電力系統的案例
新型電力系統建設下電力多元化服務發展機遇分析
文 | 封紅麗
隨著大規模集中式、分布式新能源逐步接入，電力系統在供需平衡、清潔能源消納等方面面臨重大挑戰。改變以火電為主的傳統電力系統運行方式，主動構建適應新能源占比逐漸提高的新型電力系統，是“雙碳”戰略目標指引下實現能源電力領域綠色低碳轉型的必由之路。
發展綜合服務是支撐新型電力系統構建的重要舉措。綜合能源服務可以在多能協同互補、分布式能源開發利用、微電網建設應用等方面發揮積極作用，推動源網荷儲協同互動，提高終端電氣化及能效水平，是加快能源產業數字化、智能化轉型的重要路徑，是提升能源系統效率和可再生能源比重的重要手段，有利于電力系統安全高效運行。
市場環境變化
在新型電力系統建設背景下將面臨很多新的環境變化，主要涉及政策、市場、技術、用戶端變化。
一是政策趨勢變化：低碳化成為必然趨勢。《“十四五”可再生能源發展規劃》提出，“十四五”期間可再生能源在一次能源消費量增量中占比超過50%，可再生能源發電量增量占比超過50%的目標。這意味著可再生能源將成為能源消費增量主體，必然要求推動構建新型的電力系統，這為綜合能源服務開展多能互補、源網荷儲一體化提供了新的商機。
二是市場變化：全國統一電力市場體系建設提速。這將打破跨省跨區交易壁壘，現貨市場、綠電交易將迎發展新機遇，為綜合能源服務發展開拓了新的市場。
三是技術變化：數字技術與能源技術深度融合。根據《“十四五”數字經濟發展規劃》，到2025年，數字經濟核心產業增加值占國內生產總值比重達到10%。數字化與能源技術融合，成為今后綜合能源服務業務的重點拓展方向。
四是用戶需求變化：從“以生產為中心”向“以用戶為中心”轉變。
展開 “拉閘限電”與新型電力系統仿真技術
新型電力系統帶來仿真模式變革
基于基波的仿真模式已無法滿足新型電力系統仿真精度的要求，需要在更寬的頻帶范圍開展仿真，由此為數字仿真帶來極大的計算量，而這已大大超出傳統依托單機系統進行非實時計算的仿真軟件能力。而新型電力系統實時仿真資源需求龐大，價格高昂，無法在電力系統各專業大規模普及推廣應用。
高性能計算機加電力電子專用仿真硬件的準實時仿真模式將能有效解決新型電力系統仿真問題，用電力電子專用仿真硬件來提升電力電子設備的仿真規模、效率和精度，用超級計算機來模擬傳統電力元件，匯集多電力電子仿真硬件數據，實現新型電力系統的高效、高精度仿真。
新型電力系統仿真的技術門檻、維護成本均較高，傳統的單機仿真模式已不能完全適應新型電力系統仿真的需求，云端仿真模式易多用戶共享的特點將得到越來越多的應用。
新型電力系統帶來仿真技術變革
新型電力系統中新能源受自然條件影響的特點，電力系統仿真不僅要考慮電力設備影響，還需要考慮風、光、溫度等自然環境因素影響，這將使電力系統仿真從單一的電學領域向空氣動力學、結構力學等多個專業領域發展，大規模多專業領域聯合仿真將極大地提升仿真的復雜度和難度，這是前所未有的挑戰，仿真技術需要在此基礎上，推進多專業領域模型和聯合仿真機制的突破和變革。
新型電力系統設備更加多元，不同類型設備仿真時間尺度差別較大，多時間尺度設備聯合仿真需要配置大量數據交換接口，而多端口、高帶寬、低延時、高精度的數據交換技術亟待突破，以滿足新型電力系統仿真需求。
新型電力系統帶來仿真應用場景變革
新型電力系統仿真需求更加多樣化，不再局限于規劃設計、生產支持、教育培訓等方面，網絡信息安全的測試、智能技術的培育也同樣需要應用到仿真系統。
展開 新能源電力系統生產模擬關鍵技術及應用
新能源電力系統生產模擬關鍵技術及應用
(中國電力科學研究院新能源研究中心)
