中国电科院：2025年新型电力系统构建与新能源并网的关键技术与标准工作报告

关键技术与标准工作2025年11月4日陕西西安口自从1850年以来，全球平均气温上升1.1℃,消耗化石燃料带来的CO₂排放是全球气温升高(温室效应)的主要原因。如果不采取措施，本世纪末全球温升会超过4℃,导致冰川融化、海平面上升、粮食减产、物种灭绝，带来全球化灾难。口及欧洲经济共同体共同签署，并于1994年3月21日生效。公约由序言及26条正文组成，具有法律约束力，终极目标是将大气温室气体浓度维持在一个稳定的水平，保证人类活动对气候系统的危险干扰不会发生。口1997年《京都议定书》在日本京都通过(第3次缔约方会议),规定了发达国家一期减排目标，发达国家和发展中国家承担“共同但有区别的责任”。(要求发达国家作为温室气体的排放大户，采取具体措施限制温室气体的排放，并向发展中国家提供资金以支付他们履行公约义务所需的费用，而发展中国家不承担有法律约束力的限控义务。)2实现温室气体净零排放。各方将以“自主贡献”方式参与全球应对气候变化行动。发达国家将继续带头减排，并加强对发展中国家的资金、技术和能力建设支持。□2015年巴黎协定中规定的全球温升目标：将全球平均气温升幅较工业化前水平控制在显著低于2℃的水平，并向升温较工业化前水平控制在1.5℃努力。(2015年12月12日在巴黎气候变化大会上(第21次缔约方会议),近200个缔约方一致同意"Holdingtheincre2℃abovepre-industriallevelsatemperatureincre欧盟气候监测机构哥白尼气候变化服务局近日发布公报说，截至2024年6月，全球平均气温已连续12个月比工业化前(1850~1900年)高出1.5℃,达1.64°℃。3中国电力科学研究院4口2021年诺贝尔物理奖，一半给了真锅淑郎和哈塞尔曼，他们俩因为“对地球气候的物理建模、可变性量化和全球变暖的可靠预的物理系统中的无序和波动之间相互作用的发现”而获奖。口真锅淑郎揭示了大气中二氧化碳浓度增加导致地球表面温度升高的机理，20世纪60年代，他领导了地球气候物理模型的开发。一起的模型，回答了为什么尽管天气多变而混沌，气候模型却仍然可靠的问题。气候模型变得越来越完善，模型清楚地显示了加速的温室效应：自19世纪中叶以来，大气中的二氧化碳含量增加了40%。口气候模型结论相当明确：地球在升温吗?是的；是因为大气中温室气体含量增加吗?是的；人类活动带来的排放是温度升高的原因吗?是的。“forthephysicalmodellingofEarth'sclimate,quantifying□2020年9月22日，习近平主席在第75届联合国大会一般性辩论上发表讲话，承诺中国在应对气候变化方面的自主贡献。中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。(We□2021年3月15日，中央财经委员会第九次会议，提出：实现碳达峰、碳中和是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革……如期实现2030年前碳达峰、2060年前碳中和的目标。要构建清洁低碳安全高效的能源体口2023年7月11日，中央全面深化改革委员会第二次会议提出：要深化电力体制改革，加快构建清洁低碳、安全充裕、经济高效、供需协同、灵活智能的新型电力系统，更好推动能源生产、消费革命，保障国家能源安全。要科学合理设计新型电力系统建设路径，在新能源安全可靠替代的基础上，有计划分步骤逐步降低传统能源比重。要健全适应新型电力系统的体制机制，推动加强电力技术创新、市场机制创新、商业模式创新。第1部分电力系统碳中和第3部分新能源并网的系统级问题第4部分技术标准工作的进展61.1碳中和概念什么是碳中和30-60双碳目标2030年前碳达峰2060年前碳中和是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革2050年远景目标：从2035年到本世纪美丽的社会主义现代化强国。(二十大表国家电网碳中和定义：国家、企业、产品、活动或个人在一定时间内直接或间接产生的二氧化碳或温室气体排放总量，通过植树造林、节能减排等形式，以抵消自身产生的二氧化碳或温室气体排放量，实现正负抵消，达到相对“零排放”。