摘要
在新型电力系统建设与“双碳”战略深入推进背景下，高比例新能源并网、高电力电子化设备普及导致电网电能质量形态发生深刻变革，宽频谐波、电压暂降、多源耦合扰动等新型问题频发，已成为制约电网安全运行、新能源高效消纳、高端制造业稳定生产的关键瓶颈。为系统掌握我国电能质量领域科技创新现状、治理成效与现存短板，本次调研以中国电科院、山东电科院两大电能质量实验室为核心研究对象，通过文献梳理、政策研判、实地走访、专家访谈、数据比对、案例分析等方式，系统梳理国家级前沿科创与省级工程落地的协同机制、技术成果与实践成效。调研发现：中国电科院聚焦前沿机理、核心装备与行业标准突破，解决多项“卡脖子”技术难题；山东电科院立足区域场景，实现技术成果本地化落地与民生产业赋能。当前行业仍存在新型扰动治理难度大、溯源定责难、基层监测有盲区、标准体系迭代滞后等问题。本报告结合调研成果，从技术创新、机制建设、成果转化、人才培育等方面提出优化建议，为电能质量领域科创报国、能源强国建设提供实践参考。
关键词
科创报国；新型电力系统；电能质量；技术治理；成果转化
一、问题提出
（一）调研背景
根据国家能源局《新型电力系统发展蓝皮书》与《“十四五”国家科技创新规划》要求，我国电力系统正全面向高新能源、高电力电子、高互动性形态转型。截至2025年，全国新能源并网装机突破14亿千瓦，新能源集群并网、储能变流器、电气化铁路、工业冲击性负荷大规模接入，使得传统稳态电能质量问题与宽频、暂态、复合型新型扰动叠加爆发。统计显示，近年新型电能质量问题年均增幅超30%，成为影响电网安全、产业经济、民生用电的突出短板。
电能质量治理是能源安全的重要组成部分，也是电力行业科创报国的核心阵地。中国电科院电能质量实验室作为国家级科研平台，承担前沿攻关、装备研发、标准引领使命；山东电科院电能质量实验室立足山东新能源大省、工业大省场景，承担区域治理、成果落地、民生赋能任务。两级平台构成我国电能质量领域“顶层创新+基层实战”的核心体系，具备极高的调研价值与行业代表性。
图1全国电力统计数据一览表
（二）研究意义
理论层面，本次调研厘清国家级与省级电力科研平台的科创分工、协同逻辑与技术体系，丰富新型电力系统电能质量治理理论研究。实践层面，通过真实数据、访谈记录、典型案例剖析行业现存痛点，为破解技术卡脖子、治理碎片化、成果落地难等现实问题提供对策，充分展现电力科研队伍自立自强、科创报国的时代担当。
二、调研设计与资料来源
（一）调研思路
本次调研坚持“政策对标—现状摸排—实证分析—问题查摆—对策提出”的研究逻辑，以两大实验室科研实践为核心样本，从技术创新、工程应用、机制建设、人才传承四个维度开展系统性调研，确保结论真实、分析深入、对策可行。
（二）调研方法
1.文献政策研究法：系统梳理国家能源战略、电力科创规划、电能质量国标行标及两级实验室科研成果文献。
2.实地观察法：跟踪实验室试验平台、监测系统、现场治理工程运行实况，掌握一线治理场景。
3.专家访谈法：分别访谈中国电科院资深首席专家、山东电科院一线科研骨干，获取一手科研认知与行业判断。
4.案例数据分析法：选取山东光伏台区、工业园区谐波治理等典型工程，采用量化数据对比分析治理成效。
（三）资料来源
1.官方政策文件：《新型电力系统发展蓝皮书》《“十四五”国家科技创新规划》、国家能源局电能质量专项文件。
2.科研资料：两大实验室课题台账、技术报告、成果专利、标准文本、试验数据。
3.一手访谈资料：国家级资深专家访谈摘录、省级青年科研骨干访谈实录。