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研究背景
在“雙碳”目標和新型電力系統建設背景下，預計到2030年，我國新能源裝機容量將超過12億千瓦。新能源“大裝機、小出力”的特點給電力系統的電力電量平衡帶來巨大挑戰，電力系統面臨“保供電”和“保消納”雙重壓力。年/月中長期電力電量平衡量化分析是電力系統規劃和優化運行的基礎，對電力保供和新能源消納至關重要。
新能源電力系統生產模擬是科學量化分析電力電量平衡的有效方法。它通過建立“源-網-荷-儲”運行模擬模型，開展長時間尺度時序運行仿真，優化各類電源開機及發電、線路交換功率等，是合理安排新能源發展規模、布局和時序，優化電力系統運行方式的重要手段。傳統的電力系統生產模擬未考慮新能源出力的隨機波動特性和電力系統運行的時序性，難以準確模擬新能源電力系統的運行，亟需開展新能源電力系統年/月時序生產模擬技術攻關。
依托國家和國家電網公司科技項目，國家科技重點領域創新團隊“新能源發電調度運行技術創新團隊”歷時10年，采用“基礎研究、技術攻關、系統研發、應用推廣”的技術路線，研發了新能源電力系統生產模擬軟件（REPS）和國-網-省新能源消納能力協同計算平臺，實現了新能源電力系統中長期電力電量平衡量化分析，為我國新能源相關政策的制定和實施提供了重要依據。
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論文所解決的問題及意義
（1）新能源中長期電量預測與時間序列建模
開展新能源電力系統生產模擬需要預測新能源中長期電量，并構建符合新能源運行特性的出力時間序列。
展開 新型電力系統需要什么樣的電網體制
論電網體制改革與新型電力系統構建的關系
作者：吳安平
新型電力系統是對傳統電力系統近乎顛覆性的重塑，構建新型電力系統不可能在現有電網體制下順利進行。2021年3月中央財經委員會第九次會議確定將“構建以新能源為主體的新型電力系統”作為國家發展戰略的同時，提出繼續“深化電力體制改革”的要求，其中無疑包含電網體制改革。緊接著2021年10中央下發的《關于完整準確全面貫徹新發展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》明確將“推進電網體制改革”寫入文件。
新型電力系統構建需要電網體制改革為其清除障礙和提供保障，這一認識從理論上講沒有疑問，但在實踐中并沒有引起足夠重視。近期國家發展改革委和能源局密集下發的有關“十四五”現代能源體系和可再生能源發展規劃以及一系列促進能源低碳綠色轉型和“雙碳目標”落地的文件中，制定和出臺了很多新的政策和措施，但遺憾的是對如何“推進電網體制改革”只是泛泛一提沒有給出具體方案。
本文從學術研究的角度，在能源低碳綠色轉型和構建新型電力系統成為國家戰略的背景下，研究電網體制改革與新型電力系統構建的關系，探討應當建立怎樣的電網體制才能與新型電力系統相適應的問題。基本思路是從把握新型電力系統基本特征和發展趨勢入手，研究電網體制改革的深層次原因和現實必要性，回顧電網體制改革走過的歷程和帶來的啟示，重點闡述電網體制改革的兩項任務（建設區域電網和輸配分開）對構建新型電力系統的意義，以存在問題和改革目標為導向，提出以“區域電網+輸配分開”替代“超級壟斷+輸配合一”的電網體制改革建議方案。
由于電力體制改革是一個系統工程，包括電網體制改革在內的各項任務相互關聯，具有相輔相成關系，因此本文還對電力規劃體制改革、電網 調度體制和調度原則調整、配電網微平衡市場建設等問題進行探討并提出相關建議。
展開 
以新能源為主體的新型電力系統特點
