擬電廠只是通俗可感的一種形式。作為未來電力系統(tǒng)的重要組成部分，虛擬電廠是一種基于數(shù)字化技術(shù)和智慧能源管理系統(tǒng)的創(chuàng)新能源模式?，大量應(yīng)用在企業(yè)層面。它通過智能化技術(shù)和軟件平臺，將分散的能源資源（如太陽能光伏、風(fēng)力發(fā)電、生物質(zhì)能、地?zé)崮堋δ芟到y(tǒng)等）整合起來，形成一個虛擬的集中能源系統(tǒng)。通過實時監(jiān)測、數(shù)據(jù)分析和智能控制，虛擬電廠能夠?qū)崿F(xiàn)能源的高效利用和供需平衡。

武漢—南昌1000千伏特高壓交流工程江西永修段

　　新型電力系統(tǒng)發(fā)展進程中，電動汽車、虛擬電廠等新業(yè)態(tài)新模式不斷涌現(xiàn)，電力用戶不再僅僅是“負荷”，而是成了“電源”、成了能夠主動參與電力供需平衡的“需求側(cè)資源”。

　　中國工程院院士劉吉臻凝練出新型電力系統(tǒng)的基本特征：多源互補、源網(wǎng)協(xié)同、供需互動、靈活智能。

　　隨著大模型技術(shù)引發(fā)人工智能算力需求爆發(fā)式增長以及能源革命的不斷深化，對能源管理、智能電網(wǎng)、智能調(diào)度、電力交易等方面提出了更穩(wěn)定、更強大以及更智能化的需求。“智算＋新能源”融合發(fā)展成為構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的必然要求。

　　2024年12月30日19時45分，國網(wǎng)湖南長沙供電公司供電服務(wù)指揮中心調(diào)度員陳明收到了智能助手“光明”的提示：“監(jiān)測到10千伏荷塘變電站金星一回線路負荷快速增長，預(yù)計15分鐘后出現(xiàn)過載，為保障供電可靠性和設(shè)備安全，已為您推薦負荷轉(zhuǎn)供方案，請確認?！笔盏教崾竞螅惷餮杆俑鶕?jù)“光明”推薦的方案執(zhí)行調(diào)度操作，僅用時約1分鐘，便成功消除了該線路的重過載風(fēng)險。

　　“光明”是國網(wǎng)長沙供電公司自主開發(fā)的可解釋人工智能應(yīng)用，于2024年12月19日正式亮相，并隨即在國網(wǎng)長沙供電公司“上崗”。自2024年迎峰度冬以來，國網(wǎng)長沙供電公司依據(jù)“光明”生成的方案，提前對14條線路的運行方式進行了調(diào)整，完成了91戶雙電源客戶的電源倒換，有效保障了電力供應(yīng)的穩(wěn)定。

　　國家電網(wǎng)公司大力開展人工智能技術(shù)在電力領(lǐng)域的應(yīng)用探索，已建成覆蓋公司總部和27家省級公司的統(tǒng)一開放人工智能技術(shù)創(chuàng)新平臺，推動電力與算力協(xié)同賦能。

　　全力布局人工智能戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展，成為電力企業(yè)積極應(yīng)對能源轉(zhuǎn)型挑戰(zhàn)、破解新型電力系統(tǒng)源網(wǎng)荷儲協(xié)同難題的關(guān)鍵舉措。

專家觀點

以科技之力制度之智推動能源轉(zhuǎn)型

　　21世紀(jì)以來，全球面臨的氣候變化和能源安全的雙重挑戰(zhàn)愈發(fā)嚴重，事關(guān)全人類未來生存和發(fā)展，各國都在不斷尋找化解挑戰(zhàn)的最優(yōu)方案。黨的十八大以來，以習(xí)近平同志為核心的黨中央站在統(tǒng)籌構(gòu)建人類命運共同體和實現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興戰(zhàn)略全局的高度，向全世界作出力爭于2030年前達到碳排放峰值、努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和的莊嚴承諾。