狭义理解：指二氧化碳中和广义理解：二氧化碳中和、温室气体中和、气候中和、净零二氧化碳排放及净零温室气体排放等相关概念的统称。国际社会上：“净零”(netzero)表述使用更广。7我国是全球最大的碳排放国(占全球碳排放的30%,126亿吨，2023年),在我国CO₂排放总量中，我国电力行业占全国排放量的40%,落实双碳目标，能源是主战场，电力是主力军，未来电力行欧盟碳边境调节机制(即碳关税)的启动是低碳发展历程上的里程碑事件，全球迈进“碳关税”8国家电网国家电网9碳中和工作的意见》、《2030年前碳达峰行动方案》,这两个文件是管总管长远的，在碳达峰、碳中和“1+N”政策体系中发挥口“N”则包括能源、工业、交通运输、城乡建设等分领域、分行业碳达峰实施方案，以及科技支撑、能源保障、碳汇能力、财政口碳中和目标到2060年，绿色低碳循环发展的经济体系和清洁低碳安全高效的能源体系全面建立，能源利用效率达到国际先进水平，非化石能源消费比重达到80%以上，碳中和目标顺利实现，发改委统计局生态环境部市场监管总局国家发展和改革委员会于2013年10月、2014年12月和2015年7月分三批共发布了24个行业企业的温室气体排放核算方法与报告指南。2022年4月，国家碳核查是由第三方核查机构碳核查是由第三方核查机构对企业的排放数据及2016年1月，发改委印发《关于切实做好全国碳排放权交易市场启动重点工作的通知》,要求八大行2019年后的每年年初，都会发布关于开展上一年度碳排放工作的通知。碳排放核查工作成为每年的常化实测水平。—《中共中央国务院关于完整准确全面贯彻新发提出遵循“核算为主、监测为辅”的原则，探索和技术体系，在火电行业率先开展CO₂排放在线监—生态环境部《“十四五”生态环境监测规划》>加强能源、工业、交通运输、城乡建设、农业农村等重点领域计量技术研究，探索推动具备条件的行业领域由宏观“碳核算”向精准“碳计量”转变。一国家市场监督管理总局《“十四五”市场监管国家电网1.2双碳相关政策国家电网能源电力行业相关其他政策2022年8月1日，工业和信息化部、国家发展改革委、生态环境部三部门联合印发《工业领域碳达峰实施方案》,明确到2025年，规模以上工业单位增加值能耗较2020年下降13.5%,重点行业二氧化碳排放强度明显下降。确保工业领域二氧化碳排放在2030年前达峰。方案提出了六大重点任务和两大重点行动。中的支撑作用。2022年6月29日，国务院国有资产监督管理委员会令第41号《中央对象：中央企业，指国务院国有资产监督管理委员会(以下简称国资委)根据国务院授权履行出资人职责原则：坚持绿色低碳发展，坚持坚持企业责任主体。13%、16%,煤电、气电发电量降至7%、3%,CCUS应用规模进一步扩大。第三阶段深度低碳5502020年2025年2030年2035年2040年2045年2050年2055年2060年90%60%2020年2025年2030年2035年2040年2045年2050年2055年2060年电力行业碳排放趋势变化2020-2060年我国发电量结构变化13在电力系统碳中和过程中，碳减排宜“先慢后快”。若电力碳减排路径保持匀速“下斜直线”或先快后慢“下凹曲线”,将对新能源规模和脱碳技术应用提出更高要求，预计电力成本需提高4%-8%。CCUS技术将深刻影响碳中和阶段煤电去留和电力低碳转型路径选择。若CCUS提前至2030年布局《氢能产业发展中长期规划(2021-2035)》指出，氢能是未来国家能源体系的重要组成部分，是先慢后快峰值水平峰值水平匀速下降先快后慢C2020年2025年2030年2035年2040年2045年2050年2055年2060年-10零碳路径一不同减排趋势对比CCUS配置增加带来的效益和成本建立完善碳管理体系。加快制定碳管理办法，健全碳管理制度，进一步明确节能降碳管理内容、职责分工、业务流程、指标管理和考核要求等。做好碳管理专项规划编制工作，统筹做好碳规划、碳指标、碳产业、碳技术等各项工作。加强综合能耗及涉碳指标管理。全面承接央企负责人任期考核指标，系统梳理办公生产全环节、全领域节能、降碳、环保指标清单，将万元产值综合能耗、万元产值碳排放等，分解纳入企业负责人业绩考核，压实各级责任。