而在高比新能源電力系統中，由于在源端和荷端存在較大的不確定性，電力系統運行的 “邊界條件 ”將更加多樣化。輸電網的聯絡線潮流可能跟隨新能源的出力波動而大幅變動(甚至雙向流動)，配電網的分布式新能源與虛擬電廠也會改變電力潮流。
2、從機電裝備主導向電力電子裝備主導的演變
新能源的并網、傳輸和消納在源 -網-荷端引入了更多電力電子裝備，電力系統呈現顯著的電力電子化趨勢問題。因此，電力系統基本特性將由旋轉電機主導的機電穩態過程為主演變為電力電子裝備的電磁暫態過程為主。現有火電、水電等傳統機組采用同步電機，具有較強的機械慣性，因此，電力系統具有較大的時間常數(秒 -分鐘級)，系統頻率以工頻(五十赫茲)為主。而電力電子裝置具有低慣性、低短路容量、弱抗擾性和多時間尺度響應特性，導致電力電子化電力系統時間常數更小(毫秒級)、頻域更寬(幾百赫茲)、安全域更復雜。在多種擾動情形下系統的機電暫態和電磁振蕩等多重因素交互影響，例如，目前新能源基地出現的暫態電壓支撐不足、風電機組并網的高 /低電壓穿越停機脫網、寬頻振蕩、多饋入直流換相失敗等都 是電力電子化系統的具體表現。
3、從單一電力系統向綜合能源系統演變
能源互聯網需要建設以新能源電力系統為基礎，與天然氣、交通、建筑等多個領域互聯互通的綜合能源網絡。因此，現有的電力系統將與熱力管網、天然氣管網、交通網絡進行互聯互通，構成綜合能源系統。而且，天然氣與氫能源的儲備與傳輸將與電力系統深度融合，發揮重要的調峰作用。
(二)現有電力系統技術體系的不足
在現有技術條件下，新能源出力不確定性強，具有隨機性、波動性、反調峰特點， “極熱無風 ”、“晚峰無光 ”、 “大裝機、小電量 ”成為行業弊端。
展開 李健：新型電力系統戰略規劃必須加強統籌協調
能源轉型步伐加快，新型電力系統亟待構建。然而，構建新型電力系統是一個長期、復雜的過程，產業如何立足未來，統籌謀劃？作為國家電網有限公司智庫建設的主體單位，以及該公司系統內唯一從事軟科學研究的科研機構，國網能源研究院有限公司（以下簡稱“國網能源院”）主要承擔理論創新、戰略創新和管理創新的研究職責，為國家電網公司戰略決策和運營管理提供智力支撐。為了解目前我國構建新型電力系統的頂層規劃和設計等方面的新情況，本報記者近日專訪了國網能源院總工程師李健。
未來電力系統將呈多主體特征
中國能源報：在碳達峰碳中和目標下，新型電力系統設計規劃過程中最主要的任務是什么？
李健：在社會經濟快速發展的大背景下，我國對電力的需求仍保持較快增長。碳達峰碳中和目標要求我國在保證所需電量供應的同時，不斷提升可再生能源電力消納能力及使用比例，這是電力行業未來規劃的重心。交通、工業、建筑、居民生活等領域都需要向清潔電力轉型，這也是“實現‘雙碳’目標‘能源是主戰場，電力是主力軍’的主要原因。
由于新能源具有低抗擾性與弱支撐性，要構建新型電力系統，需統籌電力保供和能源轉型，堅持“常規電源保供應、新能源調結構”，推進煤電與新能源優化組合，不斷提升系統平衡調節能力，在確保供應前提下推動清潔能源大規模開發利用。
展開 新型電力系統中，特高壓該如何定位？
核心閱讀
對于特高壓在新型電力系統中的定位，存在兩種截然不同的觀點。一種觀點認為，特高壓將會成為新型電力系統中的能源主要運輸通道，特別是直流特高壓將在新型電力系統中發揮重要作用。另一種觀點則認為，新型電力系統將從過去“電網中心論”的視角轉換為“市場中心論”視角，新型電力系統不等同于大規模特高壓/超高壓+大規模集中式可再生能源的電力系統。
近日，中電聯發布2021年一季度全國電力供需形勢分析預測報告稱，預計到今年底，全國非化石能源發電裝機規模及比重將有望首次超過煤電。中電聯數據顯示，今年第一季度，全國全口徑非化石能源發電裝機容量10.0億千瓦，占總裝機容量的比重為44.9%；全口徑煤電裝機容量10.9億千瓦，占總裝機容量比重進一步降至48.8%。
