加快電力科技創新，以新質生產力賦能新型電力係統建設

——《新型電力係統建設“十五五”規劃》院士解讀

懷柔實驗室主任、中國工程院院士 湯廣福

“十五五”時期，是我國加速構建新型電力係統、實現碳達峰目標的關鍵攻堅期。隨著新能源逐步成為發電增量主體，新型電力係統正麵臨風光消納承壓、係統慣量支撐減弱、安全運行風險加劇等深層次挑戰。亟待科技創新引領電力係統結構性重塑和係統性重構，加快形成新質生產力，推動電力高質量發展。《新型電力係統建設“十五五”規劃》（以下簡稱《規劃》）提出加快電力領域新質生產力賦能，明確了攻堅新型電力係統核心技術與裝備、深化人工智能賦能、加快新型電力係統標準體係建設等關鍵任務，構建起覆蓋“基礎研究—技術攻關—工程驗證—推廣應用—標準引領”的全鏈條創新閉環，為以高水平科技自立自強培育電力領域新質生產力、建設新型電力係統提供了根本支撐。

一、準確把握發展大勢，統籌新型電力係統創新路徑

“十五五”時期，我國電力係統將經曆深刻變革。預計2030年，全社會用電量超13萬億千瓦時，較“十四五”末增加30%；非化石能源發電量占比超50%，加快推進新增用電量由新增清潔能源電量覆蓋。電源結構加速向非化石能源為主體轉變，電網形態由傳統剛性網絡向新型柔性互聯演進，負荷特性由相對穩定向主動靈活升級，新能源非電消納利用形式不斷拓展。《規劃》緊扣發展趨勢，科學謀劃了源網荷各側發展路徑，形成覆蓋全環節的係統性部署。

電源側加速向以新能源為增量主體、存量替代方向轉型。預計2030年，風光裝機突破28億千瓦，非化石能源發電裝機占比達65%。亟需大力發展風電光伏，加快“三北”沙戈荒、西南“水風光”、東部海上等三大基地建設；科學推進第三代核電規模化發展與第四代核電技術示範應用；積極發展靈活調節、寬負荷高效運行的新一代煤電技術；加快自主化燃氣輪機工程應用，形成多能互補、協同支撐的電源供給體係。

電網側正由交流同步剛性大電網向主配微協同、高度電力電子化的柔性電網演進，以區域電網為基礎、區域電網異步互聯的全國電網格局將加速形成。預計2030年，“西電東送”規模突破4.2億千瓦，配網支撐9億千瓦分布式新能源接入。亟需加強新型電網形態構建理論研究，推進“沙戈荒”等100%新能源外送輸電工程，提升新能源跨區送出與區域電網互濟能力，增強主配微多級協同運行水平，以裝備變革支撐電網形態演進。

負荷側正由被動用電向主動靈活互動轉變。預計“十五五”末，需求側削峰能力達最大負荷5%以上，力爭更好，車網互動、虛擬電廠、算電協同等新業態規模化發展，電力平衡由“源隨荷動”向源網荷儲多時間尺度協同優化轉變。亟需發展負荷聚合調節技術，依托虛擬電廠聚合充電樁、儲能、工業負荷等分散資源；深化算力與電力協同調度，推動數據中心等新型負荷參與係統互動，以數字賦能重塑負荷管理範式。

綠電製氫等非電利用規模持續增長，成為新能源消納的重要支撐。預計2030年，可再生能源製氫規模達到200萬噸，綠色氫氨醇等氫基燃料在發電、交通、化工、冶金等領域取得廣泛應用，加速壯大氫能產業發展規模。亟需突破柔性高效電解製氫、管道輸氫、低成本儲氫、氫氨醇合成等氫能“製—儲—輸—用”全鏈條關鍵技術，逐步構建與新型電力係統互補協同的新能源消納體係。

二、攻堅核心技術裝備，夯實新型電力係統技術基礎

核心技術裝備是構建新型電力係統的基石、推動電力係統升級變革的先導。《規劃》對係統運行、先進電源、新型電網，以及儲能等方麵進行了體係化攻關部署，並提出推動一批先進技術裝備規模化應用，有利於持續發揮重大工程牽引技術驗證和迭代升級作用，為“十五五”時期新型電力係統建設提供技術裝備支撐。

一是強化電力係統規劃運行基礎理論和仿真技術。突破新能源可靠容量評估、電力電量平衡、源網荷儲協同規劃、主配微網協調運行等基礎理論，完善充裕度、韌性和經濟性評價方法；研究低慣量電力係統穩定機理、寬頻振蕩和連鎖故障演化規律，構建複雜大電網安全穩定新理論體係；發展全電磁暫態仿真、數字孿生等技術，提升極端天氣等場景推演能力。加快研發自主可控的規劃、仿真和運行控製軟件，形成模型統一、數據貫通、離線與在線銜接的技術平台，為電力規劃決策和安全運行提供基礎支撐。

二是突破先進電源技術。攻關高效大功率新能源發電技術，推動大容量風電機組、高效率光伏電池及關鍵材料、核心部件升級，提升新能源主動支撐和涉網性能；突破高水頭、大容量衝擊式水輪發電機組關鍵技術，增強複雜水力和高海拔條件下的穩定運行能力；推進一體化鈉冷快堆、小堆/微堆等先進核電技術研究，加強基礎理論、關鍵材料、核心設備和燃料循環全鏈條攻關。