4.工程实测数据：山东区域台区改造、工业园区治理前后对比数据。
5.行业公开资料：国网年度电能质量分析报告、行业统计数据。
三、主要调研发现与深度分析
（一）行业现状：新型电力系统电能质量矛盾突出
实地调研数据显示，新能源富集区域谐波超标频次较传统电网提升40%以上，工业密集区电能质量投诉占比达65%。光伏高渗透区域部分县域台区渗透率超80%，电能质量超标率最高达28%。全网新型扰动问题年均增速超25%，传统监测频带不足、溯源能力弱、治理方案滞后，“溯源难、定责难、治理难”三重痛点长期存在。
（二）国家级科创突破：中国电科院攻坚卡脖子技术
访谈摘录（中国电科院资深首席专家）：“十年前国内宽频电能质量高精度监测、谐波溯源核心设备完全依赖海外品牌，不仅采购、运维成本高昂，关键算法黑盒不开放，电网高频扰动、暂态畸变问题根本无法精准捕捉，一旦出现新型电网扰动问题，只能依赖国外厂家技术支持，行业卡脖子问题十分突出。”
针对行业短板，中国电科院开展系统性自主攻关：一是突破高端量测装备瓶颈，自主研发宽频VT、GIS一体化量测装置，频带提升10倍以上，实现0Hz~1MHz全频段监测，装备国产化率100%；二是攻克量子感知前沿技术，研发0.1级高精度量子互感器，测量误差降低80%，达到国际领先水平；三是搭建高压大容量试验平台，厘清新能源集群谐振与扰动传播机理，攻克高频辨识、毫秒级溯源、多源解耦核心技术；四是主导20余项国家、行业标准编制，构建新型电力系统标准体系，掌握行业技术话语权。
图2与中国电科院电能质量专家座谈
（三）省级落地赋能：山东电科院实现科创惠民落地
访谈摘录（山东电科院青年科研骨干）：“电力科创从来不是实验室里的纸上攻关，真正的科创报国，就是把每一组试验数据对准电网真实难题，把每一项技术成果落地到台区、服务到用户。电能质量治理看似是电网小事，实则是保障新能源消纳、护航工业生产、守护民生用电的大事。”
山东电科院立足区域禀赋，依托全省一体化监测大数据平台，覆盖全省上万监测点位，实现区域电能质量精准画像。针对分布式光伏散乱并网、工业负荷扰动突出问题，创新谐波贡献度量化溯源技术，解决长期治理推诿难题，工业区域治理纠纷发生率下降90%。通过千余个台区改造工程，有效治理三相不平衡、电压越限、谐波超标问题。典型工程数据：工业园区治理前谐波畸变率1.79%、功率因数0.70，治理后降至0.65%、提升至0.98，台区线损下降2.3个百分点，每年为企业节约电费超百万元，实现科创赋能产业、惠及民生。
治理前（9月27日） 治理后（10月10日）
图3治理装置投运前后台区电压运行水平对比
（四）科创协同机制：形成两级联动闭环体系
调研发现，两大实验室形成稳定互补格局：中国电科院负责“前沿突破、装备创新、标准引领”，解决行业共性难题；山东电科院负责“场景验证、工程落地、民生提质”，解决区域个性难题。双方数据共享、课题联合、成果互转，构建“研发—试验—试点—推广”完整科创链条，是电力行业科创报国、产学研用融合的典型范式。
（五）现存核心问题分析
1.新型扰动治理难度大：宽频、暂态、耦合性扰动增多，传统技术难以适配高频、快速、多维畸变场景。
2.基层监测体系不完善：高压监测完善，低压台区、用户侧末端仍存在监测盲区。
3.扰动溯源定责机制不健全：多源叠加场景下责任量化难，治理推诿现象仍有发生。
4.标准体系迭代滞后：新型电力系统场景标准更新慢，适配性不足。
5.轻量化普惠技术不足：高端技术成熟，但基层低成本、易推广治理方案偏少。
四、调研结论与对策建议
（一）调研结论
