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专家:到2030年新型储能装机总量预计需要1.5亿千瓦

作者:杨亚迪 来源:国家电网报 发布时间:2021-10-22 浏览:

10月12日,中国电力科学研究院有限公司新型电力系统输电网功能形态及其技术演进研究项目团队运用仿真模拟手段,研究纯新能源送出场景下的组网形态,研究结果将为该类型组网输电提供技术方案。“在这一类型组网中,新能源电力占比达到100%。传统的特高压直流、长距离交流等输电方式,难以满足组网中的新能源电力输送要求。我们在此次仿真模拟中综合考虑技术、经济、安全等因素,创新改进传统的输电方式。”项目团队成员贺海磊说。

今年,中国电科院发挥专业门类齐全、业务领域完整的综合技术优势,加大支撑构建新型电力系统的力度,履行使命担当,以新成果、新成效推动电力事业发展。

中国电科院成立于1951年,至今已满70年。70年来,我国电力工业取得了举世瞩目的成就,技术装备水平显著提升,供应保障能力显著增强,电源装机(包括新能源装机)、电网规模、发电量、全社会用电量实现跨越。一代又一代科研人员瞄准电力科技前沿,强化基础应用研究,实施重大科技项目,在大电网安全、特高压输电、新能源研究领域上,形成一系列自主创新成果,为中国能源电力发展贡献智慧力量。

护航电网安全稳定运行

结合不同阶段我国电网的基本特征,围绕仿真计算软件工具、串补装置关键技术等展开科研攻关,提升电网运行可靠性

9月27日一早,中国电科院电力系统研究所工程师杨红英打开了互联大电网在线综合动态安全稳定智能评估系统。该系统可用8秒时间仿真完成万级电网节点10秒的物理过程,实时分析电网安全稳定状态。

我国电网交直流互联特征明显,运行状态和安全稳定性变化速度较快,需要调度人员实时掌控电网拓扑结构节点运行状态。电力系统研究所研发的互联大电网在线综合动态安全稳定智能评估系统,可从数据和模型两个方面实现电网拓扑结构节点的高精度仿真,为调度人员决策提供参考依据。

如何保障电网安全稳定运行,是电力科研人员多年来持续深入钻研的课题。

20世纪70年代到90年代,我国电网向超高压跨省互联升级,电力电子开关的输电设备开始在电网中广泛应用,电力系统运行面临大量新问题,需要更为先进和精准的仿真计算软件工具。中国电科院先后自主研发了电力系统分析综合程序、电磁暂态与电力电子仿真软件,有力支撑了我国跨省互联重大输电工程建设。

串联补偿技术是提高电网输送能力及安全可靠运行的重大关键技术。21世纪初期,中国电科院在串补装置关键技术相关领域开展科研攻关,保障电网输送能力安全可靠提升。2004年,该院自主创新研发的第一套国产化可控串补装置——甘肃成碧220千伏可控串补装置顺利投运,实现了国产化串补“零的突破”,推动我国成为世界第四个掌握串补及可控串补核心技术并拥有完全自主知识产权的国家。2007年,该院成功研制世界上首套采用混合复用方式的固定和可控混合串补装置,抑制次同步振荡现象,解决了电力系统次同步问题。这对电力系统安全运行意义深远。

2004年以来,远距离大容量输电、重要负荷中心大比例受电成为我国电网的基本特征。如何保障关键输电断面安全运行,提升负荷中心动态电压支撑能力,避免大停电情况发生,对于保障我国能源安全和国家安全极为重要。中国电科院攻克了输电断面动态功率分析与控制、受端电网电压稳定评估与控制、多时间尺度全过程动态仿真三大难题,有力支撑大电网安全防御的“三道防线”。

2012年以来,我国加大对清洁能源发电的支持力度。配电网从被动配电网向主动配电网过渡。为了在配电网运行层面给分布式电源提供适宜的发展环境,同时充分利用这些资源支撑电网稳定高效运行,中国电科院围绕主动配电网运行可靠性提升关键技术展开攻关,历时4年研制出综合配电单元、有源快速切换控制装置和主动配电网运行优化控制系统,显著提升了主动配电网运行可靠性。

推进输电技术升级创新

在输电技术领域,不断摸索前进,立足于推动我国特高压输电技术创新进步,攻克了一系列世界级重大难题,形成了完整的特高压交直流输电技术体系

10月10日,中国电科院换流变压器研制团队开展±1100千伏特高压换流变压器应用绝缘材料局部放电抽检测试工作。±1100千伏特高压换流变压器是该团队牵头研制的又一新装备,旨在进一步提升我国特高压输电装备的自主可靠性。