有專家表示，未來，“光伏、風電等新能源+儲能+特高壓輸電+電動智能汽車”的能源閉環將取代“黑色系化石燃料+遠洋運輸（本地開采）+火力發電+內燃機汽車”的能源閉環。那么，在新型電力系統中，特高壓又該如何扮演好自己的角色？
特高壓在新型電力系統中定位待明晰
記者采訪發現，對于特高壓在新型電力系統中的定位，存在兩種截然不同的觀點。一種觀點認為，特高壓將會成為新型電力系統中的能源主要運輸通道，特別是直流特高壓將在新型電力系統中發揮重要作用。
展開 碳視角下的中國新型電力系統
雙碳目標下，電力行業低碳化發展成為國家的重大需求與關鍵抓手，需要構建安全-經濟-低碳的新型電力系統，破解“不可能三角”難題。
電力行業低碳轉型，迎來前所未有的機遇，也面臨嚴峻的困難挑戰。從機遇看，面向碳中和目標，未來將構建以新型電力系統為核心的清潔能源體系，電力消費需求將翻一番，從8萬億度電增長到16萬億度電，終端電氣化率將顯著提升至70%以上；電力供給側，非化石能源引來前所未有的發展機遇，風電光伏將增長10倍以上。當然，構建新型電力系統不是一蹴而就，目前，世界上沒有一個國家級電力系統能夠獨立實現碳中和，建設碳中和的新型電力系統是從0到1的突破。
“與其他能源形式相比，電力系統是發-輸-配-用統一調配、實時平衡的復雜大系統。從碳視角下，雖然碳排放主要發生在發電側，但碳排放的轉移、消費將隨著能源電力的流動，貫穿源-網-荷各個環節。面向雙碳目標，需要‘全局統籌’的碳中和戰略，‘反向尋優’的碳規劃技術，以及“電碳耦合”的碳評估體系。”
新型電力系統
新型電力系統概念圖
新型電力系統是以新能源為供給主體、以確保能源電力安全為基本前提、以滿足經濟社會發展電力需求為首要目標，以堅強智能電網為樞紐平臺，以源網荷儲互動與多能互補為支撐，具有清潔低碳、安全可控、靈活高效、智能友好、開放互動基本特征的電力系統。這是當前最火最熱的詞，來源于國家的號召。
2021年3月15日，中央財經委員會第九次會議中指出，“十四五”是碳達峰的關鍵期、窗口期，要構建清潔、低碳、安全、高效的能源體系，深化電力體制改革，構建以新能源為主體的新型電力系統。
展開 業內探尋新型電力系統調節新路徑
電力系統體制機制的變革亟待推動，同時，虛擬電廠雖然在新型電力系統構建中具有重要價值，但其在相關配套政策、市場機制以及技術要求等方面均還有待完善，要跳出固有思路，從更高維度來看待新型電力系統的建設。
“目前，電力系統正在經歷著電源端清潔化、用戶端電氣化、電網側智能化的轉型，需求側資源的潛力和價值尚待進一步挖掘，其作用也從傳統的削峰減少需求，擴展到靈活調節電力負荷、促進新能源消納。”記者在近日召開的“新型電力系統沙龍”上了解到，當前，國內需求側響應仍處于發展初期，新型電力系統需求側資源的發展已是必然趨勢，
與會專家提出，上述背景下，電力系統體制機制的變革亟待推動，同時，虛擬電廠雖然在新型電力系統構建中具有重要價值，但其在相關配套政策、市場機制以及技術要求等方面均還有待完善，要跳出固有思路，從更高維度來看待新型電力系統的建設。
挖掘需求側資源潛力是必然趨勢
自然資源保護協會清潔電力高級顧問王萬興介紹，從最初的負荷控制、可中斷負荷，到后來出現的需求響應、分布式、儲能、虛擬電廠，需求側的內涵和表述都有了變化，但都可以界定為需求側資源。
記者了解到，國際上早期在推動需求側管理方面有三種模式。其一是政府主導模式，由政府拿出資金補貼需求響應工作的開展；第二種是電力公司主導模式，由電力公司出資購買需求響應服務；第三種是第三方管理模式，由社會資本成立服務公司，聚合用戶參與需求響應項目。
