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以“新”鑄型，電力未來(lái)正來(lái)

風(fēng)起大海之濱，日照戈壁大漠。從東部海濱的海風(fēng)長(zhǎng)廊到西部廣袤的“沙戈荒”基地，一臺(tái)臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)成排矗立，巨大葉片迎風(fēng)晝夜旋轉(zhuǎn)；一個(gè)個(gè)太陽(yáng)能光伏板矩陣，在陽(yáng)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(cè)難、穩(wěn)定性差等問(wèn)題，大數(shù)據(jù)、衛(wèi)星、無(wú)人機(jī)、地面機(jī)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(guó)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(wú)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(guó)首個(gè)“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(lái)源。2025年，“寧電入湘”工程正式建成投運(yùn)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(jìn)步和對(duì)新能源的深入探索，這些看似貧瘠的土地被發(fā)現(xiàn)蘊(yùn)藏著巨大的能源潛力。豐富的太陽(yáng)能和風(fēng)能資源，成為新能源開(kāi)發(fā)的寶藏，一個(gè)個(gè)超級(jí)新能源大基地正在火熱建設(shè)。

旋轉(zhuǎn)的大風(fēng)車(chē)、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(dòng)的生動(dòng)畫(huà)面。

我國(guó)在內(nèi)蒙古、青海、甘肅、寧夏、新疆等18個(gè)?。▍^(qū)）及新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)，統(tǒng)籌安排了第一批“沙戈荒”大型風(fēng)電光伏基地項(xiàng)目50個(gè)、裝機(jī)9736萬(wàn)千瓦。截至2024年年底，第一批基地建成9199萬(wàn)千瓦，投產(chǎn)9079萬(wàn)千瓦。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2024年年底，國(guó)家電網(wǎng)新能源累計(jì)并網(wǎng)裝機(jī)達(dá)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(guó)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(dòng)“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(jì)建成38項(xiàng)特高壓工程，跨省跨區(qū)輸電能力超過(guò)3.4億千瓦。

中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)預(yù)測(cè)，2025年年底我國(guó)煤電裝機(jī)占比將降至33%，其中風(fēng)電和太陽(yáng)能發(fā)電合計(jì)裝機(jī)規(guī)模將首次超過(guò)火電，標(biāo)志著能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型進(jìn)入新階段。這一轉(zhuǎn)型得益于政策推動(dòng)與技術(shù)迭代的雙重驅(qū)動(dòng)。

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(jìn)行深度融合，“風(fēng)光水火儲(chǔ)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(jìn)策略逐步形成。

馴化綠電匯集遠(yuǎn)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(lái)”電能滿格停不下來(lái)，陰天無(wú)風(fēng)時(shí)則動(dòng)能缺失。清潔能源功率的劇烈波動(dòng)、隨機(jī)性和間歇性挑戰(zhàn)著電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)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(jī)成群結(jié)隊(duì)矗立，一旁是一排排追光發(fā)電的光伏板。世界上第一個(gè)集“風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電、儲(chǔ)能系統(tǒng)、智能輸電”于一體的國(guó)家風(fēng)光儲(chǔ)輸示范工程就坐落在這里。該工程通過(guò)風(fēng)、光、儲(chǔ)多組態(tài)聯(lián)合運(yùn)行模式，將張北新能源基地、承德豐寧儲(chǔ)能基地等與北京負(fù)荷中心相連，連接起壩上上百家風(fēng)電場(chǎng)、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(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。依靠自主創(chuàng)新，該工程突破了運(yùn)行可靠性低等三大世界級(jí)技術(shù)難題，創(chuàng)造了12項(xiàng)“世界第一”。

在“雙碳”進(jìn)程中，抽水蓄能技術(shù)被賦予了新的重任。它的原理非常簡(jiǎn)單，在山上、山下建設(shè)兩個(gè)水庫(kù)，用電低谷時(shí)，用富余的新能源電力將山下的水抽到上游水庫(kù)儲(chǔ)存起來(lái)，在用電高峰時(shí)放水發(fā)電，使電能在時(shí)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(shí)，抽水蓄能之外的新型儲(chǔ)能也正迎來(lái)大發(fā)展。有業(yè)內(nèi)人士對(duì)此用“忽如一夜春風(fēng)來(lái)，千樹(shù)萬(wàn)樹(shù)梨花開(kāi)”來(lái)形容。日前，工業(yè)和信息化部等八部門(mén)正式印發(fā)《新型儲(chǔ)能制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展行動(dòng)方案》，標(biāo)志著我國(guó)新型儲(chǔ)能制造業(yè)進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展階段。截至2024年年底，全國(guó)已建成投運(yùn)新型儲(chǔ)能項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)規(guī)模達(dá)7376萬(wàn)千瓦/1.68億千瓦時(shí)，約為“十三五”末的20倍，較2023年年底增長(zhǎng)超過(guò)130%。

智能調(diào)度穩(wěn)供保需

“儲(chǔ)能+新能源”的良性互動(dòng)為新能源消納提供了有力保障，但如何進(jìn)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(yùn)而生。

