2023年10月16日-19日，2023北京國際風能大會暨展覽會（CWP2023）在北京如約召開。作為全球風電行業年度最大的盛會之一，這場由百余名演講嘉賓和數千名國內外參會代表共同參與的風能盛會，再次登陸北京，聚焦中國能源革命的未來。

本屆大會以“構筑全球穩定供應鏈 共建能源轉型新未來”為主題，將歷時四天，包括開幕式、主旨發言、高峰對話、創新劇場以及關于“全球風電產業布局及供應鏈安全”“雙碳時代下的風電技術發展前景”“國際風電市場發展動態及投資機會”“風電機組可靠性論壇”等不同主題的21個分論壇。能見App全程直播本次大會。

在17日下午召開的“碳視角下的新型電力系統”主題論壇上，中國華能清潔能源技術研究院院長助理，華能集團可再生能源領域首席專家郭辰發表了題為《新型電力系統背景下若干重要技術方向的思考》的主題演講。

以下為發言全文：

很榮幸有這么好的機會能夠站在這個臺上給大家分享一些自己不成熟的思考，今天我報告的題目叫作《新型電力系統背景下若干重要技術方向的思考》，今天我的報告主要分為四個部分，第一個部分是對新型電力系統的理解，第二是重要技術方向最新動態和思考，第三個工作思路建議。

首先第一個部分對新型電力系統的理解，新型電力系統已經提出兩年多的時間，通過兩年多的演進和能源規模化轉型，新型電力系統到底是一個什么樣的系統，它的發展是分為幾個階段，怎么發展的，我們目前處于哪個階段，通過學習和思考給大家分享一下。

從裝機容量角度來看是最直觀的，去年年底全國電力裝機容量大約是25.64億千瓦，風電和光伏在3.6億以上，光伏多一點，3.9億，到了今年6月份演進的進程在加劇，也在提速，6月底最新數據顯示包括風電、光伏、水電在內的可再生能源裝機已經達到13.3億千瓦，一共27.1億，它占了13.3億，占比已經突破48.8%，而且它的發電量占比突破36.5%，超過三分之一，這么來看從裝機容量的角度看，它是超過火電，全口徑可再生能源，從發電量角度還沒有超過火電，從裝機容量來看已經很大了，今年上半年還是在加速，去年年底火電發電量大約占了全社會發電量的60%，所以火電從發電量角度來講還是主體電源。

從我們現在提出30/60戰略，包括新型電力系統構建的思路，2021年3月份第九次財經工作會議上提的新型電力系統這個思路，到現在已經兩年半的時間，通過演化我們認為咱們國家清潔能源替代一定是一個先立后破、循序漸進的過程，而不是一刀切的過程，同時構建新型電力系統實質上就是原有電力系統的規模化轉型，所以習總書記在前面調研說新型電力系統構建了六個字，急不得、等不得，很好地概括了這個思路。

新型電力系統和傳統電力的區別，是三個方面，第一個電源的功能發生變化，新型電力系統架構下新能源逐步成為主體電源，原來不是主體電源的時候，我們經常說新能源的滲透率有多高，那個時候新能源就管發電就行了，不用承擔其他的作用，后來幾次電力系統風險出來以后，慢慢大家認識到這個問題，將來的新能源裝機不僅是電量的主要提供者，而且也還必須要承擔相當程度的主動支撐能力、調節能力、故障穿越能力，所以電源的功能在逐步發生演進和變化。

第二個區別是電網的平衡模式發生變化，電網以前的平衡模式是源隨荷動，今天在北京發的電，在北京就得用了，要不然這個電就沒法發，將來隨著儲能裝置越來越多，電力系統里面儲能容量越來越大，將來儲能和多能轉換參與的緩沖更大空間、更大尺度、時間尺度的調節能力上去以后就會變成源荷互動，今天在成都發的電，明天到北京，后天到上海去用，說明電力系統已經有了剛性和慣量了，不像原來發了馬上用，所以電網的平衡模式在逐步發生變化。

第三個區別是電力系統運行模式發生了變化，原來的運行模式電力系統的電源比較單一，而且可以通過電力學里面的相關原理能夠等效成一個大電源，你看火電也好、水電也好，都可以等效為大轉子，整個大力系統一個源一個網，網就是一個色口，一個電路端，以前的電路系統是好模擬，現在電路系統越來越復雜了，因為新能源裝機容量上來了，有雙饋的，有直驅的，還有非轉動的發電裝置，包括光伏。特別是原來一個機組很大，相對比較集中，現在這個機組的數量已經非常多了，已經成為一種海綿狀的分布，所以我稱為廣義海量易構的發電單元，成立蜂窩狀和海綿狀的發電架構，而且它是離散控制不是連續控制，這么一類人類的控制算法在這里面起到了關鍵的作用。

