構建以新能源為主體的新型電力系統，是碳達峰、碳中和目標背景下黨中央對電力系統發展作出的最新重大決策。雖然構建新型電力系統是一場全方位的變革，面臨諸多挑戰，但是新型電力系統也是傳統電力系統的繼承和發展。下面針對電力系統運行與控制領域，從設備構成、系統作用、電力電量平衡、穩態控制、綜合防御、電力市場等六個方面探討二者之間的“不變”與“變”，旨在拋磚引玉。
一是新型電力系統的設備構成不變，但新能源發電、電力電子設備和柔性負荷占比發生很大變化。隨著電力系統設備構成比的變化，電力系統的安全穩定特性將發生深刻變化。源側低慣量、低短路比特征突出，安全穩定支撐能力不斷被削弱，荷側動態特性越來越復雜，網側交直流、多直流間耦合更加緊密，電力系統受擾后的穩定特性由傳統機電模式主導向機電-電磁多模式耦合交互影響演化。為了提升新型電力系統抗擾水平，保障電網安全高效運行，不僅要充分發揮新能源發電主動支撐和負荷參與靈活互動的能力，而且要構建規模化電力電子設備廣域協調控制系統。
二是大電網能源資源大范圍優化配置樞紐平臺的主體作用不變，但對其優化配置的靈活、高效能力要求將極大提高。我國能源資源自然稟賦和消費需求空間分布特征，決定了以新能源為主體的新型電力系統必然要支撐新能源電力的遠距離大規模輸送。未來隨著能源富集地區新能源深度開發和經濟發達地區用電需求持續增長，以特高壓交直流輸電為骨干網架的跨區互聯電網電力優化配置作用愈加突出，需要充分發揮各區域電力生產和消費的互補特性，實現電力在更大范圍空間、時間互濟；此外，隨著負荷中心大規模分布式新能源的開發利用和用能方式轉變，電網形態將形成大電網與微網、分布式能源系統、直流電網等多種新形態電網并存格局，負荷側不再是單純的電力消費者，也是電力生產者，需要通過以大電網樞紐平臺的多種形態電網協同互動，實現電力需求、電力生產的靈活轉換和新能源的高效消納。
三是電力電量平衡的基本要求和優化任務不變，但優化決策由確定性向考慮不確定性轉變，碳排放將作為優化目標中考慮的重要因素。傳統電力系統一次能源主要由穩定可控的煤、水等常規能源提供，超短期、短期、中長期負荷變化也在可預測范圍內，可以采用確定性優化的方法進行電力電量平衡優化決策。但新型電力系統中源荷雙側不確定性強，基于確定性進行電力電量平衡優化制定調度計劃，造成的計劃與實際的偏差難以通過實時控制進行平衡，需要考慮源荷不確定性進行電力電量平衡優化決策。此外，隨著低碳化成為電力系統運行的一項重要指標，需要量化各類電源的碳排放指標，甚至負荷的碳排放指標，將降低碳排放納入電力電量平衡優化決策目標。
四是電力系統穩態控制的定位與作用不變，但決策和控制方式將由基于當前運行狀態的實時校正控制向兼顧未來運行狀態的預測超前控制轉變。傳統電力系統源荷兩側在短時間尺度內通常變化不大，系統運行狀態的過渡相對比較平滑，通過實時監視電網頻率、電壓、聯絡線功率和輸電設備/通道功率對電網進行校正控制，可以滿足穩態控制的要求。新型電力系統中，源荷雙側功率注入與外部環境、用電意愿等因素強耦合，具有強隨機性，電力系統運行狀態波動加劇，采用針對當前運行狀態的實時校正控制可能出現頻繁雙向調節，甚至受調節速度制約導致控制失敗，需要計及未來超短期運行狀態的風險評估結果，采取基于預測的超前控制實現運行狀態的連續滾動校正。
五是電力系統“三道防線”的綜合防御理念不變，但設計原則將從基于概率準則的防御向基于風險準則的防御轉變。傳統電力系統中，基于對各類故障發生的統計概率和演化規律的認識，按概率大小定性地進行各類故障防御等級劃分，通過預防控制、緊急控制和校正控制，實現不同等級故障的時空協調綜合防御。新型電力系統中，電網運行場景的演化隨內外部環境變化而具有強不確定性，同時由于交直流、高占比電力電子設備間動態交互影響的增強，故障的演化規律更加復雜，高維不確定性極有可能引發小概率高風險事件的發生，需要基于風險準則進行防御等級劃分和防御措施協調制定。
六是電力市場交易的目標和作用不會變，但電力市場交易將由電能市場和輔助服務市場分別交易向二者一體化交易轉變，輔助服務定價將從契約、市場等現行模式向基于場景模擬和風險效用評估的新模式轉變。電力市場交易的作用是通過多利益主體參與市場博弈，以市場化的手段促進電量靈活交易，在滿足可靠性要求下，降低電力系統整體運行成本。除輸配電成本之外，電力系統運行成本包括電能成本和輔助服務成本，由于電力系統運行成本與可靠性要求直接相關，需要統籌考慮電能市場和輔助服務市場，計及可靠性約束，以運行總成本最小為目標進行整體優化。通過電力系統運行場景模擬和故障仿真，實現考慮場景概率、故障概率的可靠性評估和輔助服務風險效用分析。根據不同輔助服務資源的各類輔助服務風險效用，對輔助服務成本進行分攤。