　　當(dāng)前，能源利用形式正在快速從碳密集型化石燃料向低碳、可再生能源過渡。在我國，能源活動碳排放占二氧化碳排放總量的88%左右，而電力行業(yè)碳排放又占能源行業(yè)碳排放的42%左右。新能源發(fā)電替代傳統(tǒng)化石能源發(fā)電已成為能源領(lǐng)域減碳的關(guān)鍵路徑，電力行業(yè)成為應(yīng)對氣候危機、實現(xiàn)減碳的“關(guān)鍵戰(zhàn)場”。

　　因此，新型電力系統(tǒng)承載著能源轉(zhuǎn)型的歷史使命。新型電力系統(tǒng)以確保能源電力安全為基本前提，以滿足經(jīng)濟社會發(fā)展電力需求為首要目標(biāo)，以新型電網(wǎng)為樞紐平臺，以源網(wǎng)荷儲互動與多能互補為支撐，具備清潔低碳、安全充裕、經(jīng)濟高效、供需協(xié)同、靈活智能的特征。

　　構(gòu)建新型電力系統(tǒng)有利于保障能源安全，破解“資源逆向分布”困局。我國風(fēng)光資源富集區(qū)和負荷中心呈逆向分布。目前，我國不斷提升“西電東送”“北電南供”和跨省跨區(qū)電力互濟能力，實現(xiàn)了能源資源大范圍優(yōu)化調(diào)配。與此同時，新型儲能技術(shù)的快速發(fā)展提升了系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力，增強了極端天氣等特殊情形下的系統(tǒng)韌性水平。

　　新型電力系統(tǒng)將實現(xiàn)“兩個轉(zhuǎn)變”。一是從“源隨荷動”到“源荷互動”。在新型電力系統(tǒng)中，電能不再是單向流動，虛擬電廠、電動汽車、可中斷負荷等用戶側(cè)優(yōu)質(zhì)調(diào)節(jié)資源將成為充分參與電力平衡的“產(chǎn)消者”。如四川資陽配電網(wǎng)負荷“精準(zhǔn)畫像”系統(tǒng)，聚合分布式光伏與電動汽車資源，形成200萬千瓦可調(diào)節(jié)負荷，相當(dāng)于少建40座大型火電廠，在極端天氣等情況下，仍可保障源荷平衡。二是電網(wǎng)形態(tài)由“以大電網(wǎng)為主”向“主配協(xié)同”轉(zhuǎn)變，配電網(wǎng)已成為承載電力低碳發(fā)展的智慧型樞紐，分布式電源已成為其最主要的特征。山東、河南等省份，積極推動配網(wǎng)側(cè)分布式新能源“光儲充一體化”“共享儲能”等創(chuàng)新模式，引導(dǎo)用戶側(cè)發(fā)電積極參與電網(wǎng)運行調(diào)節(jié)，推動分布式光伏健康有序發(fā)展。國家能源局最新數(shù)據(jù)顯示，截至2024年年底，我國分布式光伏發(fā)電累計裝機達3.7億千瓦，是2013年年底的121倍，占全部光伏發(fā)電裝機的42%。在發(fā)電量方面，2024年分布式光伏發(fā)電量3462億千瓦時，占光伏發(fā)電量的41%。

　　建設(shè)新型電力系統(tǒng)宜堅持技術(shù)創(chuàng)新與協(xié)同治理并重。

　　從技術(shù)突破來看，我國輸變電技術(shù)領(lǐng)先世界是從特高壓工程建設(shè)投運開始的，新型電力系統(tǒng)建設(shè)，實現(xiàn)了從特高壓“主動脈”到數(shù)字孿生“神經(jīng)末梢”的革新。數(shù)字孿生等新技術(shù)不斷賦能配電網(wǎng)，為電網(wǎng)運維裝上“千里眼”。如2022年江蘇電網(wǎng)無人機自動巡檢作業(yè)量超過52萬架次，提前發(fā)現(xiàn)、消除輸電鐵塔缺陷及通道隱患4.2萬處，缺陷發(fā)現(xiàn)效率大大提升，由此節(jié)約運維成本約2億元。