這里面引用一下蘇院士的一篇論文，說的是新型電力系統架構的研究，他把電力系統發展階段分為三個，第一個傳統系統的轉型階段，第二個形成階段，第三個重組階段，蘇院士這個文章里面寫到轉型階段，發用電實施平衡主要特征，而且依靠著抽水蓄能作為主體，這是屬于成熟的儲能計劃，它的容量大，解釋了為什么2021年國家出臺了抽水蓄能的中長期規劃，到2035年全國規劃6.79億千瓦的抽水蓄能電站，2030年碳達峰的時間節點全國要建成3到3.5億的裝機容量，就是為了彌補在碳達峰之前新能源裝機大量上了以后，這個窗口期儲能力量該怎么支撐，因為現在電化學儲能還沒有完全過了瓶頸期，因為這個技術還沒有完全成熟，大規模的電化學儲能還沒有完全成熟，這個時候抽水蓄能發揮主要的作用。第二個階段就是形成階段，新能源成為裝機的主體，現在可能已經到了接近于拐點的位置，到2030年之前要達峰，2028年預測能夠達峰，100多億噸的二氧化碳，這樣現在新能源裝機慢慢成為主體，就要具備主動支撐能力，同時儲能技術慢慢取得突破以后，日以上尺度平衡模式就會應運而生。第三個階段成熟階段，新能源成為主力電源了，這個時候我用一個詞概括叫作解耦了，就是發電和用電之間已經可以脫敏了，脫離關系了，你發電不用考慮用電的需求，用電也不用太受制于發電的電量，電量肯定要足，其次之間的關系能夠實現解耦，這個是將來成熟電力系統的過程。另外二次能源、多種二次能源形式，各地新能源規劃里面，安徽、陜西、云南這些省份除了輸電管道以外，輸氫網絡已經寫進了相關的規劃或者實施方案，就體現了未來電力系統發展一種成熟的模態。

所以結合剛才所提到的新型電力系統發展的三個區別，跟傳統電力系統三個區別和三個階段，個人思考了以后覺得需要高度重視它的三大特點，第一個特點叫做大系統集成與數據終端的聯合，以前的數據終端就是一個用電端，將來的數據終端自己一方面具有信息化的作用，另一方面甚至有決策的功能，所以數據終端特別智能化、網聯化的數據終端需要高度重視。另外發電側和網側、負荷側的結合非常重要，就是發電側主動支撐能力和微電網，需要高度關注，特別在新型電力系統的發展和形成階段。第三個特點傳統數據傳輸與多元易構數據的融合，新能源發電有個重要特點依賴于環境，跟環境和氣象要素結合度比傳統的電源要高得多，這么一來現場場景的融合和監測方式所產生大量的模擬量就會融入到傳統的數據體系里面，比如說音視頻、照片、衛星圖片、無人機照的圖片，這些都會融入到傳統的數據體系里面去，所以這樣一來數字孿生已經不是一個很簡單的、很前沿的概念了，將來一定會成為一個比較常用的，比較常見應用的信息化手段去做應用。

第二部分重要技術方向最新動態的思考，儲能方式里面現在目前比較熱門的方式比較多，包括現在華能集團電化學儲能新能源投產，電化學儲能、電量儲能成為一個標配，你要不上地方政府不讓你投，電化學儲能不是今天講的重點。另外光熱型的熔巖儲能技術，第三個壓縮空氣儲能、飛輪儲能等等，第四個抽水蓄能，今天儲能方向重點講光熱型熔巖儲能技術和用戶側電站儲能。

從光熱的熔巖儲能技術來看，2022年底全球總共的裝機容量是705萬千瓦。三個技術路線里面塔式占的比例相對高一點，站了5個電站，全球705萬千瓦里面西班牙占了230萬千瓦，美國占了184萬千瓦，中國現在目前不到59萬千瓦，大家會思考一個問題，光伏、風電中國目前都是世界第一裝機容量，光熱為什么沒有完全發展起來，或者全球的光熱容量為什么沒有爆發起來，光熱降到70%，降幅是低于光伏的，低于光伏的原因經過分析可以理解為，因為光熱的投資有一部分是儲熱，儲熱的投資成本下降得比較慢，這么一來會制約整體光熱電站投資的降幅，是這個原因。