（南瑞集團所屬南瑞研究院副院長、技術戰略研究中心主任徐泰山）
一是新型電力系統的設備構成不變，但新能源發電、電力電子設備和柔性負荷占比發生很大變化。隨著電力系統設備構成比的變化，電力系統的安全穩定特性將發生深刻變化。源側低慣量、低短路比特征突出，安全穩定支撐能力不斷被削弱，荷側動態特性越來越復雜，網側交直流、多直流間耦合更加緊密，電力系統受擾后的穩定特性由傳統機電模式主導向機電-電磁多模式耦合交互影響演化。為了提升新型電力系統抗擾水平，保障電網安全高效運行，不僅要充分發揮新能源發電主動支撐和負荷參與靈活互動的能力，而且要構建規模化電力電子設備廣域協調控制系統。
二是大電網能源資源大范圍優化配置樞紐平臺的主體作用不變，但對其優化配置的靈活、高效能力要求將極大提高。我國能源資源自然稟賦和消費需求空間分布特征，決定了以新能源為主體的新型電力系統必然要支撐新能源電力的遠距離大規模輸送。未來隨著能源富集地區新能源深度開發和經濟發達地區用電需求持續增長，以特高壓交直流輸電為骨干網架的跨區互聯電網電力優化配置作用愈加突出，需要充分發揮各區域電力生產和消費的互補特性，實現電力在更大范圍空間、時間互濟；此外，隨著負荷中心大規模分布式新能源的開發利用和用能方式轉變，電網形態將形成大電網與微網、分布式能源系統、直流電網等多種新形態電網并存格局，負荷側不再是單純的電力消費者，也是電力生產者，需要通過以大電網樞紐平臺的多種形態電網協同互動，實現電力需求、電力生產的靈活轉換和新能源的高效消納。
三是電力電量平衡的基本要求和優化任務不變，但優化決策由確定性向考慮不確定性轉變，碳排放將作為優化目標中考慮的重要因素。傳統電力系統一次能源主要由穩定可控的煤、水等常規能源提供，超短期、短期、中長期負荷變化也在可預測范圍內，可以采用確定性優化的方法進行電力電量平衡優化決策。但新型電力系統中源荷雙側不確定性強，基于確定性進行電力電量平衡優化制定調度計劃，造成的計劃與實際的偏差難以通過實時控制進行平衡，需要考慮源荷不確定性進行電力電量平衡優化決策。此外，隨著低碳化成為電力系統運行的一項重要指標，需要量化各類電源的碳排放指標，甚至負荷的碳排放指標，將降低碳排放納入電力電量平衡優化決策目標。
四是電力系統穩態控制的定位與作用不變，但決策和控制方式將由基于當前運行狀態的實時校正控制向兼顧未來運行狀態的預測超前控制轉變。傳統電力系統源荷兩側在短時間尺度內通常變化不大，系統運行狀態的過渡相對比較平滑，通過實時監視電網頻率、電壓、聯絡線功率和輸電設備/通道功率對電網進行校正控制，可以滿足穩態控制的要求。新型電力系統中，源荷雙側功率注入與外部環境、用電意愿等因素強耦合，具有強隨機性，電力系統運行狀態波動加劇，采用針對當前運行狀態的實時校正控制可能出現頻繁雙向調節，甚至受調節速度制約導致控制失敗，需要計及未來超短期運行狀態的風險評估結果，采取基于預測的超前控制實現運行狀態的連續滾動校正。
五是電力系統“三道防線”的綜合防御理念不變，但設計原則將從基于概率準則的防御向基于風險準則的防御轉變。傳統電力系統中，基于對各類故障發生的統計概率和演化規律的認識，按概率大小定性地進行各類故障防御等級劃分，通過預防控制、緊急控制和校正控制，實現不同等級故障的時空協調綜合防御。新型電力系統中，電網運行場景的演化隨內外部環境變化而具有強不確定性，同時由于交直流、高占比電力電子設備間動態交互影響的增強，故障的演化規律更加復雜，高維不確定性極有可能引發小概率高風險事件的發生，需要基于風險準則進行防御等級劃分和防御措施協調制定。
六是電力市場交易的目標和作用不會變，但電力市場交易將由電能市場和輔助服務市場分別交易向二者一體化交易轉變，輔助服務定價將從契約、市場等現行模式向基于場景模擬和風險效用評估的新模式轉變。電力市場交易的作用是通過多利益主體參與市場博弈，以市場化的手段促進電量靈活交易，在滿足可靠性要求下，降低電力系統整體運行成本。除輸配電成本之外，電力系統運行成本包括電能成本和輔助服務成本，由于電力系統運行成本與可靠性要求直接相關，需要統籌考慮電能市場和輔助服務市場，計及可靠性約束，以運行總成本最小為目標進行整體優化。通過電力系統運行場景模擬和故障仿真，實現考慮場景概率、故障概率的可靠性評估和輔助服務風險效用分析。根據不同輔助服務資源的各類輔助服務風險效用，對輔助服務成本進行分攤。
（南瑞集團所屬南瑞研究院副院長、技術戰略研究中心主任徐泰山）