“我國已經到了波動性新能源大規模接入電網的階段，全社會消納新能源的成本越來越高。
展開 高壓繼電器的作用實時監測電力系統，發揮著控制的重要作用
在電力系統中，高壓繼電器是一種至關重要的設備，它發揮著不可或缺的作用。高壓繼電器主要在高壓環境下工作，其首要任務是保護電力系統，確保設備的安全運行，防止因過載、短路等故障引起的重大事故。
一、高壓繼電器的作用
（1）保護功能：高壓繼電器能夠實時監測電力系統的運行狀態，一旦發現異常，如電流、電壓超出設定范圍，設備會立即切斷電源，防止設備受到損壞，甚至防止火災等安全事故的發生。
（2）控制功能：除了保護功能，高壓繼電器還具備控制功能。它可以按照預設的程序，自動控制電路的通斷，實現遠程控制和自動化管理，提高電力系統的運行效率。
二、高壓繼電器的應用
高壓繼電器廣泛應用于電力、化工、交通等各個領域。在電力系統中，高壓繼電器主要用于保護發電機、變壓器、輸電線路等重要設備；在化工領域，高壓繼電器主要用于控制和保護各種復雜的生產過程；在交通領域，高壓繼電器主要用于控制和保護鐵路、公路等交通設施的供電系統。
三、高壓繼電器的未來發展
隨著科技的不斷進步和電力系統的日益復雜化，高壓繼電器的性能和功能也在不斷升級和完善。未來，高壓繼電器將更加智能化、自動化，能夠更好地適應各種復雜環境和應用需求。同時，隨著環保意識的提高，高壓繼電器的節能、環保性能也將得到進一步提升。
高壓繼電器是電力系統中不可或缺的重要設備，它發揮著保護和控制的重要作用。隨著科技的發展和應用的深化，高壓繼電器的性能和功能將不斷提升和完善，為電力系統的安全、穩定運行提供更加可靠的保障。讓期待高壓繼電器在未來能夠發揮出更大的潛力，為人類的生產和生活提供更加優質的服務。
文章來源：https://www.zhboyang.com/news/xydt/5710.html
展開 電力系統基礎知識
一、電力系統的構成
一個完整的電力系統由分布各地的各種類型的發電廠、升壓和降壓變電所、輸電線路及電力用戶組成，它們分別完成電能的生產、電壓變換、電能的輸配及使用。
二．電力網、電力系統和動力系統的劃分
電力網：由輸電設備、變電設備和配電設備組成的網絡。
電力系統：在電力網的基礎上加上發電設備。
動力系統：在電力系統的基礎上，把發電廠的動力部分（例如火力發電廠的鍋爐、汽輪機和水力發電廠的水庫、水輪機以及核動力發電廠的反應堆等）包含在內的系統。
三．電力系統運行的特點
一是經濟總量大。目前，我國電力行業的資產規模已超過2萬多億，占整個國有資產總量的四分之一，電力生產直接影響著國民經濟的健康發展。
二是同時性，電能不能大量存儲，各環節組成的統一整體不可分割，過渡過程非常迅速，瞬間生產的電力必須等于瞬間取用的電力，所以電力生產的的發電、輸電、配電到用戶的每一環節都非常重要。
三是集中性，電力生產是高度集中、統一的，無論多少個發電廠、供電公司，電網必須統一調度、統一管理標準，統一管理辦法;安全生產，組織紀律，職業品德等都有嚴格的要求。
四是適用性，電力行業的服務對象是全方位的，涉及到全社會所有人群，電能質量、電價水平與廣大電力用戶的利益密切相關。
五是先行性，國民經濟發展電力必須先行。
四、電力系統的額定電壓
電網電壓是有等級的，電網的額定電壓等級是根據國民經濟發展的需要、技術經濟的合理性以及電氣設備的制造水平等因素，經全面分析論證，由國家統一制定和頒布的。
我們國家電力系統的電壓等級有220/380V、3 kV、6 kV、10 kV、20 kV、35 kV、66 kV、110 kV、220 kV、330 kV、500 kV。
展開 
[可靠性軟件介紹]電力系統可靠性分析軟件REBULK