這個里面大家可以看到，現在新疆、西北地區、北方投光伏和風電電站的時候，要求儲能時長越來越長，這么一來電化學時長也長，投資也大了，整個電站的經濟性就會受到嚴重的挑戰，所以在這個大背景下，光熱本身又不具備目前大規模投資的優勢，所以在這個大背景下光熱和光伏在一定配比下的運行，我認為可以成為一個需要關注的熱點，前面我記得在光熱的會上看到過，干路京塔項目做了測算，光伏已經平價甚至比平價還低，在運行方式上白天光伏發電，光熱承擔調峰走向和支撐作用，早晚高峰由光熱來支撐，這個已經能夠連續運行289天了，這個模式現在慢慢也催生出來了，現在電化學儲能還是很貴，這樣一來可能會有它的生存價值。

另外城市電站新業態的拓展方面，2023年1月份國家發改委發了一個文，是電網企業代理購電工作的通知，鼓勵支持10千伏及以上工商業儲能。工商業儲能作為分布式儲能用戶側的典型應用就成為一個熱點，2023年大家關心用戶的儲能也有所感受，變化很大，2022年底用戶側配儲全國的總容量是1.8吉瓦時，增長了49%，增長了一半，2022年總增量是0.6吉瓦時，但這個里面工商業儲能累計投產總能量是0.76吉瓦時，站了42%，但是它的新增容量0.39吉瓦時占了66%，就是整個用戶配儲的增量里面三分之二是由工商業儲能來貢獻的，目前工商業儲能主要分布在三個省份，江蘇、廣東、浙江，占了整個容量的82%左右。

工商業儲能主要盈利模式一個是自發自用，第二個峰谷價差套利，或者作為備用電源來使用，特別關注的是咱們國家除了江浙滬等地方以外，還有湖南湖北、海南、重慶這些地方，現在已經實現兩充兩放，在這些省份工商業儲能經濟性凸顯出來，因為兩次充放，把峰谷價差盈利模式進一步套利，進一步增加它的收益速度，來縮短它的投資回收周期。特別是7月份以來全國峰谷價差很多省份都變得很高，我記得7月底9個省份峰谷價差超過1塊錢，上海最高將近1塊7毛5，全國最低的是新疆，接近4毛4的水平，網上做了相關的測算，究竟我們在哪些地方投這個項目比較劃算，這個里面有一個觀點是峰谷價差+峰平價差是工商業儲能峰谷套利收益的關鍵，還有一個臨界點是1塊2每千瓦時的時候，達到這個時候價值就凸顯出來。

目前全國儲能政策力度比較大，包括江浙地區、廣東、四川，結合這些信息全國現在目前比較適合于推廣用戶側儲能的區域，當然這也是動態變化的，7月底江浙滬、湖南、廣東、重慶這些省份都是。

這是第一個方向電站儲能，談了目前電化學儲能以外和其他的思考。

第二個技術方向具有主動支撐功能的發電設備，新型電力系統演進過程需要發電裝置具有它的主動支撐能力，現在國內這方面的探索力度在加大，包括華能做的儲能裝置在軟件和硬件方面逐步探索具有主動支撐能力的儲能裝置。2022年3月14號，湖北電網率先并網運行的構網型的，所以最后通過軟硬件的結合以后，能夠實現一些電壓源特性，這樣一來主動支撐能力就強了，電壓源特點就是電壓比較穩定，這樣能起到支撐電網的重要作用。現在華能集團本身也在干一些工作，傳統的風機，一方面是因為兩項細則，另一方面是因為整個風電原來技術水平、技術路線，跟現在并網要求還有一定的差距，現在我們在陜西做的也是針對這方面的要求，提升設備的主動支撐能力。

第三個重要的方向是智慧終端設備，這個智慧終端設備除了能源行業以外，跟大家的生活關系比較大，像新型電力系統里面終端設備去中心化的特征是比較明顯了，發電單元最后變成了信息處理的終端，甚至具有自我學習和自我決策的能力，美國IEEE2022年最重要的幾項技術除了新冠病毒防治技術以外，就是人工智能和機器學習技術，是全球最值得關注的技術，風電為例，風機出廠做設置都是一樣，將來慢慢這個趨勢越來越明顯。    

第四個深度再電氣化，這個概念也是當年舒印彪院士提出來的，當時引起了行業的關注，我覺得這個很有意思，這個就具備智能駕駛和自動充電的功能，手機上裝個APP一下單，接到指令以后就給車主規劃智能充電方案去了，同時可以探測這個電池的運行性能和狀態，實際上它就是實現了車樁分離、無感充電，這就是深度在線化的案例。