碳管理体系碳管理体系碳指标碳产业碳技术碳规划碳指标碳产业碳技术碳规划国家电网国家电网口建立绿色供应链√建立健全绿色采购管理制度，强化绿色评价和绿色采购导向作用，推动节能低碳制造、节能设备应用、环保建设运行、绿色仓储物流和绿色回收处置，推动电力装备体系绿色升级。√对内提升发展的支撑力，统筹供应链全要素生产力，聚焦设备全生命周期成本最优，执行绿色采购指南，推动绿色物流体系建设。对外提升行业的带动力，发挥能源电力产业链供应链主导作用，加强与供应商深度降碳合作，促进资源协同整合，服务供应链上下游企业自主减碳、降碳。国家电网第1部分电力系统碳中和第2部分新型电力系统构建技术第3部分新能源并网的系统级问题第4部分技术标准工作的进展口构建新型电力系统是一场战略性、革命性、全局性的变革。新型电力系统中，主体电源的转变、运行机制的调整、用能模式的改变、市场体系的重塑，电力系统的功能、结构、形态将发生深刻变化。化石化石能源清洁能源负荷储能分布式电源能源交易电力调控虚拟运营商天然气储能服务商虚拟运营商天然气储能服务商输电、变电、配电、调度、能源电力系统中国电力科学研究院中国电力科学研究院口新型电力系统的概念描述础平台，以太阳能、风能等新能源发电为主体，以常规能源发电为重要组成，源网荷储协同互动和多能互补为重要支撑手段，深度融合低碳能源技术、先进信息通信技术与控制技术，实现源端高比例新能源广泛接入、网端资源安全高效灵活配置、荷端多元负荷需求充分满足，具有清洁低碳、安全充裕、经济高效、供需协同、灵智能楼字新型电力系统:全景图智能变中站满智能电表口分布式光伏运坚强网架暂能化技术电动汽车充电口新型电力系统的基础仍是交流同步运行机制√交流同步电源提供无功电压支撑，参与有功频率响应，具有抵御故障冲击的惯性。交流同步电源的工作机制适合庞大复杂电力系统的分散协调控制。√随着新能源逐步成为主体电源，新能源技术将持续进步，具备类似交流同步电源的主动支撑和“构网”能力。交流电力系统技术要求功角频率有功实时平衡无功动态平衡未来相当长时间，电力系统以交流电技术为基础的基本形态不会发生根本改变。中国电力科学研究院√新能源资源富集地区需大容量电力跨区外送。2060年，西北地区仍有约1/3的新能源发电量需要外送。√系统平衡仍需发挥大电网的互联互济作用。我国已建和在建装机超过500万千瓦的水电站有7座，将成为重要的平衡电源，需要通过大电网优化配置，从系统安全稳定考虑，“大机 (厂)”需要配“大网”。电量(亿千瓦时)东北负荷风电光伏水电火电核电0外送电量500吨D8日均出力小日均出力国网经营区平均最小日均出力口新型电力系统将是一个开放包容的系统。√源、网、荷、储等多要素、多主体协调互动；√集中式、分布式新能源广泛接入，可因地制宜选择分布式微电网、直流组网等多种组网技术。√一次物理系统、二次控制系统、交易运营系统等多系统融合；√电力与氢、气、冷、热等多能源系统互联互动。一通信一供冷冷电三从供口新型电力系统是新型数字技术与传统技术深度融合的电力系统√新型电力系统既是与新型数字化技术深度融合的智能电网平台，也是灵活高效广泛的市场资源配置平台。√“大云物移智链”等数字化技术与能源技术深度融合，打造高效互动的社会信息物理系统基础平台，有力承载和支撑电力市场及碳市场运营，促进新能源高效利用和节能减排。平台层大数据云平台区块链网络层先进通信网络安全国家电网国家电网√从发展经验看：我国从上世纪80年代开始建设大容量化石能源机组(60万千瓦以上)和大电网互联为主体的现代化电力系统，至今经历了40年左右时间。交流同√从发展趋势看：新型电力系统建设同样要经历建设期和成熟期，关键技术从研发、试点到推广也国家电网国家电网口新型电力系统建成的标志主体地位，占比超过一半(2060年达到约63%),有力支撑电力系统和全√内在标志(质):新能源机组承担责任主体地位，具备频率电压自主支撑 (构网)能力，有力支撑系统安全稳定运行√电力系统安全得以保障，需要实现源网荷储有效互动，需要有效解决高比例电力电子设备系统的安全运行问题。