University of Technology 新型电力系统的基本形态与虚拟电厂 虚拟电厂的技术与商业逻辑 虚拟电厂的数字能源技术与生态 结语 目录 CONTENTS 1 2 3 4 华南理工大学 _ South China University of Technology 新型电力系统的基本形态与虚拟电厂 华南理工大学 South China University University of Technology √ 当前我国电力系统的形态是以集中式电源 + 大电网 + 统一调度 + 统一大市场为主。这种 模式 对于 ( 分布式 ) 新能源的消纳能力已接近极限，这就是 136 号文出台的底层逻辑。那么 , 另 外一个 10 万亿 kWh 的增量电力系统会是什么模式 ? 新型电力系统的基本形态：集中大电网 华南理工大學 South China University DCOC 换流遇 智能配电盘 转换赔 双 向 赖流部 量示、操作多 智能电原开关 中 央 服 务 路 (M 服务器 ) 新型电力系统的基本形态：分布式智能电网 10 80% 电量 20% 设备 10°

略，电 力 系统须立足新发展阶段、贯彻新发展理念，重点在供给结构、功能定位、系统形态、调控 体系等领域顺应发展形势、响应变革要求，主动实现“四个转变”。 传统电力系统 新型电力系统 1. 电源结构 化石能源发电为主体 新能源提 供可靠 支撑 2. 功能定位 跟随经济发展 主动引领产业升级 3. 系统形态 “ 源网荷”三要素 “ 源网荷储”四要素 4. 调控体系 单向计划调度模式 源网荷储多元智能互动 万千瓦，受 入比例约 25% 。 单位：万千瓦 2 4 ( 四 ) 电力系统运行压力持续增加 “ 双高”特征使得传统电力安全稳定问题更加突出在未来相当长的时间内 ，电力 系 统将仍然以交流同步电网形态为主。交流电力系统的功角、频率、电压稳定仍然需要同步电 源维持，但随着新能源大量替代常规电源，维持同步稳定的物理基础被不断削弱。 火电 100% 过去电网 火电 100% 常规机组 弱性，对系统扰动耐受能力不足，面对频率、电压波动容易脱网，使故障演变过程更加复杂， 叠加进一步扩大的远距离输电规模，大面积停电风险显著增加。同步电源占比下降、电力电子 设备支撑能力不足导致宽频振荡等新形态稳定问题。 传统功角稳定、低频振荡 电力电子涉网稳定 整数倍谐波 励磁控制 机侧直流电压控制 网侧电压控制 0.01 0.1

产业结构升级——产业链韧性、新质生产力的重要基础 电 能 质 量 — — 支 撑 可 再 生 能 源 消 纳 与 现 代 化 产 业 发 展 新型电力系统——支撑能源低碳转型 文件 构成 要素 结构 形态 运行 模 式 集中接入 电磁设备 交流 “ 输 配 用 ” 单向结构 源随荷动 大电网一体 化运行 分散接入 电磁 + 电子设备 交直流 双向混合层 次结构 源荷互动 横 跨 多 个 电 压等级。 01 新型电力系统电力扰动 新型电力系统使电力扰动发生频率高、传播范围广、演变形态多、影响危害大，对电力扰 动分析、应用和应对提出了新要求、新挑战。 演变形态多 多元异构设备的扰动 响应特性差异大，扰 动时变形态多样。 发生频率高 多元异构电力电子设 备交互影响，原生、 次生扰动源增加。 14900 系 14700 统 14500 n r sity院 g Sic 工 Engi 电 Colle 四 3. 负荷弹性资源化利用 2 3 面临的挑战 扰动形态多 · 系统设备类型多 · 设备故障模式多 扰动持续时间短 关键技术 通用 / 专用的扰动触发检测算法 面向扰动诊断的准确可靠识别算法 04 设备级应用：设备状态识别的应用

