中国电力圆桌:统筹、创新,构建以新能源为主体的新型电力系统

2021-09-01  来自: 河南汇能电力科技有限公司 浏览次数:23

我国提出二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和。实现碳达峰、碳中和目标是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革。落实双碳目标,电力行业责任重大,构建以新能源为主体的新型电力系统已成为时代使命。

  近日,“中国电力圆桌”2021年年中会议在京举办,主题为“以新能源为主体的新型电力系统建设”。会议由中国能源研究会主办、中国能源研究会能源政策研究中心承办,“中国电力圆桌”成员就新型电力系统的定位、特征、面临的挑战展开探讨,就如何科学构建新型电力系统建言献策。

  一、构建新型电力系统面临复杂挑战

  1.以新能源为主体将对现行电力系统带来挑战

  “能源结构转型是实现双碳目标的主要途径。能源生产侧,清洁能源替代化石能源,能源消费侧,推动电能替代以降低社会整体碳排放,因此电力行业是实现双碳目标的主战场。”中国工程院院士郭剑波在开篇报告中指出。

  构建新型电力系统是实现“3060”目标的必然选择。中国能源研究会副理事长兼秘书长、电网一级顾问孙正运认为,新型电力系统的核心特征是新能源成为电力供应主体,通过新型电力系统实现能源生产侧清洁替代,消费侧电能替代,以电为中心,清洁为方向,构建清洁低碳、资源灵活配置、数智融合的能源体系。

  新能源发电具有随机性、间歇性和波动性特点,大规模并网将给电力系统实时平衡带来复杂挑战。“电能的生产、传输、转换和消费在瞬间完成,传统的电力技术手段难以应对新能源的间断性、波动性、随机性,以及电力电子化带来的转动惯量降低。”孙正运指出。

  郭剑波也分析了新能源特性带来的充裕性挑战,包括:功率波动大、预测难,对系统调节能力提出更高要求;长时间高出力,给系统安全和储能技术带来挑战;长时间低出力,给供电保障带来挑战;电力电量不确定性大,增加系统规划难度;尖峰出力功率大、电量小,全额消纳代价大。

  2.以问题为导向“矛盾三角”

  构建新型电力系统,是革命性、系统性工程,要以系统性、整体性、协同性“矛盾三角”,满足新能源开发利用、经济社会用电需求以及综合用能成本等综合性目标。

  新能源利用小时数远低于负荷利用小时数,新能源要获得高电量占比需要数倍于负荷的装机容量。郭剑波指出,“新能源资源不确定性、设备低抗扰弱支撑性导致安全问题突出,在一段时间内,为解决安全问题需要加大投资、增加运行成本,使得经济问题突出。为环境-安全-经济‘矛盾三角’,需要在运行调控机制、电价市场机制、政策法规机制方面进行创新,通过构建新型电力系统加以协调解决。”

  以问题为导向,新型电力系统构建中探讨“矛盾三角”。中国能源研究会监事长韩水提出要解决三方面问题。是安全性,即电网运行安全,因为新能源占比不同,电网运行方式将随之发生变化。第二是可靠性,主要是保证供电稳定,新能源的随机性和不确定性会影响电力的供应保障。第三是经济性,应提高系统整体效率,进行经济性的优化和比较。

  二、保障电力安全可靠供应为底线

  确保电力安全可靠供应,是构建新型电力系统坚守的底线。与会专家提出,要从源网荷储多角度提升系统灵活性,充分保障电力系统的安全稳定。

  1.储能是支撑新型电力系统建设的重要举措

  日前,发展改革委、能源局正式发布《关于加快推动新型储能发展的指导意见》。文件明确,将发展新型储能作为提升能源电力系统调节能力、综合效率和安全保障能力,支撑新型电力系统建设的重要举措。

  构建以新能源为主体的新型电力系统,首先要保证能源供应,保证能源安全。大力发展新能源,保证电力系统稳定的关键是什么?中国能源研究会特邀副理事长、中国大唐集团公司原董事长陈进行认为,“电力系统的储能基础,是下一步发展的关键。储能技术能不能发展快、发展好,是决定新能源能不能成为供应主体、能不能持续健康发展的重要因素,这方面要研究。”

  储能是建设新型电力系统的关键。中国工程院院士江亿认为,“新型电力系统是相互协同的,现在是源随荷定,将来可能变成荷随源定。储能是的关键,尤其是分布式储能,而分布式储能资源是电动汽车。”

  电源侧的变革对于新型电力系统至关重要。韩水建议,在发电侧解决新能源的不确定性问题,增加系统的调节能力和适应能力。可配备多种形式的储能,包括电化学储能、物理储能等。新型储能主要适应电网需求,如毫秒级响应,秒级到分钟级的响应,小时级甚至更长时间周期的响应。适应不同响应方式的储能应是今后研究的方向之一。

  2.构建与新兴业态相适应的新型电力系统

  新能源大规模发展后,电力系统将增加无数个电源变量,数量多、规模小、随机性强的新能源机组个体给电网调度模式带来很大压力。

  三峡科技公司董事长江冰提出配网有源化的观点。他认为,随着分布式电源、可中断负荷等的发展,配电网逐渐呈现有源化特征,有源配电网将成为配电网的标准模式。要以配网有源化促进局域电网的自平衡。

  对于有源配网,中国能源研究会学术顾问、发展改革委能源研究会原所长周大地也建议,“放开有源电网,要求可再生能源自己解决问题,把配套价格政策调整起来,是不错的方向性设计。要由下而上,由局部分布式电源到区域再到更大范围,来实现电力体制改革。”