分分布式发电个个交通电力火力发电交流输电居民用电清洁低碳形成清洁主导、电为中心的能源供应和消费体系，成为生产侧实现高比例新能源发电占比的清洁低碳化，消费侧实现负荷消费高大电网规模合理、结构坚强，系统韧性、弹性和自愈能力增强，充足的支撑性和调节性电源，电力供应的安全性与充裕度得到可靠经济高效资源优化配置能力强，适应各类新技术、新设备以及多元负荷大规模接入,系统运行效率提升，各类能源互通互济、高效转换，供需协同发电侧、负荷侧具备足够的灵活调节能力，实现源网荷储各要素友好协同，与电力市场紧密融合，各类市场主体广泛参与、充分竞实现高度数字化、智能化，实现对海量分散发供用对象的智能协调控制，主动响应、双向互动，电网的自适应能力和响应速提高√电源结构：以风光为代表的新能源发电逐步演进为装机、电量的责任主体，煤电、水电等常规电源逐步为自同步电压源组网，全面具备主相对于装机容的百分相对于装机容的百分各省平均最小日均各区域平均最小日国网经营区平均最出力均出力小日均出力2020～2060年分类型发电量2020年2025年2030年2035年2D40年2045年2050年2055年2060年■煤电■气电■常规水电■抽水蓄能■核电■风电■大阳能发电■生物质及其他国家电网国家电网√电网结构层次：从输配用单向逐级多层次结构过渡到输配用+微网的√源端汇集接入组网形态：从单一的工频交流汇集接入，过渡到工频、当前模式发展的交直流过电卤√输电网形态：从交流骨干网架、直流远距离输送为主过渡到交流电网当前模式发展的交直流过电卤√终端网络形态：实现电力供应网络国家电网国家电网端负荷特性逐步从以社会生产生活为主要驱动的“被动型”向具有灵活互动能力的“主动型”转变；含高比例分布式电源与可调节负荷，√电能消费从刚性需求向高弹性柔性需求转变：网荷互动能力持续提升，预计到2060年，可调节负荷规模可达到电网最大负荷的15%。国家电网国家电网√平衡模式将从实时平衡模式，转变为更大时间和空间尺度的非完全源荷实时平衡√物理形态将从以同步发电机为主导的机械电磁系统，转变为由电力电子设备与同步机共同主导的功率半导体/铁磁元件混合系统；√动态行为将从机电暂态和电磁暂态过程弱耦合向强耦合转变；√稳定特性将从工频稳定性为主导向工频和非工频稳定性并存转变。口随着电源主体发生根本变化，新型电力系统将主要面临电力电量平衡、系统安全稳定、能源电力深度脱碳三个方面的巨大挑战。源荷双侧随机波动影响电力电量平衡电力系统中发电和用电瞬间电力系统中发电和用电瞬间完成，发电功率和用电负荷实时平衡。随机性的电源波动、负荷冲击形成的问题将对电力电量平衡产生极大影定支撑机理还需明确新能源接入电压支撑较弱、交流系统短路比不足系统强度变低；电力电子装置的快速响应特性，带来宽频振荡等与电力电子相关的新稳定形态。安全性、稳定性安全性、稳定性能源电力系统深度脱能源电力系统转型中煤电、能源电力系统转型中煤电、核电、天然气发电演进路径；CCUS、储能、电制氢等前瞻技术快速发展，单一技术实现电力零碳排放的经济挑创新技术、经济性创新技术、经济性国家电网国家电网2019年各省、各区域、国网经营区新能源最小日平均出力水平分别为3.6%、8.0%和10.7%,新能源最小瞬时出力水平分别为0.2%、1.1%和5.0%,区域间互补效果不明显。2)寒潮等极端气候下电力供应需求增加，电力供应保障难度加大。我国中东部非供暖区域过去35年共发生寒潮43次，单次最大影响面积为110万平方公里，气温最大下降14°,负荷最大增长可达2亿千瓦。3)新能源发电与用电季节性不匹配，存在季节性电量平衡难题。新能源月度电量分布与负荷需求不匹配，夏季负荷电量高，而新能源发电量低，存在季节性电量平衡难题。1)电力系统在新能源的接入容量和出力占比达到一定规模时，系统运行所面临的安全稳定风险将显著上升，系统频率和电压安全问题尤为突出。需要创新稳定性认知与分析理论、研发新的新能源自主2)复杂巨系统运行控制措施配置和实施难度大，以新能源为主体的新型电力系统是一个多时空尺度、多层级、多系统耦合的复杂巨系统，支撑海量电力电子设备接入、海量复杂运行方式的电网控制措施配置和实施难度极大。机，励磁、调速、阻尼)变桨、主机)同步机)100个*330个*310个*31毫秒1)能源系统低碳转型路径复杂，技术依赖度较高，且须主要依靠自身完成深度脱碳；但现有技术条件下可利用灵活性资源规模有限，还存在保障系统供电的压力。2)亟需突破火电CCUS、储能、需求侧响应等关键技术；高比例新能源接入下电网弃风、弃光率将会显著上升，有必要应用新能源电制氢技术开辟新非电消纳途径，进一步提高一次能源消费中的非化石能源占比，降低电网消纳的压力，提升能源系统整体效率。ss爱聚里国家电网国家电网系统电力电量平衡：时序生产模拟系统系统电力电量平衡：时序生产模拟系统面向新型电力系统调峰与供电保障的双重需求，研发8760小时源网荷储协同一体化时序生产模拟系统。