理，在保证经济发展和践行"双碳"的前提下，实现科学发展、绿色发 展与可持续发展的平衡 这是突破零碳园区形态模式、路径优化和关键技术需解决的首要问题 2 多能流-碳平衡机制与全生命周期碳循环机理 能否从理论上揭示多主体联合和多环节融合形态下园区多能流-碳平衡 机制与全生命周期碳循环机理，研究多主体联合和多环节融合形态下 园区多能域物理量和碳的传递、耦合和转换的普遍规律 这是实现零碳园区规划配置和能源高效管控的又一科学问题 政策体系：建立健全节能减排政策机制，将环境效益转化为经济效益 激励机制：设计有效的碳减排激励政策，提高各方参与积极性 总结与思考 未来研究思考 科学问题 经济发展、能源消费与碳排放之间的相互作用机理 多主体联合和多环节融合形态下园区多能流-碳平衡机制与全生命周 期碳循环机理 技术问题 多时空碳排放流建模方法与计量工具 零碳园区分层控制架构体系 面向"双碳"目标的多市场耦合机制 政策视角 广义需求侧响应的集成技术研究

. 技术维度 多能流 - 碳平衡机制与全生命周期碳循环机理 能否从理论上揭示多主体联合和多环节融合形态下园区多能流 - 碳平衡 机制与全生命周期碳循环机理，研究多主体联合和多环节融合形态下 园区多能域物理量和碳的传递、耦合和转换的普遍规律 这是实现零碳园区规划配置和能源高效管控的又一科学问题 经济发展、能源消费与碳排放之间的相互作用机理 经济发展、能源消费与碳排放之间的相互作用机理 如何从理论上揭示经济发展、能源消费与碳排放之间的相互作用机 理，在保证经济发展和践行 " 双碳 " 的前提下，实现科学发展、绿色 发 展与可持续发展的平衡 这是突破零碳园区形态模式、路径优化和关键技术需解决的首要问题 1 多时空碳排放流建模方法与计量工具 可再生能源并网和储能技术应用带来碳排放流时空特性的挑战，需要研 发可实时计量、可溯源、可追踪的碳表设备与园区碳排放流信息一体化 台 图 7 零碳园区研究挑战与展 望 未来发展趋势 智能化 一体化 电气化 17 / 18 未来研究思考 科学问题 经济发展、能源消费与碳排放之间的相互作用机理 多主体联合和多环节融合形态下园区多能流 - 碳平衡 机制与全生命周 期碳循环机理 技术问题 多时空碳排放流建模方法与计量工具 零碳园区分层控制架构体系 面向 " 双碳 " 目标的多市场耦合机制 政策视角 广义需求侧响应的集成技术研究

成成熟的商业模式，目前部分商业形态还处于示范阶段，未能大规模复制推广。经 营压力的逐渐加大导致大型电力集团回归传统领域，如供暖和制冷以及新能源开发， 辅之以新业务板块的开发。例如，在供热制冷领域，过渡到电热泵供冷供热、谷电 a 闫庆友，米乐乐 . 综合能源服务商业模式分析——基于商业模式画布 [J]. 技术经济，2019，38（5）： 126-132. b 封红丽 . 综合能源服务的演进形态及发展策略 [J] 提升了 综合能源系统的运营效率。但由于我国电网及发电企业多为国有企业，且受限于国 内目前尚无明确的综合能源开发优惠政策，亦无针对综合能源发展与规制的政策性 a 封红丽 . 综合能源服务的演进形态及发展策略 [J]. 电器工业，2020（11）：48-50. · 8 · 综合能源商业模式及风控管理 文件，该类企业往往会因为内部审批制度严格、运营方式严谨而缺乏面对竞争市场 的灵活性。 法降低售电公司的购电成本，因此 公司无法从中获利。 4.综合型能源服务模式 我国综合型能源服务模式的“综合”一词，不单单是能源形态的综合，还在于 服务形态的综合，需要根据不同客户实际能源需求情况，制订合理的能源组合方案， 实现客户价值最大化。 从服务形态角度，目前市场上有两个主流方向：一个是较为传统的投资 + 运维 模式，例如 EMC 项目叠加后续运维服务，以及光伏的投资 + 运维，这种服务较为浅显，