　　從機制創(chuàng)新來看，應(yīng)推動市場與政策“雙輪驅(qū)動”。新型電力市場當(dāng)前正處于多點突破的高速發(fā)展上升期，國內(nèi)電網(wǎng)與發(fā)電企業(yè)協(xié)同攻堅。市場方面，全國統(tǒng)一電力市場加快建設(shè)，國家電網(wǎng)公司省間電力現(xiàn)貨市場轉(zhuǎn)入正式運行，中長期市場連續(xù)開市，輔助服務(wù)市場基本實現(xiàn)全覆蓋，市場化交易規(guī)模持續(xù)擴大。政策方面，適應(yīng)新能源參與的市場交易機制持續(xù)健全，綠電綠證交易市場持續(xù)完善，電碳價格傳導(dǎo)機制逐步健全。國家電網(wǎng)公司有效挖掘源網(wǎng)荷儲各環(huán)節(jié)靈活調(diào)節(jié)資源，促進新能源高比例市場化消納。

　　新型電力系統(tǒng)的構(gòu)建過程，不僅是一場技術(shù)革命，更是一場關(guān)乎人類命運的能源“長征”。從西藏阿里“光伏+儲能”工程解決高海拔地區(qū)用電難題，到江蘇農(nóng)村“共享充電樁”助力新能源汽車下鄉(xiāng)，到哈爾濱亞冬會實現(xiàn)100%綠電供應(yīng)，這場能源革命正在讓“用上電”升級為“用好電”。中國正以科技之力、制度之智，書寫著綠色能源的未來。

　?。ㄗ髡撸褐芮谟?，系中國電力科學(xué)研究院電力系統(tǒng)研究所所長）

現(xiàn)場目擊

撲面而來“零碳風(fēng)”

　　福建莆田，站在輪渡憑欄望，遠處海面上，有著“南國蓬萊”之稱的湄洲島郁郁蔥蔥，綠意盎然。走近這個全國首座“零碳島”，記者才感受到，這座綠色島遠遠不止眼前的綠。

　　汽笛聲聲中，輪渡緩慢靠岸。陽光橙、森林綠、天空藍……一條延綿數(shù)十米的“彩虹”風(fēng)雨連廊，將乘客從輪渡碼頭引至湄洲島內(nèi)。意想不到的是，這連廊是光伏建筑一體化產(chǎn)品，通過在風(fēng)雨連廊上鋪設(shè)光伏，把島上豐富的光資源轉(zhuǎn)化為電能，并利用全省首個“多端互聯(lián)低壓柔性微電網(wǎng)”就近提供給周邊的居民。

　　這只是湄洲島全場景綠電示范項目的一個縮影。除此之外，島上還藏著風(fēng)光互補的路燈、喇叭花造型的風(fēng)機、光能地磚，它們各顯神通，為海島傳送綠色動能。

　　從碼頭出來，游客騎著共享自行車、電單車徜徉碧海藍天間。自從有了電動汽車“三公里充電圈”，島上公交、旅游觀光接待車全部實現(xiàn)電動化。在湄洲島供電公司的積極服務(wù)下，海島旅游餐飲業(yè)等進行了廚房電氣化改造，“全電烹飪”成為新潮流。隨著“風(fēng)光儲充”微電網(wǎng)項目的落地，湄洲島還打造了“光伏+水廠”的“中水回用工程”，實現(xiàn)了綠電治污。

　　而清潔能源占比以及電氣化率的不斷提高，對海島配電網(wǎng)的安全穩(wěn)定及消納能力也提出了更高要求。湄洲島著力推動配網(wǎng)轉(zhuǎn)型升級為高能級配電網(wǎng)，在全國范圍內(nèi)率先投用海島級光纖差動自愈配電網(wǎng)，能夠滿足分布式電源、微電網(wǎng)、柔性負荷接入的需要，同時實現(xiàn)故障自愈時間從秒級進一步縮短至毫秒級。

　　國網(wǎng)湄洲島供電公司副總經(jīng)理蔡哲透露了一個令人振奮的數(shù)據(jù)：目前，湄洲島77%的電能都來自清潔能源。而他們的腳步不止于此，未來湄洲島將持續(xù)推進高電氣化率、高綠電覆蓋、新能源100%消納。

　?。ū疚目l(fā)于《光明日報》2025年2月28日5版）