周孝信

在这一系列国家战略规划指导下，我国未来能源电力系统的发展蓝图和关键技术途径有了明确的导向性，即以“2030年前碳达峰、2060年前碳中和”为战略目标，以落实“构建清洁低碳安全高效的能源体系、构建以新能源为主体的新型电力系统”为实施路径。本文提出新型电力系统主要特征和核心指标，构建“双碳”目标下我国能源电力系统发展情景，提出并阐述综合能源生产单元设想，以期为能源转型路径规划及战略制定提供一定的参考。

储能是新一代能源系统的重要组成部分。随着电化学储能技术性能持续提升、成本快速下降，规模化应用前景广阔。然而，电化学储能在电网侧规模化应用仍亟待突破部分关键技术。一是规划方面，目前缺少针对电网侧储能多种应用功能的选址定容方法。二是设计方面，现有储能安全防护设计体系薄弱，缺少电站级的储能集成优化设计技术。三是设备方面，现有储能关键设备多应用于动力和新能源领域，缺少适应电网侧规模化应用的模块化并联与快速响应控制技术。四是运行方面，现有储能电站未直接接入调度管辖，储能集中聚合调度控制技术在国内外仍处于空白。 项目立足破解电网侧规模化储能应用技术瓶颈、提升电网灵活运行水平的现实需求，在电网侧规模化储能优化规划、安全防护、关键涉网设备性能提升、聚合调控等关键技术方面取得技术突破。首创统筹不同时间尺度和多重应用效益的电网侧储能规划及效益评估方法，实现对含百兆瓦级储能系统的建模分析及稳定性、灵活性、经济性、可靠性评估，解决了电网侧规模化储能的选址定容规划难题。建立储能系统电池舱、防火分区、水消防系统的防消结合三级防护体系，实现电池管理系统与消防系统的有机联动及储能电站消防隔离设计，革新了储能电站安全防护设计技术。提出适于电网侧应用的基于自适应无迹卡尔曼滤波法的 SOC 估计方法及大容量储能变流器多级并联优化提升方法，有效提升设备控制的响应水平。首创基于电网断面与储能电池荷电在线状态的储能电站站间功率优化分配方法，实现电网侧储能聚合调控及快速精准控制，经现场实测 AGC 调节时间最快 1.62 秒、参与紧急功率控制的整体响应时间小于 350 毫秒。 项目授权发明专利 12 项，授权实用新型专利 10 项；发表论文 20 篇，其中 SCI 检索 8 篇；取得软件著作权 4 项；发布国家标准 1 项、行业标准 2 项、国家电网有限公司企业标准 3 项；编写专著 1 本。由中国工程院院士周孝信等组成的鉴定委员会认为，项目研究成果整体达到国际领先水平。项目整体应用于镇江电网侧储能项目及江苏第二批电网侧储能项目（10 座储能电站，合计40 万千瓦），镇江储能项目是目前全球容量最大的电网侧储能项目，构成了全球首套毫秒级响应的“源网荷储”系统，此外部分关键技术应用于无锡、长沙、顺德等地的储能项目，具有较高的普适性和广阔应用前景。

能源行业是实现碳达峰、碳中和目标的重点领域和关键环节。实现“双碳”目标，必将伴随着强随机性、波动性的新能源大规模并网，以及电动汽车、分布式电源等交互式设备大量接入。届时，电力系统将呈现高比例新能源、高比例电力电子化的“双高”特点，电力系统在供需平衡、系统调节、稳定特性、配网运行、控制保护和建设成本等方面都将发生显著变化，也将面临一系列新的挑战。

项目成果受到国务院办公厅通报表扬、北京市人民政府批示，并于2017年底相继被央视、人民网等主流媒体作为典型案例进行报道。发表学术论文21篇（其中SCI论文8篇、EI论文9篇），授权专利10项（发明专利5项）、计算机软件著作权5项。通过以周孝信院士为组长的科技成果评价，达到国际领先水平。 项目已成功应用至张家口可再生能源示范区、冬奥场馆、张家口大数据企业、冀北电力交易中心等，2017年-2020年累计完成绿电交易电量11.76亿千瓦时，节约用户用能成本2.85亿元； 2016年-2020年累计完成交易电量743.18亿千瓦，培育市场主体2009家，释放改革红利19.1亿元。2018-2020年新增销售额5.7195亿元，累计就地消纳张家口风电11.76亿千瓦时，实现节约标准煤38.29万吨，实现二氧化碳减排99.55万吨。为保障“绿色冬奥”增光添彩，支撑地方实体经济发展转型及优势产业聚集，为我国绿色电力市场建设提供了可复制、可推广的典型实践经验。

《新型电力系统与新型能源体系》一书在洞察和把握全球能源发展趋势、总结和分析我国电力转型实践成果的基础上，提出了“五大创新”等理念，以理论与实践相结合的形式和深入浅出的风格，深刻阐释了国家电网公司对新型电力系统和新型能源体系的相关研究成果，既为学术研究领域提供了借鉴参考，也为能源电力行业发展提供了引领。

中国科学院院士 中国电力科学研究院名誉院长 周孝信探讨能源电力行业，作为支撑实现中国式现代化的关键领域所面临的新机遇、新挑战。