卓振宇，张 宁，谢小荣，李浩志，康重庆

（电力系统及大型发电设备安全控制和仿真国家重点实验室，清华大学，北京市100084）

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为应对全球气候变化、环境污染和能源战略等问题，世界各国正积极推动能源系统的低碳化、清洁化和可持续化转型。落实到能源结构上，具体体现为电能替代与清洁替代。然而，当前终端能源消费中的电能比例仅为20%，电能替代有巨大的发展空间。全球能源系统正面临一场规模巨大的技术革命。以风电和光伏为代表的非水可再生能源是这场能源革命中最具活力的组成部分。国际能源署预计2020 年全球风电与光伏装机容量较2019 年将分别增加超过65 GW（增速10.4%）和107 GW（增速18.3%）［1］。风电和光伏等新型可再生能源具有发电过程中零碳排放和零边际成本等优点，未来必将成为能源转型中电能替代与清洁替代的主体。

中国提出将力争在2030 年前实现碳达峰，努力争取2060 年前实现碳中和，并于2020 年气候雄心峰会上提出2030 年实现风电和光伏总容量超过1 200 GW 的发展目标。截至2020 年底，中国风电和光伏装机均已突破250 GW［2］。但要实现上述目标，可再生能源仍需要在未来30 年内实现跨越式发展。探究电力系统迈向高比例可再生能源的发展路径与解决方案具有重要战略意义。

以风电和光伏为代表的非水可再生能源机组的发电原理、控制方式、并网设备和外部特性均与常规机组有较大差别。装机比例的量变将引发系统特性的质变。高比例可再生能源电力系统在稳定机理［3］、调度运行［4］和规划发展［5］等众多方面均将发生深刻变化。……