軟件的成功研制為我國電力工業發展作出了積極貢獻。
REBULK分析軟件自行生成電力系統拓撲結構，自動檢查原始數據錯誤，基于Windows操作系統編程，具有友好的用戶界面，可以利用鼠標和鍵盤由界面輸入和修改原始數據，并通過表格和圖形查看計算結果。
分享 | 新型電力系統藍圖
（來源《電力系統自動化》，作者：魯宗相，版權歸原作者）
電力系統設備編號原則
一、電力系統設備均應統一編號，屬南方電網電力調度控制中心（簡稱總調）調度管轄范圍的設備，由總調負責命名和編號；屬省電力調度控制中心（簡稱中調）調度管轄范圍的設備，由中調負責命名和編號；屬東莞地調調度管轄范圍的設備，由東莞地調負責命名和編號。
二、500千伏設備包括500千伏變電站內所有設備，按《中國南方電網 調度管理暫行規定》和《廣東電力系統調度規程(修訂)》的規定進行編號。
三、220千伏設備按《廣東電力系統調度規程(修訂)》的規定進行編號。
四、東莞電力系統110千伏及以下設備實行雙重稱號，即由代碼編號（以下簡稱編號）和設備名稱兩部分組成。
五、110千伏及以下設備調度命名及編號原則
（一）發電機、變壓器的稱號采用順序號和設備簡稱組成，分別為×號機（#×F），×號變（#×B）。
（二）110千伏及以下線路調度命名及編號
1．線路的命名以該線路兩端廠（站）名稱的簡稱命名，如果兩端廠（站）有相同多回線路則用甲、乙、丙、丁……等來區別。對于多端線路中的分支線路以主干線路名稱加本端廠（站）名稱的簡稱來命名。非10千伏配電線路不采用編號。
2．10千伏配電線路的命名以該線路供電的某一用戶名稱或某一地理區域名稱的簡稱命名，其編號用字母“F”與向該線路供電的變電站的開關順序號組成。
（三）母線稱號
正母線的稱號為1號、2號、5號、6號母線（1M、2M、5M、6M），旁路母線稱號為3號母線（3M）。
展開 《電力電子和電力拖動控制系統的MATLAB仿真》
【基本信息】 ISBN：7111180429 265 尺寸：小16開 印張：8.625 字數：333000 印次：1 印刷時間：2006/01/01 用紙：膠版紙 版次：1
【內容提要】
本書介紹了MATLAB及其圖形仿真界面SIMULINK的應用基礎知識，詳細介紹了SIMULINK模型庫的電力電子和電機模塊的功能和使用，并通過大量實例介紹了電力電子電路和交直流調速系統的仿真方法和技巧。
本書可以作為高等校電力電子技術和電力拖動自動控制系統類課程的教學輔助或等候課教材，也可供相關專業研究生和工程技術人員學習與參與。
【目錄】
前言
第1章 MATLAB基礎
1.1 MATLAB介紹
1.2 MATLAB的安裝和啟動
1.3 MATLAB環境
1.4 MATLAB的計算基礎
1.5 MATLAB程序設計基礎
1.6 MATLAB常用的其他命令
1.7 MATLAB的繪圖功能
1.8 電力電子電路波形圖的繪制
第2章 SIMULINK環境和模型庫
2.1 系統仿真環境
2.2 SIMULINK模型庫中的模塊
2.3 電力系統模型庫
第3章 電力電子器件模型
3.1 二極管模型
3.2 晶閘管模型
3.3 可關斷晶閘管模型
3.4 電力場效應晶體管模型
3.5 絕緣柵雙極型晶體管模型
3.6 理想開關模型
3.7 三相橋式整流電路模型
3.8 多功能橋式電路模型
3.9 驅動模型
第4章 變壓器和電動機模型
……
第5章 電力電子變流電路的仿真
第6章 直流調速系統的仿真
第7章 交流調速系統的仿真
第8章 提高功率因數的電力變流電路仿真
參考文獻
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