一是我国电能质量领域已构建“国家顶层创新、省级场景落地”的成熟科创体系，两级实验室协同攻坚成效显著，核心装备、核心算法实现自主可控，彻底扭转技术受制于人的局面。二是电力科创报国成效具象可量化，既突破前沿技术、筑牢国家能源安全屏障，又下沉服务民生、赋能区域产业高质量发展，实现政治效益、技术效益、民生效益统一。三是新型电力系统电能质量问题呈现复杂化、宽频化、耦合化趋势，监测盲区、溯源难点、标准滞后、基层治理薄弱仍是未来主要攻坚方向。
（二）对策建议
1.深化两级科创协同，强化核心技术攻关:持续依托中国电科院前沿优势，攻坚量子量测、AI智能溯源、宽频协同治理技术；依托山东电科院场景优势，持续开展新技术试点验证与迭代优化。
2.补齐监测盲区，构建全域智能管控体系:下沉监测终端，完善低压台区、用户侧感知网络，实现输、配、用全层级全覆盖监测，提升异常预警与精准溯源能力。
3.健全扰动定责机制，推动协同共治:推广谐波贡献度量化技术，建立“谁扰动、谁治理、谁担责”的市场化治理机制，减少治理纠纷，提升治理效率。
4.加速标准体系迭代，适配新型电网形态:围绕新能源集群、储能并网、宽频扰动等新场景，加快国标、行标、地方标准制修订，形成多层次、全覆盖的标准体系。
5.推广轻量化治理技术，实现普惠提质:针对基层台区、中小工业用户优化低成本、模块化治理方案，推动优质电力资源普惠化，缩小区域治理差距。
6.强化人才传承，厚植科创报国文化:持续培育扎根一线、自立自强的科研队伍，将家国情怀、实干担当融入科研全过程，持续为能源强国建设输送电力科创人才。
附录1：
与中国电科院电能质量专家访谈记录
问：在新型电力系统建设初期，我国电能质量领域面临哪些突出技术短板？
答：过去十年是我国电能质量从跟跑走向自主领跑的关键阶段。建设初期，宽频高精度监测设备、高频扰动溯源算法、电力电子耦合仿真核心技术大多依赖进口。国外设备采购与运维成本高，核心算法完全黑盒封闭。面对宽频谐波、暂态振荡、多源耦合畸变等新问题，我们缺少自主手段实现精准捕捉、分析与定位，很多治理只能依靠经验，精度不足、处置滞后，制约新能源消纳与电网安全运行。
问：当时“卡脖子”主要集中在哪些环节，团队是如何开展装备技术攻关的？
答：痛点主要集中在宽频传感、高频信号采集、抗干扰硬件与配套算法。我们团队从零起步，反复迭代硬件架构与软件算法，自主研发宽频一体化量测装置，实现0Hz1MHz超宽频带全覆盖，实现核心装备100%国产化，完成对进口设备的替代。同时布局金刚石量子电流感知方向，攻克传感材料、信号解耦、高精度校准等难题，克服传统互感器磁饱和、温漂、高频失准的固有缺陷，测量精度达到国际领先水平。
问：除硬件装备之外，在机理研究和标准建设层面做了哪些工作？
答：硬件突破只是一部分，底层机理和行业规则同样关键。过去新能源集群谐振、扰动传播、多源干扰解耦的研究较为零散。我们依托国家级高压大容量试验平台，构建大量新能源场站仿真模型，开展多工况试验，系统揭示新型电网的扰动机理，补齐国内理论短板。同时牵头制修订二十余项国家、行业标准，将试验结论与技术成果转化为统一行业规范，争取行业技术话语权。
问：站在科研人员角度，如何理解科研工作者的“科创报国”？答：科创报国不是一句口号，落到岗位上就是国家有需求、行业有短板，科研就要有突破。能源安全是国家安全的重要部分，电能质量直接关系电网稳定、新能源消纳和产业发展。我们做技术攻关，就是把关键核心技术掌握在自己手里，用试验数据、装备产品、标准规范，实实在在解决电网现场遇到的真实问题。