通过研究源网荷储各类资源主体调节特性模型，开发分层分区可控互济方法，建立跨区源荷双向响应的分层协调时序电力电量平衡计算方法，可实现基于实际电网拓扑的源网荷储生产模拟仿真。目前第一代系统已应用于国家电网公司“十四五”电网规划供需平衡分析，支持万节点级电网规划与运行计算，计算耗时可控在分钟级，能够给出8760小时电力电量平衡结果、新能源利用率、可再生能源消纳责任权重完成度等关键指标，显著提升源网荷储协同规划与运行水平。开机出力位置安排图丽共电力平衡电最平衡弃电量统计及输送功率限制出力特性和参数耿络绿交换动率出力曲线联络线启发计算时序生产模拟模型的启发式求解算法流程西北电网“十四五”末日低谷调节缺口安全稳定分析手段：电力系统仿真安全稳定分析手段：电力系统仿真机电暂态仿真难以计及微秒级快速响应和宽频带特性，精度不能满足需求，新型电力系统亟需采用全电磁暂态仿真。通过构建电力电子设备级/集群级电磁仿真模型，提出大型网络病态矩阵甄别和精确求解方法，实现图搜索网络分割、电磁模型初值求解和设定工况快速启动等一系列技术。目前基于国家电网超算仿真平台已实现万节点级区域电网全电磁暂态高效仿真，并对青豫直流、张北柔直、锡盟直流等实际电网工程开展了专题仿真分析，推动了全电磁仿真技术工程实用化。(秒级)电磁暂态(秒级)电磁暂态(毫秒级)(分钟级)机电暂态与电磁暂态对比大电网全电磁暂态模型电磁暂态仿真结果展示36控制措施量实时量化算法控制措施量实时量化算法区内直流支援作用路径(直接分担交流联络线的功率)区外直流支援作用路径(需经过惯性分配环节和二阶响应环节)国家电网国家电网新型电力系统的基础仍是交流同步运行机制，而风电、光伏及储能通过电力电子设备并网后，由于其外特性为跟随电网电压频率和相位的锁相同步电流源，所以其对电网的响应和支撑能力较差。未来需重点突破自同步电压源型(构网型)电力电子设备技术，使其外特性从电流源转变为可以自主构造生成电压频率和相位的自同步电压源，从而最大程度地模拟同步机特性及其构网能力。应用构网型的换流器控制策略、器件、拓扑及装备，将有力支撑新型电力系统安全稳定运行。系统稳定控制目标电网稳定域系统稳定控制目标电网稳定域拓扑参数可塑运行域可塑运行域稳定域稳定域稳定域稳定域新型电力电子设备研制电力系统器件可塑运行域拓扑38在兼顾电力系统碳减排目标与灵活性、稳定性的情况下，CCUS是电力行业实现双碳目标的关键所在。据初步测算预计到2030年，我国全流程技术CCUS(按250公里运输计，考虑捕集、运输、封存环节)成本将降至310~770元/吨，2040年CCUS将在电力系统推广应用，到2060年成本将降至140~410元/吨，度电增加成本降至0.09~0.27元，此时火电已由支撑性电源转变为调节性电源，度电增加成本在可接受范围内。试点应用商业应用广泛部署试点应用商业应用广泛部署元/吨)(万亿干瓦时)CO₂(亿吨)万亿元)成本(元)组制造、智能抽水蓄能电站建设与运维压缩空气超临界压力的新型储气技术与设备电化学储能实现本征长寿、本征安全及高效大容量集成高效低温复合蓄冷材料相变蓄热组制造、智能抽水蓄能电站建设与运维压缩空气超临界压力的新型储气技术与设备电化学储能实现本征长寿、本征安全及高效大容量集成高效低温复合蓄冷材料相变蓄热时间小时级300-400元小时级小时级1800-2500元小时级1500-2000元1000-1500元分钟级3000-4000元1500-2000元重点突破方向不同类型储能技术经济性趋势国家电网国家电网氢能未来可在新能源电制氢、调峰调频等场景灵活应用，是能源电力深度脱碳的关键技术。IEA认为电制氢是未来全球最大的电力需求增长因素，预计到2050年全球商业化电制氢将达到12万亿千瓦时，占全球电力需求的20%。未来重点突破规模化可再生能源直接电制氢、储氢、电氢融合互动核心技术，以氢电融合发展为核心，因地制宜布局电氢融合基础设施，扩展绿氢在终端用能领域的应用场景，助力能源系统整体实现深度脱碳。