
传统电力系统用相对精准可控的发电系统匹配可预测性强的用电系统。传统电力系统发电侧主要以集中式的大型火电、水电厂为主,属于基荷能源,发电较为平稳。传统的发电侧以同步发电机为主导,拥有高转动惯量,当电力系统发生发电机掉线等严重故障时,转动惯量可以充当能量缓冲器以缓冲电网频率的变化,有助于维持电力系统安全稳定运行。传统电力系统的负荷侧也较为稳定,可预测性强且相对集中。传统电力系统“源随荷动”,核心是用相对精准可控的发电系统匹配可预测性强的用电系统,并具备调节能力,以此实现电力系统的安全可靠运行。
新能源背景下,发电侧波动性电源占比变高,负荷侧不可预测性增强,给传统电网的安全可靠运行带来考验。风电、光伏等新能源发电随时间、气候变化,随机性强、波动性大;用户侧接入大量分布式新能源负荷,随机、无序移动负荷大规模渗透。且新能源发电本质是电力电子技术,不具备传统发电机组的机械转动惯量,因此抗扰动能力较差。相较于同步发电机主导的传统电力系统,高比例可再生能源和高比例电力电子设备的“双高”电力系统具有明显的低惯量、低阻尼、弱电压等特征,电力系统安全稳定运行面临风险。截至2022年底,我国非化石能源装机规模达12.7亿千瓦,占总装机的49%,其中,风电、光伏发电装机规模7.6亿千瓦,占总装机的30%。2022年,非化石能源发电量达3.1万亿千瓦时,占总发电量的36%,其中,风电、光伏发电量1.2万亿千瓦时,占总发电量的14%。2020-2022年我国光伏新增装机中,分布式占比逐渐走高,分别占32%、53%、58%。
微电网:“分布式”与“大电网”兼容并存,推动局部区域电力电量自平衡。传统电力系统主要依赖集中式发电和大规模输电,而新型电力系统的结构发生了较大变化,有大量分布式电源和大量零散的分布式负荷(如新能源汽车)。传统电力系统自上而下的管控模式,逐步转变为新型电力系统自下而上、分层集群聚合的模式,在集中式大电网之外,涌现出分布式智能电网,也即微电网。微电网的本质是分布式电力系统,推动实现局部区域新能源发电的就地消纳、就地存储、就地平衡,缓解对大电网的冲击,形成对大电网的有力支撑。