近年来，我国在高安全坚强智能电网建设中取得了巨大成就，建成了世界一流水平的电力系统。我国电网安全总体保持良好局面，但随着电网发展的内外部环境发生深刻复杂的变化，电网安全形势仍然严峻。新时代新形势不仅呼唤新的发展观、改革观，还需要新的安全观。
电力安全建设现状
电力是经济社会发展的重要基础，在城市化、电气化和信息化的驱动下，电力作为能源的主要消费形式，在国民经济中有着举足轻重的地位。因此，电力安全一直受到国内外的高度重视，《中华人民共和国电力法》第一条就明确提出要保障电力安全运行。
电网安全事关经济社会发展和公共安全，是国家电网公司发展的“生命线”。在党中央领导下，历任国家电网公司负责人都在管理和技术层面强调加强电力安全措施，近年来先后提出：建设坚强智能电网，建设全球能源互联网，从能源全球化配置与互联角度强调电力安全;建设本质安全电网的理念，要求统筹骨干电网和重要断面送电水平，保持合理的电网安全裕度;采用泛在电力物联网技术以及电网安全责任属地化等管理措施，加强电网设备实时监控能力及故障预防和抵御事故风险能力;建设中国特色国际领先的能源互联网，加强特高压网架的能源跨区输送保障能力，提高能源综合利用水平，促进能源结构转型及电力供应安全。
随着我国经济发展进入“新常态”，电力发展步入“新常态”的特征愈加明显。但国家电网公司在电网本质安全建设方面丝毫没有放松，并取得了显著成效。如今，国家电网公司已经进入特高压交直流工程大规模建设的新阶段。南方电网公司的数字化电网、蒙西及其他地方电网的机网协调系统都最大程度地保障了电力的安全运行。
新形势下电力安全面临的挑战
我国的电力系统是在和平及全球化背景下快速发展起来的，在电力安全方面强调了设备保障、优化调度和管理水平等内容。近年来，在智能电网基础上，又增加了互联互通、能源综合利用等技术，进而提高了能源调配及电网互济能力，进一步保障了电力安全。随着新基建的推进，我国将在2025年基本建设完成以交直流特高压为骨干网架的能源互联网，届时全国范围内能源调配能力将显著增强，新能源消纳容量适应高比例清洁能源发展要求，为能源结构转型奠定基础。
尽管和平发展仍是主流，但逆全球化仍在发酵，世界经济的紧密联系有脱钩倾向，国家关系的不确定性增大。我国作为世界第二大经济体，面临的外部战略遏制力量日益增强，民粹主义盛行导致国际互信程度降低。
我国的电力系统具有枢纽型、平台型及共享型特点，电力安全需要站在新安全观视角进行重新审视，除了网络信息安全，还需防范更强烈度的攻击。不管是过往的热战，还是近来的疫情战，人们生活保障能力都是国家力量的重要组成部分。美国总统特朗普在2020年5月1日发布行政命令称，为确保大容量电力系统的安全，将禁止美国购买对国家安全造成风险的海外电力设备，理由是电力系统设备的外国供应对美国国家经济、公众健康和安全都会造成威胁。由此可见，目前国外也把大容量电力系统的安全保障上升到了国家安全及公众健康层面。
新安全观下的电力风险
高强烈度对抗下，在非军事目标中，保障人们生活的电力设施往往成为首要攻击目标，进而达到削弱对抗能力及意志的战术目的，海湾战争、北约轰炸南联盟以及委内瑞拉大停电，电力设施都在第一波攻击中受到较大程度的破坏。
在新安全观下，我国面临的电力安全风险主要来自以下几个方面。
1)由于支撑特高压骨干网架的电源点受到破坏，或者升压站、换流站及输电线路等遭到物理损伤，跨区远距离电力输送能力缺失，会造成华中、华东及华南负荷密集区电力容量不足，影响生产及生活电力供应。
2)人口集中的特大城市输配电网遭到严重破坏，供水系统、供气系统的升压泵电源缺失导致水、电、气供应不足，4G、5G通信基站电源缺失导致信息网络中断，千万级人口的城市生活保障面临困难，需要规模化疏散。
3)随着智能制造及国防电气化，电力供应不足将直接导致停工停产，而电磁炮、激光武器、电池驱动型隐身导弹及无人机将因为缺电无法形成战斗力，直接削弱战斗力补充及反击能力。
因此，在新安全观下，智能电网除了加强电网互联、互通和互济能力，还需要考虑输配电网的解列自愈能力、大电网修复能力和负荷转供能力等诸多因素，从发电侧、输配电侧、用电侧以及电力体制改革几方面加强协同，进而建设成为真正的坚强智能电网。
实现新安全观的措施
1. 发电侧
在新安全观下，智能电网技术首先是坚强的发电侧，保电源才能保电网。受制于我国的资源结构，火电在今后相当时间内仍是主力电源，火电的灵活性改造以及负荷转供能力、快速黑启动能力是坚强发电侧建设重点。
