近年来随着电气化程度的提高、环保压力的增大、科学技术的支撑和相关政策的推动，电力系统逐步向“高比例可再生能源”和“高比例电力电子设备”的“双高”方向发展。据中国可再生能源协会风能专业委员会和国家能源局统计，截至2020 年底，我国可再生能源发电装机占总装机的比重达到42.4%，可再生能源全年发电量占整体发电量的29.5%。而绝大多数可再生能源通过电力电子接口并网，推动了电子设备在电源侧的广泛应用。同时，配网侧分布式电源及储能装置经电力电子变换器接入配电网，负荷侧轨道交通、电动汽车、变频/调频等负荷也采用电力电子接口，使得电力系统“源-网-荷”各部分电力电子化程度不断加深。随着传统电力系统向新型电力系统发展，“双高”特性将更为显著。
在新型电力系统“双高”背景下，电力系统的不确定性、时变性、非线性及复杂性增强，对电力系统的安全稳定运行有很大的影响。因此，分析新型电力系统的“双高”运行风险并探讨其对策显得尤为重要。
一、新型电力系统“双高”运行特征
新型电力系统“双高”运行特征分析，可从“双高”环境分别对设备和系统的影响两个角度进行。
对于设备方面，电力电子设备之间及其与电网之间相互作用时，受电力电子装置拓扑结构及参数的影响，振荡频率会在较大范围内漂移，使宽频振荡表现出显著的时变特性；并且由于新能源发电机组采用电力电子接口与电网连接，原动机输入功率与电网的输出功率几乎解耦，因此不具备同步发电机转子的机械转动惯量。较之常规发电机组，新能源发电机组在抗扰性、过载能力、调频调压等方面能力不足。当系统发生故障，频率、电压波动较大时，容易导致新能源发电机组脱网，对系统的安全稳定运行产生不利影响。
对于系统运行方面，在新型电力系统背景下可再生能源发电大规模并网，发电侧的随机性显著增加，使得电力系统“源-荷”双侧不确定性进一步增强，供需不匹配问题更为突出。相较于传统电力系统，新型电力系统中的分布式发电、储能装置等可控资源更多，在涉及电源和负荷两端不同分布式资源的灵活互动时，系统运行调控难度增大，增加了系统运行调控的成本。
二、新型电力系统“双高”运行风险
对应新型电力系统“双高”运行特征，新型电力系统运行风险可以分为设备风险及系统运行风险两大类。
在设备风险方面，由于变流器的特高压直流、柔性交直流输电装备广泛应用于电网中，恶化了旋转电机某些扭振模态的阻尼，导致轴系扭振，进而引发电力系统次同步振荡。其次，由于新能源机组发电波动性大而无法提供足够的惯量，当负荷波动较大时无法维持电力系统的频率，高比例新能源电力系统的电力平衡保障面临重大挑战，与电网连续运行和实时平衡的要求不相适应。
在系统运行的风险方面，由于“源-荷”间呈现出更极端的随机性与不确定性以及电网发展不协调，用户用电需求较低时高比例分布式发电无法完全被电网吸收，造成了“弃电”、“窝电”等现象。而在用户用电高峰时，由于风能、太阳能可调度性很差，系统可能会出现功率缺额。因此在“双高”电力系统中电力需求侧响应尤为关键，用户参与电力系统的调度操作，对确保系统的安全稳定运行和充足的电力供应非常重要。
三、新型电力系统“双高”运行风险的应对措施
从设备层面考虑，新型电力系统“双高”运行风险的应对措施可分为三个主要方面：
一，紧跟科技前沿，采用先进的控制方法应对电力系统振荡风险。如可以运用虚拟同步发电机技术，使得逆变器具有发电机的特性，从而提高整个系统的惯量。对于系统中的时变、非线性等问题，可以综合运用非线性控制、鲁棒控制、自适应控制等先进的控制技术来提高系统的稳定性。
二，运用大数据理论与运行模拟方法，应对电网电压质量下降和频率波动风险。在新型电力系统中，现有的典型运营场景已难以反映真实情况，大量的运行数据也使得基于经验的选择方案越来越难以满足电力系统经济、安全、低碳的要求。因此，需要建立适合数据驱动新电力系统的精细化运行模拟方法，对大规模运行场景下规划方案的清洁能耗率、稳定边界等指标进行评估，以适应新型电力系统的不确定性。
三，实现电力资源优化配置，应对调节能力减弱风险。在电网结构上，完善送受端网架，不断提高现有输电通道的利用效率，并且要新增以传输清洁能源为主的跨区域输电通道。同时，继续加强区域电网互联互通，实现电力互补、盈亏互补、互为备用，提高电网安全保障能力。
从系统运行层面上看，新型电力系统“双高”运行风险的应对措施可分为两个主要方面：
一，加强“源-荷”双向互动，应对“源-荷”脱节风险。新型电力系统消费侧有大量新型负荷参与电网调度，用户的差异化负荷需求和各异质能流用能比例将影响能源设备的容量配置情况。利用深度学习、大数据、云计算、互联网+等先进技术将提高新能源发电预测的准确性，并加强电力调度机构与发电企业之间的联动与协调。
二，加强区域电网之间的联系，应对电力调度风险。坚持“网源协调发展”的原则，加强风电、光伏配套项目建设，确保获批项目及时并网，加强区域电网并网。电网电压水平越高，电网结构越强，规模越大，传输和分配资源的能力越强，技术和经济优势越明显。建设强大的智能电网，推进特高压输电线路建设，开辟跨区域、远距离输电通道，在更大范围内促进风、光等资源的优化配置。
四、结语
新型电力系统对推动我国能源结构转型，助力实现“双碳”目标意义重大，但与之而来的“双高”运行将会对现有电网造成一定的影响，不容忽视。对于新型电力系统“双高”运行风险，需要从应对设备风险和系统运行风险两个方面来考虑，通过积极地运用新技术、新方法、新思维，加强“源-荷”互动，加强区域电网之间的联系，实现电力资源优化配置，最大限度降低运行风险，保障新型电力系统安全稳定运行。