  新型电力供需模式孕育新型电力生态。孙正运认为,未来电力在能源结构中的占比将不断提高、能源支柱定位不断加强,将会形成以电网为枢纽平台的综合能源系统,电、热、冷、气等能源深度耦合,工业、交通、建筑的电能替代,将实现多类型能源转化与互补,以及多种储能设备、用能负荷,乃至于多系统间的协调配合,以提高能源系统的安全性、灵活性和综合利用效率。

  孙正运进一步建议,将数字化技术与传统电力技术深度融合,通过“大云物移智链”等现代信息技术和通信技术,统筹源网荷储资源。他还以案例形式介绍了电网数字化平台的成效。

  要构建与新兴业态相适应的电网调度运行新机制。中国能源研究会特邀副理事长、原中国电力投资集团总经理陆启洲提出,新型电力系统要采用大量的数字化和人工智能控制技术,适宜进行大量的前期研究,建议高校及研究机构提前做一些技术理论性研究。

  3.围绕安全可靠供应拓宽思维方式

  “达峰的前提是,我们要首先保证电力安全。任何情况下都要坚定不移保证电力安全供应,不能影响可持续发展和竞争能力。”中国电力企业联合会常务副理事长杨昆认为,目前激进的“运动式减碳”,需要纠偏。

  换种思维看电网的安全性和经济性。中国能源研究会副理事长王禹民指出当前主要的两点任务:一是要把能源供应和电力供应放在。避免电力生产供应发生重特大事故、电力设施大范围破坏、电力供应持续危机等各类突发事件引起大面积停电。二是新型电力系统要缩小大面积停电的可能性,由“大安全”观念转换成“小安全”,以局部安全保障系统整体方式,化解安全性和经济性矛盾。大电网安全稳定运行挑战巨大,常规机组旋转备用容量需求大,经济性难以计算。在未来分布式电源、微网、储能等深度发展的电力系统中,应创新思维方式,科学统筹局部和系统的安全保障。

  新型电力系统呼唤新型用能文化。江亿提出,电动汽车是捷经济的分布式储能资源。新型电力系统需要新型用电文化,靠需求侧来适应电源侧的不确定性。可建立起需求侧响应的用电模式,形成新的用电文化,慢慢跟新系统相适应。

  三、做好顶层设计和多方创新突破

  构建新型电力系统,既要在宏观层面做好顶层设计、统筹规划,也要在体制机制的适应性方面不断完善、创新。

  1.做好顶层设计与统筹规划

  系统转型,规划先行。要做好新型电力系统建设的顶层设计和系统规划,要深入研究论证,明确中长期战略方向、发展思路和实施路径。

  中国能源研究会特邀副理事长、南方电网公司原总经理钟俊认为,“3060”目标对整个能源系统是很大挑战,目前尚缺少统筹安排和总体规划。除了电力本身的能源结构调整以外,还需要统筹考虑需求侧问题,单位能耗下降指标也非常关键。

  “统一的顶层规划很重要,需要寻找电网安全与电源供应间的平衡点。”中国能源研究会特邀副理事长、中国华电集团公司原副总经理陈建华分析称,“新能源发展迅速,但综合层面看,整个发电系统效率有所下降。火电利用小时降低,同时政策没有配套,上半年火电行业亏损,电力综合效率是降低的。新型电力系统建设中,保证供应安全非常关键。”

  2.以创新破除难点堵点

  构建新型电力系统,须以改革创新突破难点堵点。不仅要在技术层面做好关键核心技术突破,也要从体制机制、理念等方面做好政策创新的引导。

  实现新型电力系统的基础和保障,韩水将其归纳为“双创新一参与一保障”。“双创新”首先是体制创新,这是建设新型电力系统的基础,要进一步深化体制机制及电力市场化改革。其次是技术创新,包括储能、新能源发电、碳捕捉、数字化、人工智能等技术。“一参与”即全社会参与,包括经济发展模式的转变、节能提效等。“一保障”指政策保障,首要是价格机制的保障,如电气化、新能源消纳、分布式电源建设、微电网建设等都要靠合理的价格机制来保障。

  中国能源研究会学术顾问吴吟认为,除了政策、技术创新,新型电力系统还需要理念和体制的创新。他进一步补充:“构建新型电力系统,是复杂的系统性工程,进行系统优化、全局优化和持续优化。”

  四、新型电力系统是统筹推进的长期过程

  到2030年,我国非化石能源占一次能源消费比重达到25%左右,风电和太阳能发电总装机容量达到12亿千瓦以上。我国能源转型变革战略方向已定,能源领域碳达峰行动将加快实施,可再生能源将迎来大规模、高比例发展。

  但新能源“大装机、小电量”特点突出。中国电力企业联合会的统计数据显示,今年上半年,我国全口径非化石能源发电装机占总装机容量比重为45.4%,而发电量远远达不到这个占比。电力行业减碳、构建新型电力系统需要统筹优化发输配用各环节,需要以系统化思维不断创新突破。

  史玉波理事长在会议总结发言中指出,需要以长期视角看待碳达峰和碳中和目标。新型电力系统建设是一个逐步适应能源结构调整的长期过程,需要有顶层设计、总体谋划,要不断探索、循序渐进。

  他还建议,构建新型电力系统,要保证供应侧、输送侧、消费侧的整体安全。系统创新、体制创新、技术创新、理念创新是有机整体,在构建新型电力系统中缺一不可。需要融入现代工业技术,利用数字技术、5G通信技术等构建新型智慧型电力系统,使其能够灵活自适应地保证整个电力系统的安全可靠。

关键词: 新型电力系统           

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