作者：肖立业, 潘教峰

作者单位：中国科学院电工研究所;中国科学院科技战略咨询研究院;中国科学院大学 

实现“双碳”目标的关键问题主要涉及能源和电源结构、储能技术发展方向和新型电力系统的构建3个方面。

结合我国具体情况，文章对可再生能源为主的电源结构进行了分析和预测；结合可再生能源的特点及发展需求，提出了重点发展物理储能特别是地下储能工程以满足电网规模化储能需求的观点和思路；在此基础上，进一步提出了构建广域虚拟电厂(即源侧电网)和构造新型电力系统的总体思路。

亮点论述：

　　未来电力系统的构建

　　构建设想：

①考虑到大量可再生能源按照传统模式接入现有电网所带来的系列挑战，可以构建覆盖一个全国范围内统一的柔性直流电网，将我国主要的光伏电站、风电场、部分物理储能电站通过柔性直流换流器接入该电网，以最大程度上利用广域可再生能源的时空互补性，从而形成基于可再生能源的广域源侧电网；该源侧电网实际上也可以视为一个广域虚拟电厂。

②以传统能源(火电、水电、核电)为主的传统电网(即现有电网或负荷侧电网)，仍然维持以区域交流同步电网异步联网的模式，新增电源和输电线路仍然维持原有的思路和模式不变，电力用户仍然接入传统电网；同时，分布式能源通过分布式储能和用户微电网接入传统电网。

③广域虚拟电厂(源侧电网)通过柔性直流换流器多落点地连接传统电网(也即负荷侧电网)，并为传统电网提供电力；落点的输送功率根据传统电网的电力需求分布和安全稳定性约束确定。因此，广域虚拟电厂(源侧电网)便通过直流模式叠加到传统电网上，即形成“网-网叠加模式” 。

④根据电网安全稳定运行和功率实时平衡的需求，在源侧电网直流落点的交流侧，就地连接多种物理储能系统、灵活电源(如气电)、旋转备用及电压补偿设备，以保障传统电网侧维持足够的惯量、可调节容量和电压稳定性。因此，广域虚拟电厂(源侧电网)直流落点将成为电网中的关键节点，其不仅是“两网”互联和电力输送的节点，也是维持电网稳定运行的功率调节和控制中心(PRCC)。PRCC在本质上与换流站和变电站有根本性区别，并将成为未来电网的新生事物。

⑤借助于多时间尺度的可再生能源功率预测预报技术和负荷预测预报技术，可以灵活地控制源侧和各落点的柔性直流换流器，不仅可实现实时功率平衡，也可在某种程度上实现一定的调度功能。同时，广域虚拟电厂(源侧电网)不仅为光伏发电厂预留了一定的备用容量，还安装有大量的物理储能系统，因而广域虚拟电厂(源侧电网)自身也可以某种程度上响应短时间尺度的功率波动性和负荷侧需求的变化。

　　广域虚拟电厂(源侧电网)与传统电网(负荷侧电网)叠加构建新型电力系统

　　通过以上方式构建以可再生能源为主的电网，其优点主要有： 

①现有电网无须做出重大调整，而且可以按照原有模式发展和演化；高比例可再生能源接入所引起的系列问题通过构建另外一个统一的源侧电网和网-网叠加模式来解决。

②通过源侧电网实现广域范围的可再生能源资源互补利用并接入部分物理储能系统后，使得源侧电网自身具有一定程度的刚性和灵活性，因而功率调节和控制中心应对短时间尺度的功率波动就相对容易很多。

③在满足功率实时平衡的基础上，源侧电网的各个直流换流器相对独立控制，因此源侧电网具有良好的可拓展性，从而为接入新的可再生能源电厂、新的储能设备或灵活电源、新的功率调节控制中心奠定了基础。从这个意义上讲，源侧电网也可视为能实现“即插即用”的综合能源平台。