三是突破新型輸電和組網技術。針對新能源資源與負荷中心逆向分布格局，要提升遠距離、大容量、低損耗輸電和跨區域互濟能力。加快新型直流輸電、柔性直流和直流組網創新，突破大功率電力電子器件、新型換流拓撲、直流斷路器、寬頻振蕩抑製和交直流協同控製等關鍵技術。推進長距離交直流氣體絕緣金屬封閉輸電線路（GIL）、超特高壓交直流電纜及超高海拔、高地震烈度直流關鍵設備研製，攻克絕緣、材料、熱管理、抗震等難題。

四是突破電氫協同與跨時間尺度儲能技術。高比例新能源係統既有秒級、分鍾級波動，也麵臨跨日能量缺口。加快突破綠電製氫氨醇、氫發電、火電摻氫（氨）、氫儲能等關鍵技術，開展電氫協同示範，推動綠電綠氫融合發展。攻克跨日長時儲能及儲熱技術，提升電化學儲能安全性、經濟性和壽命，完善“電、氫、熱”多元儲能體係，形成短時功率調節與長時能量平衡相銜接的技術體係。

三、深化人工智能賦能，提升複雜電力係統駕馭能力

人工智能是新一輪科技革命與產業變革的重要驅動力量，是形成電力領域新質生產力的重要支撐。《規劃》對深化人工智能賦能新型電力係統建設全環節、全流程進行專項部署，積極推動人工智能與電力融合發展與試點示範，推動AI賦能應用由單點探索邁向體係化發展。

一是推動人工智能賦能電力規劃建設、調度控製、市場服務等全鏈條。在規劃建設環節，開展電力供需預測、規劃方案生成等智能化應用，加強工程建設智慧管理。在調度控製環節，發展AI智能感知與調度、故障智能診斷與保護等技術，推動係統運行保護向機理與數據協同驅動轉變。在市場服務環節，支撐電力市場出清、風險分析和智慧決策，提升源網荷儲協同調控水平，實現向“自主智能決策”的跨越。

二是築牢電力領域人工智能的安全發展底線。加強電力行業“人工智能+”基礎理論研究，推動AI機理模型、仿真技術與數據模型融合，增強可解釋性與魯棒性。建設高質量電力數據集和電力專業模型，推動自主芯片、基礎軟件與電力業務適配，完善測試驗證、人機協同和分級授權機製，強化覆蓋數據、算法、模型和應用的安全防護。

三是以算力與電力協同發展夯實人工智能綠色底座。強化算力與電力設施的統籌布局，積極發展算力綠電直連、源網荷儲一體化等創新模式，突破算力高可靠供電、算電雙向時空調度等關鍵技術，穩步提升算力設施的綠電消費占比和能效水平，持續增強算力網與電網的協同互動能力，實現以電強算、以算促電的雙向賦能。

四、加快標準體係建設，以標準引領技術和產業發展

標準是科技成果轉化的重要橋梁，也是新型電力係統安全有序發展的基礎。《規劃》對新型電力係統標準體係建設進行前瞻謀劃，將知識產權體係構建作為贏得全球能源治理話語權戰略主動的關鍵支撐，為“中國創新”成為“國際標準”提供核心支撐。

統籌源網荷儲各環節，形成覆蓋規劃設計、設備製造、並網檢測、調度運行、市場交易和安全防護等全生命周期的標準體係。加快構網型技術、柔性直流和直流組網、長時儲能、虛擬電廠、電力人工智能等標準製定，完善模型參數、數據接口、仿真測試和驗證評價規範。將標準研製與技術研發、試驗驗證、工程示範同步推進，積極參與國際標準製定，讓工程經驗更好地轉化為標準優勢。

五、完善協同創新體係，加快形成電力領域新質生產力

“十五五”時期是電力科技從單點突破向體係能力提升轉變的重要階段，《規劃》堅持以科技創新引領新型電力係統變革，將科技創新深度融入“十五五”時期重大任務部署進程中。需要統籌發揮國家實驗室、高校院所和科技領軍企業作用，推動創新鏈、產業鏈、資金鏈、人才鏈深度融合。

一要強化國家重大任務牽引，聚焦“大任務、大設施、大平台”，高質量實施智能電網等國家重大科技專項，加強攻關任務前瞻布局。二要強化國家戰略科技力量協同，持續推進能源電力領域國家實驗室體係建設，充分發揮企業科技創新主體作用，推動用戶單位、研製單位、高校院所組成創新聯合體，讓科研選題來自工程、創新成果回到工程。三要強化高水平試驗檢測和中試驗證平台建設，完善首台（套）、多元投入和應用評價機製。四要強化交叉學科人才培養，造就一批具有戰略眼光、工程能力和國際視野的科技領軍人才與創新團隊。

建設新型電力係統是一項長期、艱巨、複雜的係統工程，不可能一蹴而就，也不能簡單照搬國外經驗。必須堅持立足國情、先立後破，堅持安全可靠、經濟可行，堅持科技創新與製度創新協同發力。麵向“十五五”，要牢牢把握新一輪科技革命和產業變革機遇，勇於進入電力科技“無人區”，加快突破一批基礎性、戰略性、前沿性技術，推動更多創新成果轉化為先進生產力，以高水平電力科技自立自強支撐能源強國建設，為推進中國式現代化提供安全可靠、綠色低碳的電力保障。