新质互联网近期探索方向 （一）联算 （二）联智 （三）联数 （四）联空 04 14 14 15 15 16 17 17 新质互联网未来发展方向 （一）网络体系架构创新 （二）网络设备形态变革 （三）网络服务质量提升 （四）网络节能机制创新 （五）网络智能化水平提升 （六）网络安全水平提升 02 03 03 04 新质互联网远期发展目标及架构 （一）发展愿景 （二）总体架构 。 新质互联网智鉴报告（2025） 03 04 （一）发展愿景 新质互联网是在 IPv6+ 技术体系的基础上，面向联算、联智、联数、联空等新场景，对数据通信网络在网络 架构、技术协议、设备形态、管理模式、安全体系等方面的整体创新。虽然底层 IP 网络体系架构不会根本变化， 但无论是运营商网络还是行业专网，都将产生巨大的变化，进而影响和促进新质生产力的发展和释放。 图 1 新质互联网整体架构 。在追求极致性能和规模的背 景下，当前超高速率光模块对网元设备的功耗压力不断提升，传统基于 112G/224G Serdes 的电互联网络面临 IO 性能和集群架构的双重瓶颈，光电融合正推动设备形态与网络架构革新，诸如 LRO 和 NPO 的新型降功耗互联方 案，是未来光电技术演进的重要方向。未来，智算中心网络将依托光电协同技术，在互联规模、应用场景与能力 边界上实现全面跃迁，成为支撑大模型持续演进的关键基础设施。

零碳园区建设要求 03 绿电直连系统规划方案 加入星球获取更多更全的数智化解决方案 2021 年起 ，较多省份开始探索“源网荷储一体化”项目试点 ，其新能源和用电负荷之间实质上采用类似直连 的技术形态 ，彼时旨在解决大规模新能源并网后的消纳问题， 比如： 国内风光制氢一体化项目， 内蒙六类 市场化项目中的源网荷储一体化项目、河南省源网荷储一体化项目中工业企业类项目、 山东省源网荷储一 体化试点项目中新能源就地就近消纳模式试点项目等 园区电网 ( 蓄热 ) 电锅炉 储 热 热 网 / 形态 1: 分布式新能源 + 储能 + 电制冷热 风电 园区电网 电网绿电 ( 绿电交易 ) 热泵 储 热一 冬季 供热 夏季制冷 冷水机组 储冷 ( 蓄 热 ) 电锅炉 园区热网 园区冷网 形态 2: 新能源 + 储能 + 电制氢 + 电 / 氢制冷热 储冷 溴冷机

在高比例电力电子设备并网背景下，电力系统强度的分类体系如 下图所示。 10 稳定形态 稳定形态 稳定形态 高比例电力电子 电力系统强度 调节强度 支撑强度 稳定形态 动态过程 调节强度 支撑强度 广义惯量 惯量冲击比 短路比 阻抗比 频率强度 电压强度 图 3 电力系统强度分类体系 从稳定形态上讲，“系统强度”包含频率强度与电压强度两个维 度。从动态过程上讲，根据系统中电压/频率控制措施是否处于有效 响下的发展 过程。非常规事件在公共安全学科中具有如下定义： 1）前兆不充分，具有明显的复杂性特征和潜在次生衍生危害， 破坏性严重，采用常规管理方式难以应对处置的突发事件。 2）无前例参照的或形态上、性质上、致因上、影响程度上异于、 19 甚于以往同类事件的，采用常规管理方式难以应对的重大突发事件。 在电力系统中，非常规事件是指超出现有电力系统安全防御体系， 可能导致系统严重故障，停电后果巨大且难以准确评估的小概率、高