高占比新能源电网运行风险防御的思考与实践

背景

• 国家战略: 双碳目标是国家重大战略，能源清洁转型是核心路径，新型电力系统是支撑高比例新能源开发消纳的核心枢纽。
• 新型电力系统发展形势: 新能源出力高占比成为电网运行新常态，系统稳定特性由同步机主导向电力电子装备主导演化，系统运行进入传统经验难以指引的“无人区”。
• 西葡大停电启示: 传统防控体系失效，事故由过电压引发系统崩溃，暴露了传统静态安全评估方法失效、新型连锁故障模式、传统防御策略失灵等问题。

挑战与思路

• 挑战: 新能源高占比场景系统运行控制面临特性认知、调度计划、实时控制、运行方式、新能源外特性、主动支撑运行控制与故障防御、保护适应性、紧急控制、策略验证等挑战。
• 思路: 融合人工智能与因果推理，构建自适应主动风险防控体系，筑牢电网全过程、全场景安全防线。
• 科学智能: 成为破解高维不确定性的科研新范式，依托高维函数强大的拟合能力，形成机理规则与数据驱动融合的科学研究新范式。

挑战详解及解决方案

• 挑战1：如何准确刻画源荷运行特性: 传统方法在精度、鲁棒性与适应性上均面临显著挑战，解决方案是采用气象大模型、时序大模型和风险量化机制，构建高精度、强鲁棒的源荷感知体系。
• 挑战2：如何准确刻画电网安全稳定边界: 传统模式无法覆盖全年多时间尺度复杂工况，解决方案是融合物理机理与数据驱动，精准构建短周期安全边界。
• 挑战3：如何快速精准识别高风险场景并超前控制: 现有调度计划和实时控制无法覆盖实际运行中所有可能场景，解决方案是增设15分钟超前控制环节，按“精准找-快速算-协同控”实施超前控制。
• 挑战4：如何实现多层级多资源协同控制: 系统调节能力、调节需求受不确定性、运行工况、时间尺度等影响，解决方案是构建多层级、多目标的异构资源协同调度体系。
• 挑战5：如何重塑新能源外特性主动支撑运行控制与故障防御: 系统惯量降低、抗扰能力减弱、电压支撑不足，解决方案是围绕构网型新能源，从机-场-群协调控制的角度，探索多形态振荡控制设计架构。
• 挑战6：如何提升保护对多类异构电源复杂故障的适应能力: 传统故障后隔离的手段已经难以满足阻断设备爆燃的急迫需求，解决方案是开展新型继电保护原理研究，包括时域等效模型法、主设备保护研究等。
• 挑战7：如何实现运行方式强时变下紧急控制: 强时变下系统运行场景爆炸式增长，解决方案是开展在线自适应紧急控制技术研究及系统研发，考虑新能源出力强时变的在线自适应紧急控制技术。

总结

• 核心观点: 系统性破解高占比新能源电网的运行风险，发挥科学智能应对高维不确定性的关键支撑作用。
• 关键数据: 截至2025年底，全国风光装机18.4亿干瓦，风光装机占比达47.3%，发电量占比超22%；西北电网2025年新能源最大出力占比突破70%。
• 研究结论: 聚焦源荷预测、运行控制、新能源、继电保护、紧急控制、策略验证六个方面开展研究，构建自适应主动风险防控体系，筑牢电网全过程、全场景安全防线。