新型电力系统安全稳定运行面临多重挑战，主要体现在新能源高占比带来的电网稳定性问题、新能源建模仿真复杂性、负荷侧特性复杂以及传统安全稳定分析与控制方法的局限性等方面。
新能源高占比带来的挑战
截至2023年9月，全国新能源装机容量近2.6亿千瓦，占比约41%，其中风电、集中式光伏、中压分布式光伏和低压分布式光伏分别占比显著。全网新能源最大电力渗透率超过56%，海南、云南电网最高达到75%和69%。近年来，国外高新能源占比电网发生多起重大停电事件（如巴西“8.15”事件、英国“8.9”事件、澳大利亚“9.28”事件等），凸显了新型电力系统安全稳定问题的重要性。西班牙和葡萄牙2024年4月28日发生的大面积停电是全球首例新能源高渗透率下过电压连锁反应导致电网崩溃的事故，暴露出新能源高渗透下电网振荡风险高、电压调节能力不足、转动惯量低、新能源涉网能力不满足要求以及第三道防线不适应等问题。
新能源建模仿真复杂性
新能源通过电力电子设备并网具有低惯量、弱抗扰性特征，所能提供的动态无功支撑能力弱，且一般接入中低压电网，与主网电气距离较远。随着新能源占比提高，系统动态无功储备、短路容量及支撑能力下降，系统故障期间因自身故障穿越能力不足而脱网的事件时有发生。《两个细则》要求场站并网后6个月内完成建模检测工作，但实际执行中存在检测建模不到位的问题，检测单位良莠不齐，甚至出现造假等行为。此外，新能源逆变器控制环节复杂，建模清晰可控，但开故程度软低，增加了建模难度。
负荷侧特性复杂
负荷侧特性复杂，分布式新能源的快速发展导致低压配电网潮流双向互动，部分地区广泛采用变频等电力电子技术。在（常规）电源空心化、动态无功支撑能力不足的背景下，故障后电压恢复缓慢，容易引发大面积低压脱扣问题。2023年广东某地“7·16”事件因雷击电压暂降导致负荷脱扣147.4万千瓦。
传统安全稳定分析与控制方法的局限性
传统电力系统安全稳定分析校核工作以人力机械式、重复性智力活动为主，难以适应多维不确定运行环境，新型电力系统新特征下分析校核方法及工具的系统化、规范化、自动化程度较低。目前国内外稳定控制系统采用的是“离线计算”的工作模式，存在故障控制策略与实时运行方式不匹配的风险，且调控代价过大，甚至极端情况下稳控防线失配的风险。传统稳控系统的体系架构沿袭已久，灵活适应能力不足，存在控制系统架构固化、研发制造周期长等问题。
南方电网安全稳定控制体系探索与实践
南方电网通过持续优化网架结构、加强新能源建模与仿真、深化新型电力系统安全稳定特性认知、提升安全稳定计算的智能化与实时性、提升新型电力系统安全稳定控制能力以及建立健全新型电力系统安全稳定控制政策支持等措施，积极探索新型电力系统安全稳定控制体系。具体措施包括：
- 持续优化网架结构：依托西电东送持续升级、优化主网架，未来主要考虑采用柔性构网技术路线，合理适度控制同步电网规模，同步电网间主要以柔性进行互联。
- 加强新能源建模与仿真：推进按变流器型号+软件版本开展故障穿越、电网适应性、仿真建模等检测整定，并通过定值单进行规范化管理。
- 深化新型电力系统安全稳定特性认知：推导新能源高渗透率系统频率响应模型，提出考虑“三大指标+五大因素”多维度运行空间的暂态频率安全域构建方法，开发了频率安全域自动计算软件。
- 提升安全稳定计算的智能化与实时性：建设在线安全稳定分析计算平台，研发短路电流在线智能决策技术，推动电力仿真软件DSP上云提速，研发海量仿真结果的智能化分析技术。
- 提升新型电力系统安全稳定控制能力：开展光伏功率快速调控示范，联合光伏逆变器厂家共同制定《光伏电站并网安全稳定控制技术规范》，提出海量异构控制资源标准化汇集和多区域集群控制资源广域协同柔性共享的控制方法。
- 建立健全新型电力系统安全稳定控制政策支持：南方区域在全国范围内率先推动、提出稳定切机、稳定切负荷事故应急辅助服务市场品种，为构建源网荷储共保系统安全的有效促进机制迈出了关键第一步。
研究结论
新型电力系统安全稳定运行面临多重挑战，需要依靠科技创新和管理创新，积极应对电力系统发展过程中面临的诸多挑战。建设新型电力系统，任重而道远，需要政、产、学、研、用各方通力合作，积极探索，勇于实践，为实现“双碳”目标和经济社会可持续发展贡献力量。
