电力系统：能源转型与技术发展的关键领域

工程7（2021）1035社论电力系统对能源转型薛玉生中国国家电网电力科学研究院（南瑞集团公司）名誉院长根据 国际可 再生能 源机构 的说法，能源转型是全球能源部门从目前的化石能源转变为可再生能源的途径，到21世纪下半叶实现零碳排放。确保成功的能源转型的关键技术领域之一是部门耦合，其中每个部门的特点得到进一步发展，为确保短期和长期的能源充足性和安全性电作为人类发现的最重要的能量载体之一，由于其生产和转换其他类型能量的方便性和效率，在现代社会中起着核心作用。因此，可以设想，电力系统，即收集、传输和分配电能的系统，将是可再生能源采用的中心场所。电力系统还可以将其功能从主要作为电力媒介扩展到连接其他能源系统（包括热力和天然气网络）的中心节点。这一新功能将需要进一步发展电力系统管理和控制，以确保其灵活性和安全性，同时适应与其他能源系统的互动。与此同时，电力系统也正在经历根本的内部变化，因为许多传统发电厂已经或将被淘汰，取而代之的是中央和分布式的可再生能源。这种情况导致在电力系统操作和稳定性方面的为了以平稳和高效的方式将当前的电力系统转变为未来的能源结构，应解决以下技术领域，以加强电力系统的安全性和灵活性：(1) 智能电网。智能电网代表了利用自动化、通信和信息技术系统实现需求管理、灵活运行和优化资产管理的技术在该领域过去10-15年的研究中，焦点一直集中在配电系统上，已经提出了激活和协调大量小型设备，以提供本地或系统范围的服务，以应对可再生能源发电量的波动。(2) 综合能源系统运行。电能是通过转换成其他形式的能量，如光能、热能和机械能来消耗的。因此，为了有效地管理能源需求，应注意综合能源，以避免能源解决方案危及各种能源载体的需求(3) 电力系统安全。由于大多数可再生能源通过电力电子变换器与电力系统接口，电力系统的动态正在远离它们以前建立在同步机上的特性，并且电力系统正变得由电力变换器的控制系统主导。这种转变在控制和稳定性方面带来了各种挑战。另一个重要的视角来自网络方面，能源管理的日益数字化使系统容易受到网络攻击。(4) 网状直流（DC）电网。可再生能源丰富的地区通常远离主电网。为了长距离连接大型可再生能源发电厂，由于经济原因，直流输电系统正在发展成为一种自然的选择。直流输电系统的技术，包括保护和断路器，在过去几年中为各种电压水平取得了良好的基础本特刊重点关注基于上述广泛视角促进能源转型的关键新兴技术：(1) 三个主要的解决方案进行了讨论，审查的频率控制的挑战，由于减少同步机的数量减少系统惯性的结果：同步电容器，惯性仿真和快速的频率响应。(2) 提出了一种针对不同攻击模板识别网络化微电网中网络攻击的方法.该方法包括识别攻击类型和位置，并考虑部署和可扩展性。(3) 提出了一种基于深度学习的需求侧灵活性预测方法，分别用于两种类型的需求响应资源-电动汽车和生活热水系统，以支持日常运营中的短期规划研究。https://doi.org/10.1016/j.eng.2021.07.0022095-8099/©2021 THE CONDITOR.由爱思唯尔有限公司代表中国工程院和高等教育出版社有限公司出版。这是一篇基于CC BY-NC-ND许可证的开放获取文章（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。可从ScienceDirect获取目录列表工程杂志首页：www.elsevier.com/locate/engY. 薛工程7（2021）1035(4)针对多端混合高压直流系统中的直流保护问题，提出了一种基于单端法的直流保护策略。建议的保护策略不依赖于通信或线路边界元素，这使得它适合于多端系统。(5) 电力和热力网络的联合运行将导致更大的复杂性和数学挑战，优化和管理。提出了一种既保证最优性又加快求解过程的区域供热网络模型转换方法。在这个特殊的问题上选择的论文涵盖了电力系统研究的各个方面。我们预计，这一特刊将有效地激发进一步的研究，促进国际合作，并最终促进各自领域的技术发展。1036