第五個是多能互補融合技術，新型電力系統里面涉及到多源耦合，這個應該作為重點需要關注，華能有個大基地叫做瀾滄江風光水儲多能互補基地，這個基地累計發電已經突破1萬億度，所以這個量也是非常大的，這個也是在源端發電側的探索，包括在隴東、慶陽基地也是搞的風光火儲的基地，也是搞的多能互補，給集團做了多元耦合測算的規劃軟件。在用戶端多能互補的融合技術或者多元耦合的技術，也體現在智慧化和自學習案例過程中，比如說華能集團總部給雄安新區做的規劃，也是我本人牽頭，在未來規劃里面會逐步實現，這個會議室電控系統將來會變成什么樣，會根據每天的負荷曲線推薦使用者的用電習慣，包括開關燈，空調控溫是25度還是26度，它會慢慢通過學習功能掌握用戶習慣，慢慢的經過一段時間的積累以后，兩個會議室原來設置一樣，后來慢慢變成不一樣了，將來這會是一個辦公場所的應用演化，另外就是辦公系統里面多元耦合，包括有一些微風機、發電單元、走廊發電單元、壓控單元去發電等等，最后通過直流組網的方式提高系統的安全性、可靠性，同時降低耗電率，這都是智能建筑多能互補的案例。

從多能互補的概念再結合新型電力系統發展的趨勢來看，個人認為新型電力系統將來的模式應該是在社區級或者膠囊式，在這個膠囊里面，分成不同的網格，在不同的網格里面實現近零排放，最后實在平衡不了的地方，再通過大電網疏通的方式去平衡，我記得好像2021年12月31號，在電科院參加了一個大會，上面討論新型電力系統，我在會上也提了一下思考和觀點，也兩年多過去了，所以現在也有一些新的動態，在這個過程中我們也在不斷學習，膠囊式近零排放這個概念就像一個網格剖分一樣，將來平衡更大量靠網格內的平衡，說白了就是自消納。

第六個是信息化和智慧化的技術，這方面傳統數據傳輸與多元易構數據深度融合是主要的方向，剛才所提到新能源場站開發建設運行呈現水文和氣象環境高度耦合的關系，另外還需要通過一些遙感技術，比如海上大基地或者大的水電基地，有時候通過衛星的遙感的方式去傳送出來實時場站運行的數據和周圍環境氣象數據，這個是在以前電力系統里面沒有的特點。另外，數字孿生體，全世界的應用，海上風電可能應用比較有代表性，全世界數字孿生體應用技術是2021年在文獻里面可以查到的，這是挪威的公司運營在美國西海岸，做了一個數字孿生體，他做的相對抽象，這個是宏觀建模，說白了就是一個系統集成優化。數字孿生應用的需求也會越來越大，這個方面也是作為行業的重點在關注。

剛才說了六個重要的方向，接下來說一下工作建議。有一個典型應用場景就是多能互補場景下系統規劃設計，這個就是一個多學科、多專業融合的案例，多能互補是新型電力系統構建中的一個主賽道，因為多能互補項目的規劃設計和優化研究方面，邊界條件和優化對象都比風電場、光伏電站單個設計更為復雜，所以說這里面就需要多部門去配合。另外就是充分挖掘多能互補里面的自動化專業的特征，華能集團、研究院在自動化方面、算法方面、人才方面具有一定的優勢，在這個里面怎么建立核心算法，通過數字和概率模型共同建立防控思路形成軟件配套和核心模塊，這個是我們需要關注的一個問題，也可以作為一個啟發點，讓大家共同去探討。專業聯動化抽水蓄能也很有代表性，現在抽水蓄能全國分了六大區域，每個區域規劃容量都在上億，規劃都非常大，這就是典型的多專業融合的特點，當然現在華能集團也在向兄弟單位去學習，像大唐、華電都在發電集團的前列，電網在這方面做的工作最多，發電集團主要關注點在于大基地開發形成有效支撐方面。