当前当前2025年2035年寿命：>5000h寿命：20000h(固定式发电)寿命：100000h(固定式发电)来源：《中国氢能源及燃料电池产业白皮书》41枝术指标技术热点站橙道制氢透制%运第1部分电力系统碳中和第2部分新型电力系统构建技术第3部分中国电力科学研究院口长时间尺度的功率平衡电量消纳问题口由于负荷及电网运行方式不断变化，长时√资源(风、光)与负荷相关特性，以及可再生能源出力的可预测性(可再生能√电源结构灵活性(发电);√网架坚强程度，输电能力(电网);√电力系统调度的优化(调度)。5165160N三Mw0√新能源的间歇性、波动性使得新型电力系统的电力电量平衡困难，调峰和供电保障压力加剧，新能源弃电率、供电不足、调峰能力缺额、新能源电量占比等一√可用的手段：火电机组的灵活性改造，增加系统的调峰能力；需求侧响应能力的挖掘，包括大规模电开机容量水电可调出力热备用P₁-(1-E)PRES开机容量水电可调出力抽蓄火电开机需求水电强迫出力抽蓄、储能、水电等灵活调节资源的灵活调节运行44国家电网国家电网B□IEEE&CIGRE2004年8月B√Powersystemsta力降低，调频能力与惯量能力减弱，故障形态复杂火电100%过去电网火电100%华东QE北华东QE北希站砖动火电<30%新能源>70%火电<30%直流>70%未来电网口新能源发电与电网交互影响严重，安全问题十分突出，国内外出现过大量新能源脱网与系统停电事故。√2011年，西北电网多次出现大规模风电场脱网事故。风电场内部短路故障，引起电网电压跌落，大量风机因不具备低电压穿越能力而发生脱网；风电场无功控制策略不完善，造成事故扩大。√2016年9月28日，恶劣天气条件下的南澳大利亚州(简称南澳)电网出现连续多次短路故障，引起风电机组大规模脱网，故障最终演变成全州大停电停电。河北张家口2011年4月，佳鑫风电场河北张家口2011年4月，佳鑫风电场2007年，由于无法耐受自身产生的谐波，力骤降700MW.2011年发生2.24、4.174.25等3次大规模风电脱1278台风机。2008年，电铁引起电网山东莱州2010年，风电机组2011年，发生大规模风电脱网事故8起。甘肃酒泉，风电场低电压穿越能力不足，大容量风电脱网。口电力系统惯量水平和一次调频能力不足，带来系统连锁故障的风险，新能源发电的故障穿越能力、频率支撑能力、涉网保护正确整定愈发重要。√2019年8月9号，由于雷击引起海上风电场、天然气发电厂脱网，造成包括伦敦在内的大半个英国地区陷入瘫痪，超过100万人无电可用的严重停电事故。由于遭受雷击以及雷击引起主网线路停运，海上风电场接入的电网变薄弱，故障过程中产生大量无功功率交换，风电机群由于机组过流保护动作而脱网；系统频率跌落过程中，大量分布式光伏脱网，造成系统频率二次跌落；新能源发电设备在涉网保护、抗扰动能力、支撑系统等方面存在不足。44系统惯量保守150GVA·S,一次频响用尽Nadir48.8Hz48.英国大停电过程中的系统频率特性变化48口新能源发电与电网之间存在控制相互作用，导致出现新型系统振荡问题，影响到系统与新能源运行的安全。√2009年10月，美国德州AJO风电场发生20Hz左右的次同步振荡。双馈风电场直接通过高串补度线路并网，系统电压/电流中20Hz左右的次同步分量振荡增加，使系统电压超过2pu,事故导致大量风机脱网和撬棒电路的损坏。2015年7月1日，新疆哈密地区风电场群(以全功率变流型风机为主)与当地弱交流电网产生相互作用，次同步频率振荡功率路径存在于风电场群与火电厂之间，并引起临近火电机组大轴的扭振(自然振荡频率30.7Hz),触发扭振保护动作HFME不GLD国家电网国家电网口风电、光伏发电多采用电力电子变流器作为接口实现能量变换，变流器可以实现四象限的灵活、快速控制，在考虑故障过程的保护要求后，具备对有功、无功的灵活快速控制能力。电同墙发电机接口双馈风机电同墙发电机接口双馈风机电网梗型1校型1校型2模型2被型3电网梗型1校型1校型2模型2被型3楼型4直驱风机定速风机√负序电流控制方案可以有效抑制定转定速风机新能源发电控制过程需考虑机械-电气协调与应力的边界要求，总体而言变流器控制具有快速性，有功、无功的故障响应特性灵活可控。国家电网国家电网√电力系统的“强度”是用来描述电力系统保持主要特点能力的度量，电力系统的“强”或“弱”是一个相对概念：从并网点看电力系统阻抗较大时，该电力系统是弱系统；逆变器容量相对较大时，电力系统相对较弱。√一般用“短路比”描述系统强度□IEEEStd1204-1997弱电网定义(1997年6月)国家电网国家电网口弱电网下面临的技术挑战不满足故障穿越要求。