问：展望未来，电能质量领域还面临哪些挑战，后续重点攻关方向是什么？答：当前电能质量问题呈现宽频化、暂态化、多源耦合化的特点，治理难度持续上升。后续我们将重点攻坚AI智能扰动溯源、源网荷储协同电能质量提升、轻量化低成本治理等方向。持续坚持自主创新，不断夯实技术底座，为新型电力系统高质量发展提供技术支撑。
附录2：
与山东电科院青年骨干访谈记录
问：相比于国家级科研平台，省级电科院电能质量工作最大的特点是什么？
答：国家级实验室更多聚焦前沿机理、核心装备和行业标准突破，解决“卡脖子”、“从无到有”的问题。而省级电科院最大的特点是紧贴现场、紧贴负荷、紧贴民生。山东是新能源大省、工业大省，分布式光伏点多面广、工业冲击性负荷密集、电气化铁路跨度大，电网的电能质量问题细碎、复杂、场景极强。我们的科创不是做纸面研究，而是解决电网真实、具体、反复出现的现场难题。
问：目前山东区域电能质量治理最突出的痛点是什么？
答：最突出的主要有三类。一是高渗透分布式光伏带来的配电网电压波动、越限和谐波叠加问题，部分县域台区光伏渗透率超过80%，午后发电高峰期超标问题集中爆发。二是工业中频炉、冶炼负荷产生的非线性扰动，多源叠加导致溯源难、责任划分难、治理推诿多。三是大量老旧低压台区存在三相不平衡、功率因数偏低、线损偏高的顽固性民生问题，长期影响居民用电体验和电网经济运行。
问：针对“溯源难、定责难”这一行业顽疾，实验室做了哪些针对性技术突破？
答：我们立足山东海量实测数据，优化了多源谐波贡献度量化溯源技术。过去多个干扰源叠加，只能定性判断，无法定量追责，导致企业觉得“治理不公”、电网整改压力大。通过算法优化和大数据时序分析，我们可以精准拆分不同用户、不同设备的扰动贡献占比，实现有据可查、数据可依、责任可定。这项技术在淄博、滨州、潍坊等工业密集区落地后，区域治理纠纷发生率下降90%，真正实现了科学治扰、公正治扰。
问：在服务民生用电和产业升级方面，科创成果具体落地成效体现在哪里？
答：我们坚持“科研落地、成效可见”。一方面持续推进低压台区透明化监测和精准补偿改造，解决三相不平衡、电压偏移等高频民生问题，累计完成全省千余个问题台区提质改造。另一方面针对工业园区开展有源无源混合滤波综合治理，典型案例中，园区母线谐波畸变率由1.79%降至0.65%，用户功率因数由0.70提升至0.98，台区线损显著下降，企业每年可节约大量电费损耗。科创不是高端概念，最终就是要让电网更稳、企业更省、百姓用电更安心。
问：你如何理解基层电力科研人员的“科创报国”？
答：科创报国对国家级专家来说是突破技术壁垒、掌握国家话语权；对我们基层科研人员来说，就是把每一项技术落到现场、把每一组数据用出价值、把每一个问题彻底闭环。我们扎根一线、常年奔赴台区、园区、变电站，看似都是具体琐碎的工程工作，但正是无数基层治理的积累，保障了大电网安全、支撑了新能源消纳、服务了地方工业经济发展。把岗位做实、把技术用好、把民生守好，就是基层科研人的报国担当。
问：未来省级电能质量治理与科研的重点方向是什么？
答：未来我们会更加聚焦轻量化、普惠化、智能化治理。一方面承接国家级前沿技术，做好本地化适配落地，让高端技术下沉基层；另一方面持续完善区域监测感知网络，补齐低压末端监测盲区，深化AI预警、智能溯源、源网荷储协同提质能力，构建“事前预防、事中管控、事后复盘”的全链条治理体系，以精细化科创赋能区域能源高质量发展。
附录3：
核心治理成效数据表
图4某近零碳园区治理前后三相不平衡电流对比
图5用户治理前后电压对比图（系统查询）
图6试点台区无功功率曲线和光伏用户电压曲线对比
图7治理前后电能质量测试数据对比
