薛禹勝

根據(jù)國際可再生能源機構(gòu)（IRENA）的定義，能源轉(zhuǎn)型是指能源體系從目前依靠化石能源轉(zhuǎn)為可再生能源的過程，其目標(biāo)為到21世紀(jì)下半葉實現(xiàn)零碳排放。為確保能源轉(zhuǎn)型成功，其中一個關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域是實現(xiàn)各能源系統(tǒng)之間的互聯(lián)互通，優(yōu)勢互補，以確保短期及長期能源充裕及安全。電能，作為人類目前工程應(yīng)用中最重要的二次能源，因其在生產(chǎn)及轉(zhuǎn)化方面的優(yōu)勢和高效性，在現(xiàn)代社會發(fā)展中發(fā)揮著核心作用。而電力系統(tǒng)作為接入、傳輸和分配電能的樞紐系統(tǒng)，也會進一步承擔(dān)大部分可再生能源接入的任務(wù)。在能源系統(tǒng)互聯(lián)的背景下，電力系統(tǒng)的作用也會從單純的電力傳輸擴展為連接其他能源系統(tǒng)（比如熱力網(wǎng)和天然氣網(wǎng)）的樞紐節(jié)點。這個新的角色對電力系統(tǒng)的管理和控制提出了更高的要求，需要確保其與其他系統(tǒng)交互時的靈活性和安全性。

與此同時，電力系統(tǒng)內(nèi)部特性也在發(fā)生根本性的變化。許多傳統(tǒng)發(fā)電廠已經(jīng)或?qū)⒁换厥交蚍植际娇稍偕茉慈〈?。發(fā)電系統(tǒng)形態(tài)的改變對新型電力系統(tǒng)的規(guī)劃和運行提出挑戰(zhàn)。為了使當(dāng)前電力系統(tǒng)平穩(wěn)、高效地向未來能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，以下技術(shù)領(lǐng)域?qū)訌婋娏ο到y(tǒng)的安全性和靈活性非常重要：

（1）智能電網(wǎng)。智能電網(wǎng)代表的技術(shù)主要是通過電網(wǎng)高度自動化，依靠先進的通信和信息技術(shù)來實現(xiàn)需求管理、靈活運行，及優(yōu)化資產(chǎn)管理。過去10～15年里該領(lǐng)域的研究重點一直在配電系統(tǒng)，尤其是各種用戶側(cè)管理機制，以激活和協(xié)調(diào)大量分散的裝備，提供本地或系統(tǒng)范圍的輔助服務(wù)來應(yīng)對可再生能源的接入。

（2）綜合能源系統(tǒng)。電力主要通過轉(zhuǎn)換為其他形式的能量（如光能、熱能和機械能）而被消費。因此，為了有效管理能源需求，必須通過各種能源的協(xié)同來保證能源的安全，避免單一種類能源的解決方案危及整個能源系統(tǒng)。

（3）電力系統(tǒng)安全。由于大多數(shù)可再生能源通過電力電子變換器與電力系統(tǒng)連接，電力系統(tǒng)的動態(tài)也因此偏離以往基于同步電機的特征，而越來越受被變換器所控制的系統(tǒng)的影響。這個轉(zhuǎn)變在控制和穩(wěn)定性方面對電力系統(tǒng)帶來了新的挑戰(zhàn)。另一個問題則是電力信息網(wǎng)絡(luò)的安全。日益數(shù)字化使系統(tǒng)的運行更易受到信息網(wǎng)絡(luò)攻擊的影響。

（4）直流互聯(lián)?？稍偕茉促Y源豐富的地區(qū)通常遠離負荷中心。直流輸電因其遠距離輸電的經(jīng)濟性使得其比交流輸電更具競爭力。直流輸電系統(tǒng)的技術(shù)，包括保護和斷路器，在過去幾年中已經(jīng)在各電壓水平上取得了良好的進展。

基于上述視角，本期專題重點涉及以下幾個方面的內(nèi)容：

（1）回顧了因同步電機數(shù)量減少而降低系統(tǒng)慣性所帶來的頻率控制挑戰(zhàn)，討論了三個主要調(diào)頻解決方案：同步補償機、慣性模擬及快速頻率響應(yīng)。

（2）提出了一種新的方法來識別互聯(lián)微網(wǎng)中基于多種模式的網(wǎng)絡(luò)攻擊。該方法可識別攻擊類型、位置，并易于現(xiàn)場實現(xiàn)和擴展。

（3）針對電動汽車和熱水系統(tǒng)兩類負荷的響應(yīng)特性，提出了基于深度學(xué)習(xí)的需求側(cè)靈活性預(yù)測方法來實現(xiàn)運行中的短期規(guī)劃。

（4）針對多端混合高壓直流系統(tǒng)，提出了一種基于單側(cè)測量的直流保護策略。該策略并不依賴于通信或線路邊界元件，這使得其更適用于多端系統(tǒng)應(yīng)用。

（5）考慮到熱電聯(lián)運優(yōu)化管理比傳統(tǒng)電力系統(tǒng)優(yōu)化問題更為復(fù)雜，提出了一種新的改進的小區(qū)供熱網(wǎng)絡(luò)模型，加快了優(yōu)化求解過程并可保證最優(yōu)解。

本期專題選擇的論文涵蓋了電力系統(tǒng)研究的多個方面。我們希望本專題可進一步激發(fā)研究，促進國際合作，并為能源轉(zhuǎn)型技術(shù)發(fā)展做出貢獻。