散；多电力电子设备控制相互作用及其振荡失稳：风电场附近的HVDC逆变器、SVCs、弱电网条件下，并网点电压受机组影响显著,机组控制模式通过并网点动态耦合；传统机电暂态稳定模型失效。0口新能源发电的构网技术(gridforming),通过在变换器控制环节中模拟同步发电机的运行机制，模拟同步发电机的一次调频、一次调压以及惯性和阻尼能力，使新能源发电设备具备主动电网支撑能力。端√构网技术通过在变换器控制环节中模拟同步发电机的同步运行机制，使设备具备类似同步发电机的调频、调压以及惯性和阻尼特性。√内电势不直接响应电网状态而仅由功率控制决定，电网状态受到扰动时风机输出功率变化大，支撑能力强；自生内电势，具有惯量，弱电网运行时系统更稳，并入高阻抗电网时稳定性好。MetlakatlaBESSc.1996(1.2MWh口优点：自生内电势，具有惯量，弱电网运行时系统更稳，并入高阻抗电网时稳定性好。口缺点：故障穿越时电流不可控，可能会有功角振荡问题。接响应电网状态而仅由功率控制决定，电网状态受到扰动时风机输出中国电力科学研究院口随着常规机组被新能源机组大量替代，新口随着常规机组被新能源机组大量替代，新能源发电的“弱转动惯量”导致电力系统等值惯量降低，电力系统抗扰动能力下降，易发生稳定破坏。对频率变化率有直接影响。惯量越大，机组释放出的转子动能越多，系统频率变化率越小。√响应于系统频率偏差(△f)信号的一次调频控制策略，在系统出现功率缺额时提供稳定的有次调频功能启动期间，新能源场站应能保证足够的能量来源(留备用，或者安装储能)。ReboundPeriodBpya5m十虚拟惯量响应+++dtP区fPC系统频率系统频率变速风电机组或光伏采用变流器控制系统使得动力端与系统频率解耦。机组不会响应电网频率变化，机组旋转动能被“隐藏”起来，无法帮助电网降低系统频率变化速率。新能源发电通过变流器控制实现最大功率跟踪，无法为电力系统提供持续有功功率支撑，对系统频率偏差无贡献。口新能源发电单元附加一次调频控制技术新能源发电单元参与系统一次调频时，必须具备一定的备用容量，可减载运行，也可采用储能实现。MPPTPe=10%PB4e?.P)桨距角控制，可实现各种运行工况的控P制，响应速度慢。DDRe-144下下P)国家电网国家电网√从1970年至今，次同步问题得到了广泛的关注和研究。包括次同步谐振(SSR)以及装置型次同步振荡(devicedependentSSO)两类，主要关注的是大型汽轮机组的轴系扭振现象，振荡的频率与发√SSR:itisanelectricpowersystemconditionwheretheelectricnetworkexchangesenergywithasynchronousfrequencyofthesystem.turbinegeneratoratoneormoreofthenaturalfrequenciesofsynchronousfrequencyofthesystem.行中出现了多起由风电引发的新型次同步振荡事故。时间地点美国德州多台风机脱网、撬棒保护电路损坏。新疆哈密2009年10月，第一次美国德州Ajo风电Ajo风电场美国德州电力系统固定1)线路故障导致Ajo-Netson线路切除，使双馈风电场2)系统电压/电流中20Hz左右的次同步分量振荡增加，3)事故导致大量风机脱网和撬棒电路的损坏。00电压严重畸变√共性特征：振荡频率范围宽(数Hz~kHz以上),与机械扭振和电网电气振荡的频段重口振荡分析方法：特征根分析法(模态分析)√基于状态空间的特征根分析通过构建系统的状态空间方程，从而利用状态矩阵的特征根判别系统的稳定性；√优点：可以进行基于特征值求解的灵敏度分析；能够对系统进行全局稳定性分析，能够得到系统完整的振荡模态。△xexi=[△Isdi△Isqi△eudc_i△eqi△eidi△eiqi△sdm_i△Isgm_i△Usdm_i△Usom_i△Uacmi△xplli△xin_i=[△uc_1d_j△uc_1qi△uc_2d_i△uc_24_i△uc_3x_i△√阻抗分析不需要知道系统内部配置，小信号阻抗可以通过测量手段获得，能够较为方便地分析不同系统间的交互稳定性。√优点：对于难以建立状态空间方程或者系统拓扑结构多变的复杂系统，阻抗特性可通过扫频的方式得到，无需建立换流器的复杂模型；计算效率高，易扩展到含多个电力电子装置的系统分析；方便指导电力电子装置控制系统的参数设计。