第二個方面是科研產業化，舉幾個簡單的例子，一個是海上智慧運維裝備，歐洲和國內的海上風電裝機總容量已經超過歐洲了，實際上這個里面技術精準度差異還是比較大的，我今年去了兩次歐洲，發現歐洲早已經有成熟的設計裝置，國內這方面肯定還是比歐洲要滯后一些，但這方面我們發展也很快，雙體運維船這些東西由于時間關系不詳細展開講了。歐洲有一些著名的公司，比如說SMST、DEME。屬下機器人也是將來這方面需要高度關注的，比如說2014年的時候市場規模15.91億美元，2019年31億美元，到了2025年預測91億美元，這個里面中國的市場2018年占了全球大約四分之一，現在可能占了三分之一左右，所以這個量非常大。前沿的海上風電設備方面，現在國內已經有三臺漂浮式海上風電了，但是歐洲現在做這方面，感覺歐洲人腦洞很大，設計基礎形式比較強，特別是現在半潛式裝置，大家看到第二幅圖是半潛式漂浮式海上風電，現在國內都是半潛式，將來技術重點在哪兒，這里面有幾個，除了風機技術本身，扶梯里面需要啥，主動壓艙技術、動態前饋控制技術，這些方面都需要用科研和產業高度融合，不再是一個前沿，很快就會產業化，這個市場也會很大，因為將來近海開發完了以后，深遠海就會大規模開發，這個里面幾種形式就不多講了。

前沿海上風電設備，歐洲海上風電走得比較靠前，中國在討論漂浮式海上風電，歐洲在討論漂浮式海上風電場，就是它的升壓站在漂浮式方面已經開始標準了，所以這塊確實是走在前面，再有碳纖維這一塊，行業里面有了幾個成功的樣機，下一步也會成為重點和熱點。所以前瞻性技術儲備不是現在馬上能看到它的產業化條件，但是你要分析它，就像男生送女生花一樣，送一個已經開得很盛的，過兩天就謝了，你送一個含苞待放的，往花瓶里一插能開好幾天。科研產業化方面還應該是積極發揮，作為研究單位來說，積極發揮算法和控制方面的優勢，在優化性能提升方面來實現產業化，裝備制造我們不涉及，發電企業應該怎么涉足，跟廠家做合作，實現產融結合，這也是一條路徑。

第三個建議是業務數字化，繼續加大場站的監測技術和設備投入力度提升數據融合和專家開發質量是很關鍵的，這個里面除了大的數據以外，場站數據的索取應該成為重點，華能集團建的智慧運維中心是行業里面最大，華能清能院作為主要開發單位我們在積極的布相關的傳感器，另一方面有一些多元易構海量數據、包括無人機、衛星數據和其他的數據，我們也會逐步融入到主數據鏈里面，提供全方位的診斷和智慧運維，這樣智慧運維就慢慢做實了。再一個區塊鏈、邊緣計算、人工智能技術，通俗來講就是我們說的云大物移智聯邊，這幾項技術一開始應用場景不是電力系統，但是現在新型電力系統構建過程中多專業融合趨勢下，這幾個技術有它的用武之地，比如說區塊鏈，區塊鏈將來會有什么應用場景，隔墻充電成為可能，信息不可篡改性，將來你用的電，到底是從哪個風機里面發出來的，我們可以追溯，這樣電力市場交易可以做精準的交易測算，這個就很好了，所以這個里面最關鍵的問題在于深度挖掘清潔能源應用領域的應用場景，深度挖掘，所以這些技術將來的應用也會勢在必行。

另外是業務數字化，還有一個重要管理方面的邏輯，就是數字化轉型規劃，華能集團相關部門也在謀劃做這個工作，但這個工作是很重要，是一個抓手，通過滾動規劃、動態規劃慢慢把這個方向確定下來執行下去。   

第四個建議交易市場化，就是電力市場交易、碳交易，碳交易里面還有一個重要的邏輯，歐洲現在已經開始征收碳關稅了，從設備的生產過程，你到底排了多少碳開始征收碳稅了，在綠色建筑立面也有類似的概念，所以說將來在我們規劃層面上要多一個約束條件，就是碳約束，另外這個碳約束不能僅僅把它作為一個約束條件，它還是一個優化對象，也是個優化問題，所以在規劃領域引入這個碳規劃、碳足跡、碳軌跡這塊非常關鍵，在行業里面相信慢慢會形成共識。

最后想起一首詩，千巖萬壑不辭勞，說的是瀑布從千巖萬壑間流下來不辭勞苦，最后瀑布會融入大海化作波濤，這個詩很有意思，映射到現在“雙碳”目標下的今天，說是時代潮流和趨勢浩浩蕩蕩不可阻擋，我們既要把握大勢，又要不斷學習，只要能夠科學布局，強化學習研究，實現綠色低碳能源轉型的大河就一定能夠終歸大海作波濤，在構建新型電力系統大浪潮中唱響主旋律，走在最前沿！

我的演講到此結束，謝謝大家！

（根據演講速記整理，未經演講人審核）