1月14日，我國(guó)首個(gè)百萬(wàn)千瓦級(jí)居民虛擬電廠在江蘇啟動(dòng)建設(shè)，依托江蘇新型電力負(fù)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(cè)到用電可能緊張時(shí)，電力部門(mén)利用軟件給居民手機(jī)上發(fā)送邀約，鼓勵(lì)居民主動(dòng)調(diào)節(jié)大功率智能家電的溫度，減少用電，從中獲得電費(fèi)獎(jiǎng)勵(lì)。此舉將提升新能源發(fā)電的使用效率。據(jù)電力部門(mén)測(cè)算，空調(diào)每變化1℃，能夠調(diào)節(jié)負(fù)荷約0.06千瓦。聚沙成塔，江蘇近4300萬(wàn)居民空調(diào)都調(diào)節(jié)1攝氏度，就可以讓出近260萬(wàn)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(lái)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(guò)智能化技術(shù)和軟件平臺(tái)，將分散的能源資源（如太陽(yáng)能光伏、風(fēng)力發(fā)電、生物質(zhì)能、地?zé)崮?、?chǔ)能系統(tǒng)等）整合起來(lái)，形成一個(gè)虛擬的集中能源系統(tǒng)。通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、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。

新型電力系統(tǒng)發(fā)展進(jìn)程中，電動(dòng)汽車(chē)、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(fù)荷”，而是成了“電源”、成了能夠主動(dòng)參與電力供需平衡的“需求側(cè)資源”。

中國(guó)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(bǔ)、源網(wǎng)協(xié)同、供需互動(dòng)、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(zhǎng)以及能源革命的不斷深化，對(duì)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(qiáng)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(shí)45分，國(guó)網(wǎng)湖南長(zhǎng)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(cè)到10千伏荷塘變電站金星一回線路負(fù)荷快速增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)15分鐘后出現(xiàn)過(guò)載，為保障供電可靠性和設(shè)備安全，已為您推薦負(fù)荷轉(zhuǎn)供方案，請(qǐng)確認(rèn)。”收到提示后，陳明迅速根據(jù)“光明”推薦的方案執(zhí)行調(diào)度操作，僅用時(shí)約1分鐘，便成功消除了該線路的重過(guò)載風(fēng)險(xiǎn)。

“光明”是國(guó)網(wǎng)長(zhǎng)沙供電公司自主開(kāi)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(guó)網(wǎng)長(zhǎng)沙供電公司“上崗”。自2024年迎峰度冬以來(lái)，國(guó)網(wǎng)長(zhǎng)沙供電公司依據(jù)“光明”生成的方案，提前對(duì)14條線路的運(yùn)行方式進(jìn)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(guó)家電網(wǎng)公司大力開(kāi)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(jí)公司的統(tǒng)一開(kāi)放人工智能技術(shù)創(chuàng)新平臺(tái)，推動(dòng)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(duì)能源轉(zhuǎn)型挑戰(zhàn)、破解新型電力系統(tǒng)源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)同難題的關(guān)鍵舉措。

專家觀點(diǎn)

以科技之力制度之智推動(dòng)能源轉(zhuǎn)型

21世紀(jì)以來(lái)，全球面臨的氣候變化和能源安全的雙重挑戰(zhàn)愈發(fā)嚴(yán)重，事關(guān)全人類未來(lái)生存和發(fā)展，各國(guó)都在不斷尋找化解挑戰(zhàn)的最優(yōu)方案。黨的十八大以來(lái)，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(yùn)共同體和實(shí)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(zhēng)于2030年前達(dá)到碳排放峰值、努力爭(zhēng)取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和的莊嚴(yán)承諾。

當(dāng)前，能源利用形式正在快速?gòu)奶济芗突剂舷虻吞?、可再生能源過(guò)渡。在我國(guó)，能源活動(dòng)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(duì)氣候危機(jī)、實(shí)現(xiàn)減碳的“關(guān)鍵戰(zhàn)場(chǎng)”。

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(jì)社會(huì)發(fā)展電力需求為首要目標(biāo)，以新型電網(wǎng)為樞紐平臺(tái)，以源網(wǎng)荷儲(chǔ)互動(dòng)與多能互補(bǔ)為支撐，具備清潔低碳、安全充裕、經(jīng)濟(jì)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(guó)風(fēng)光資源富集區(qū)和負(fù)荷中心呈逆向分布。目前，我國(guó)不斷提升“西電東送”“北電南供”和跨省跨區(qū)電力互濟(jì)能力，實(shí)現(xiàn)了能源資源大范圍優(yōu)化調(diào)配。與此同時(shí)，新型儲(chǔ)能技術(shù)的快速發(fā)展提升了系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力，增強(qiáng)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(shí)現(xiàn)“兩個(gè)轉(zhuǎn)變”。一是從“源隨荷動(dòng)”到“源荷互動(dòng)”。在新型電力系統(tǒng)中，電能不再是單向流動(dòng)，虛擬電廠、電動(dòng)汽車(chē)、可中斷負(fù)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(yáng)配電網(wǎng)負(fù)荷“精準(zhǔn)畫(huà)像”系統(tǒng)，聚合分布式光伏與電動(dòng)汽車(chē)資源，形成200萬(wàn)千瓦可調(diào)節(jié)負(fù)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(dòng)配網(wǎng)側(cè)分布式新能源“光儲(chǔ)充一體化”“共享儲(chǔ)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(yùn)行調(diào)節(jié)，推動(dòng)分布式光伏健康有序發(fā)展。國(guó)家能源局最新數(shù)據(jù)顯示，截至2024年年底，我國(guó)分布式光伏發(fā)電累計(jì)裝機(jī)達(dá)3.7億千瓦，是2013年年底的121倍，占全部光伏發(fā)電裝機(jī)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(shí)，占光伏發(fā)電量的41%。