火电机组的灵活性改造能缓解大规模风、光能源并网后的电力系统调峰压力。目前，我国纯凝煤电机组调峰能力约50%，热电联产机组调峰能力约30%，与丹麦、德国的70%差距较大，灵活性改造潜力较大，需要深化电力辅助服务体制改革，提高技术，降低灵活性改造成本及煤耗，提高效益。负荷转供能力是当大电网停电后，火电机组能在维持最低负荷率运行下通过储能等过渡到其他供电线路，避免机组停机。当前除了自备电厂，火电机组多是以统调方式直接上网运行，转供能力需要在20 kV、110 kV或220 kV出口母线增加联络线和联络开关，连接附近配电网，紧急情况下可保持机组运行以及周边用电负荷的电力保障。
快速黑启动能力是电网修复能力的重要手段，通过机组主水泵的变频改造、变压器的零压启动等技术，降低火电机组黑启动时的冲击电流，减少黑启动电源的功率需求，增强电网运行稳定性。黑启动电源除了常规的燃气轮机，储能、水电及光储、风储等分布式能源都具备了快速黑启动电网的能力，为新安全观下的坚强发电侧建设奠定了技术基础。
2. 输配电侧
经过多年的输配电网建设，我国已经形成基于多道防线的大电网安全体系，N+1、N+2供电网络构成了坚强输配电网。输配电网柔性互联、配网内源网储荷不间断离网或者联合黑启动、能量协调以及作为虚拟电厂整体与输电网互动是坚强输配电网侧建设重点。
除了多条网架的互联互济，随着电力电子技术的成熟，输配电网的柔性化，交直流混联都是提高输电网可靠性的方式。配电网处于电力系统的末端，是大电网解列后保持负荷供电能力的主要形式。通过分布式稳定系统和能量管理系统，实现多台区110 kV及以下电压等级母线内源网荷协调，具备不间断离网运行能力，是主动配电网核心特征。为应对配电网内波动性分布式能源和冲击性负荷，近年来发展起来的软开关技术可形成多条配电网馈线末端实时互联，实现配电网闭环运行，增加配电网馈线间的潮流控制能力。软开关技术和以储能、分布式能源及负荷为基础的末端电网黑启动技术，都是坚强配网建设的重要部分。除了电网内通过需求响应及源网荷协同的纵向贯通，近年来还增加了水、气、热、冷等异质能源的横向综合互动，进一步增加了电力的供应安全。
3. 用电侧
坚强发电侧及输配电侧建设都是为了保证用电侧，即电力消费终端保障。我国大型及特大型城市群较多，用电安全直接关系着生活生产保障和城市的正常运转。
用电负荷分级分类及分层管控、分布式电源及其群控、城市备用电源规划、电动汽车与通信基站互联互济标准化等都是用电侧的建设重点。传统电力系统是通过发电侧的计划性适应用电侧的无序性，随着发电侧不可控的波动性能源规模化接入电网，影响了电网运行安全，需要提高发电侧的灵活性，采用可中断负荷、 储能等技术增加用电侧的柔性，进而作为需求侧响应资源，丰富能量调度方式。
当电网面临大的攻击时，电力的生产和输送都将受到较大限制，需要考虑电网的最低负荷运行能力建设，也就是可中断负荷管理更加细化，在电网架构上形成分级分层管控。比如为保障生活，需要将供水、供气的升压泵作为优先级较高的负荷，要求除了电网供电和柴发后备之外，增加一回独立的可再生电源/储能的备用电源，防止因柴油短缺导致城市水气断供。4G、5G基站直流电源与电动汽车直流系统接口统一，形成背靠背或者通过DC/DC模块直供能力，把电动汽车作为移动式储能，增加通信保障能力。分布式电源的群控能力可增加电源的有效供给，增大电网供电范围及稳定性。
城市的备用电源规划兼具经济性及电力安全，通过市场与计划手段规范用电行为，通过城市输配电网建模仿真等方式，研究维持城市各种水平运转所需要的电力负荷容量。
随着社会的发展进步，电力已经成为人们生活生产保障的核心基础，我国在高安全坚强智能电网建设中取得了巨大成就，建成了世界一流水平的电力系统。近年来，我国电网安全总体保持良好局面，但随着电网发展的内外部环境发生深刻复杂的变化，电网安全形势仍然严峻。面对新形势下的电网安全挑战，研究及开发新兴技术，采用新思维，从发、输、配、用几个环节，进一步增强电网在极限恶劣环境下的坚强性和韧性，对于确保电力供应安全，保障人们生活，助力国家建设，具有重大意义。
作者简介
李爱魁，大连理工大学电气工程学院研究员，贵州万峰电力股份公司技术顾问，主要从事智能电网及电力储能技术研发、应用及产业化相关工作。兼任中国可再生能源学会储能专委会副主任委员，全国电力储能标委会委员，能源行业液流电池标准技术委员会委员，北京先进碳材料产业促进会储能专委会副主任委员，中国有色金属学会钒资源清洁利用专业委员会副主任委员。作为技术负责人承建了武汉未来城综合智能电网储能工程、贵州万峰电力公司的20 MW/10 MW·h储能电站、蒙东配网移动式储能等工程。在储能领域获得和申请发明专利40余项，参与制定相关国标及行标7项，获得省部级科技进步奖5项。
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