15Hz处相频差180°m090时间/s等幅持续振荡分分须率(Hz)阻尼(s⁻)1析2333新疆哈密次同步振荡仿真波形62国家电网第1部分电力系统碳中和第3部分新能源并网的系统级问题第4部分技术标准工作的进展技术委员会温室气体特别工作组标准化技术委员会国家电网国家电网123温室气体声明审定与核查规范和指南(通则)4温室气体审定与核查人员的要求(通则)5温室气体机构的要求(通则)6产品碳足迹量化和信息披露的要求和指南(通则)7机构温室气体量化和报告应用ISO18温室气体和相关活动气候行动方法的框架与原则9高耗能行业固定源温室气体排放量化通则国际发展历程和现状国际标准化组织国际标准化组织(ISO)共发布1100多项相关技术标准，包括节能能效、可再生能源等领域，其中与碳排放相关的共有13项，主要包括温室气体管理、碳足迹、化技术委员会IEC/TC111第17工作组开发新标准IEC63372:《电子电气(EE)产品、服务和系统的GHG排放量、减排量和可避免排放量的量化及交流——原中国电力科学研究腕中国电力科学研究腕国家发展和改革委员会于2013年10月、2014年12月和2015年7月分三批共发布了24个行业企业的温室气体排放核算方法与报告指南，其中16项转化为标准。我国碳达峰碳中和标准化体系正在逐步建立，但在碳排放管理、碳足迹、碳市场等重要碳排放标准方面仍严重缺失。双碳目标背景下，钢铁等重点排放行业已逐步开展双碳标准体系布局，国家电网公司、南方电网、中电联标准化组织也已逐步开展标准化体系建设工作，推动能源电力行业转型升级和高质量发展。国家发展改革委办公厅关于印发首批10个行业企业温室气体排放核算方法与报告指南(试行)的通知图1、《中国发电企业温室气体排放核算方法与报告指南(试行)》图2、《中国电网企业温室气体排放核算方法与报告指南(试行)》2四图图2题隙2四图图2题5.《中国申解铝牛产企业温室气体排放核算方法6、《中国镁冶炼企业温室气体排放核算方法与报四7、《中国平板玻璃生产企业温室气体排放核算方四四四四四图1、《中国石油和天然气生产企业温室气体排放四8、《中国水混生产企业温室气体排放核算方法与图2、《中国石油化工企业温室气体排放核算方法四8、《陆上交通运输企业温室气体放核算方法与报告指南(试行)》8、《中国水混生产企业温室气体排放核算方法与图9、《中国陶盗生产企业温室气体排放核算方法与10、《中国民航企业温室气体排放核算方法与报i四3、《中国独立焦化企业温室气体排放核算方法四9、《中国陶盗生产企业温室气体排放核算方法与10、《中国民航企业温室气体排放核算方法与报i四4.《中国煤炭生产企业温室气体排放核算方法M10、《工业其他行业企业温室气体排放核算方法与报告指南(试行)》生态产品价值实现用能权交易碳交易绿色金融生态产品价值实现用能权交易碳交易绿色金融碳捕集利用与封存碳汇协同降碳生产和服务过程减排化石能源清洁利用新能源与可再生能源新型电力系统节能低碳管理及评价碳核算核查基础>>国网公司相关工作以《“碳达峰、碳中和”标准体系建设指南(2022版)》为依据，中国电科院支撑国网公司开展电力低碳领域“十四五”标准布局，编制《“十四五”新型电力系统电力低碳领域技术标准专项规划》,形成了涵盖“5个技术方向、15个标准系列、28项具体标准”的电力低碳技术标准体系框架。支撑国网公司成立电力低碳技术标准专题工作组，承担秘书处工作。电网企业碳排放权交易电网企业碳排放权交易球金融电网企业碳资产管理低碳园区评价低碳项目评价电网企业低碳评价电工装备产品碳足迹评价新型储能碳减排贡献评估替代六氟化硫措施减排责献非化石能源替代减排贡献评估电力工程项目碳排放核算电力碳排放监测电力系统碳排放核算电力碳排放基础数据要求电力低碳管理要求基础通用碳排放量化碳减排评估低碳评价碳市场国家电网有限公司文件国家电网国家电网文件进行了修订。2011年12月30日发布GB/T19963-2011;2012年12月31日发布GB/T19964-2012。国家电网国家电网口中国新能源相关的并网标准修订(陆上风电、海上风电、光伏电站)。中华人民共和国国家标准中华人民共和国国家标准口风电场应能调节有功输出，参与电网一次调频。√有功调频系数K₆应在5~20范围内，推荐为20。