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

從技術(shù)突破來(lái)看，我國(guó)輸變電技術(shù)領(lǐng)先世界是從特高壓工程建設(shè)投運(yùn)開(kāi)始的，新型電力系統(tǒng)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)了從特高壓“主動(dòng)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(yùn)維裝上“千里眼”。如2022年江蘇電網(wǎng)無(wú)人機(jī)自動(dòng)巡檢作業(yè)量超過(guò)52萬(wàn)架次，提前發(fā)現(xiàn)、消除輸電鐵塔缺陷及通道隱患4.2萬(wàn)處，缺陷發(fā)現(xiàn)效率大大提升，由此節(jié)約運(yùn)維成本約2億元。

從機(jī)制創(chuàng)新來(lái)看，應(yīng)推動(dòng)市場(chǎng)與政策“雙輪驅(qū)動(dòng)”。新型電力市場(chǎng)當(dāng)前正處于多點(diǎn)突破的高速發(fā)展上升期，國(guó)內(nèi)電網(wǎng)與發(fā)電企業(yè)協(xié)同攻堅(jiān)。市場(chǎng)方面，全國(guó)統(tǒng)一電力市場(chǎng)加快建設(shè)，國(guó)家電網(wǎng)公司省間電力現(xiàn)貨市場(chǎng)轉(zhuǎn)入正式運(yùn)行，中長(zhǎng)期市場(chǎng)連續(xù)開(kāi)市，輔助服務(wù)市場(chǎng)基本實(shí)現(xiàn)全覆蓋，市場(chǎng)化交易規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大。政策方面，適應(yīng)新能源參與的市場(chǎng)交易機(jī)制持續(xù)健全，綠電綠證交易市場(chǎng)持續(xù)完善，電碳價(jià)格傳導(dǎo)機(jī)制逐步健全。國(guó)家電網(wǎng)公司有效挖掘源網(wǎng)荷儲(chǔ)各環(huán)節(jié)靈活調(diào)節(jié)資源，促進(jìn)新能源高比例市場(chǎng)化消納。

新型電力系統(tǒng)的構(gòu)建過(guò)程，不僅是一場(chǎng)技術(shù)革命，更是一場(chǎng)關(guān)乎人類命運(yùn)的能源“長(zhǎng)征”。從西藏阿里“光伏+儲(chǔ)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(chē)下鄉(xiāng)，到哈爾濱亞冬會(huì)實(shí)現(xiàn)100%綠電供應(yīng)，這場(chǎng)能源革命正在讓“用上電”升級(jí)為“用好電”。中國(guó)正以科技之力、制度之智，書(shū)寫(xiě)著綠色能源的未來(lái)。

（作者周勤勇，系中國(guó)電力科學(xué)研究院電力系統(tǒng)研究所所長(zhǎng)）

現(xiàn)場(chǎng)目擊

撲面而來(lái)“零碳風(fēng)”

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

汽笛聲聲中，輪渡緩慢靠岸。陽(yáng)光橙、森林綠、天空藍(lán)……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(guò)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(gè)“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(chǎng)景綠電示范項(xiàng)目的一個(gè)縮影。除此之外，島上還藏著風(fēng)光互補(bǔ)的路燈、喇叭花造型的風(fēng)機(jī)、光能地磚，它們各顯神通，為海島傳送綠色動(dòng)能。

從碼頭出來(lái)，游客騎著共享自行車(chē)、電單車(chē)徜徉碧海藍(lán)天間。自從有了電動(dòng)汽車(chē)“三公里充電圈”，島上公交、旅游觀光接待車(chē)全部實(shí)現(xiàn)電動(dòng)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(jìn)行了廚房電氣化改造，“全電烹飪”成為新潮流。隨著“風(fēng)光儲(chǔ)充”微電網(wǎng)項(xiàng)目的落地，湄洲島還打造了“光伏+水廠”的“中水回用工程”，實(shí)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(duì)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(dòng)配網(wǎng)轉(zhuǎn)型升級(jí)為高能級(jí)配電網(wǎng)，在全國(guó)范圍內(nèi)率先投用海島級(jí)光纖差動(dòng)自愈配電網(wǎng)，能夠滿足分布式電源、微電網(wǎng)、柔性負(fù)荷接入的需要，同時(shí)實(shí)現(xiàn)故障自愈時(shí)間從秒級(jí)進(jìn)一步縮短至毫秒級(jí)。

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

（本文刊發(fā)于《光明日?qǐng)?bào)》2025年2月28日5版）

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