在输电技术领域,从高压到超高压,中国电科院曾沿着“引进-消化-吸收-再创新”的路径摸索前进。从我国第一个330千伏输变电工程到第一个500千伏输变电工程,再到第一个±500千伏直流输电工程等一系列重大工程,中国电科院解决了大量电网建设和规划设计中的难题,完成电力系统稳定、控制、联网和设备质量跟踪等重要任务。其中,在三峡输变电工程建设中,该院成功解决了多项技术难题,研究成果填补了国内多项空白。

为了减少城市电网架空配电线路故障,提高供电可靠性,中国电科院围绕雷击断线防护技术展开技术攻关,研发出拥有自主知识产权的防雷系列产品。这些产品具有重大的理论意义和工程应用价值。

我国输电技术发展到特高压等级,没有成熟经验可以借鉴,突破了当时已有的电力工业基础、技术与人才储备限制,因此,在特高压领域开展自主创新势在必行。

2004年,国家电网公司启动特高压输电工程关键技术研究和可行性研究,在电工领域包含核心设备研发、法定高计量基准建立、线路杆塔施工等技术难题。

中国电科院立足于推动我国特高压输电技术创新进步,先后攻克了特高压系统过电压深度抑制、重污秽外绝缘配置、特高压大容量设备多物理场协调控制、复杂多导体系统电磁环境、强电流试验技术等一系列世界级重大难题,形成了完整的特高压交直流输电技术体系。“特高压交流输电关键技术、成套设备及工程应用”获2012年度国家科学技术进步奖特等奖,“特高压±800千伏直流输电工程”获2017年度国家科学技术进步奖特等奖。

多年来,中国电科院全面建成国家电网公司“四基地两中心”,建立健全我国高电压大电流计量基准体系,覆盖工频、直流、冲击等方面;开发了架空输电线路三维协同设计系统,形成大规格角钢塔、高强钢管塔等同塔多回特高压线路杆塔成套技术。该院首创电磁式工频高电压比例叠加量值溯源方法,建立了国家工频高电压全系列基础标准装置及1000千伏现场一体化校准系统,为全国各级法定计量检定机构和各行业开展高电压量值溯源提供工作标准。

70年的发展历程中,中国电科院不断优化科研管理机制,并于2016年成为公司首批分红激励试点单位,探索实施分红激励措施,有效调动科技人才创新积极性。中国电科院已经形成了一批以院士为代表的杰出科学家和各学科、各领域的领军人才、优秀青年人才。其中,徐士高、蔡昌年、周孝信、郑健超、郭剑波等人先后在中国电科院工作期间当选院士。该院累计获得国家级科技奖励超过百项,包括国家科技进步特等奖2项、一等奖12项,中国专利金奖5项、银奖2项、优秀奖21项,中国标准创新贡献奖一等奖10项、中国标准创新贡献奖组织奖1项,以及省部级科技奖励1100项。

加快新能源发展技术攻关

持续开展新能源并网、新型储能等核心技术攻关,全力支撑国家清洁能源转型和新能源行业快速健康发展

10月9日9时,中国电科院新能源功率预测研究团队工程师车建峰正在查看该团队研发的新能源功率预测系统。该系统已经在国家电网公司国家电力调度控制中心等20家省级及以上调度机构应用,延长了短期功率预测时长,日前预测精度达到90%以上,为促进新能源消纳与保障电力供应提供有力支撑。

新能源具有随机性、波动性等特性,运行不确定性大。中国电科院在20世纪末就开始从事新能源发电研究,并在2006年成立新能源研究所,支撑我国可再生能源发展。

车建峰介绍:“电力系统是一个实时平衡系统。大规模新能源发电接入电网造成电源侧出力波动加大,负荷侧不确定性增大,电力系统功率平衡压力增加。”

中国电科院持续开展新能源电源并网、新型储能等核心技术攻关。在新能源电源并网技术上,该院建成世界上唯一具备风电、光伏发电与储能并网研究和实证功能的张北试验基地,创立了新能源功率预测技术体系,攻克了新能源优化调度运行核心技术,全力支撑国家清洁能源转型和新能源行业快速健康发展。

在新型储能技术上,中国电科院围绕大规模多类型电池储能电站运行控制技术展开攻关,于2011年建立了兆瓦级多类型电池储能系统运行控制平台,解决了多类型电池储能电站运行控制难题,促进了电池储能技术的发展。

在运行控制技术上,中国电科院突破源网荷互动运行控制等重点技术,开发了基于云架构的调度自动化平台技术,研发了新一代调度自动化系统和电力市场运营全业务技术支撑系统。

目前,新型电力系统建设正逐步铺开,新能源发电将逐步成为电力系统的装机主体和电量主体。“从电力行业现状看,太阳能发电、风能发电是技术经济最成熟、发展最快、规模效应最大的新能源发电类型。我们预计,到了2030年新型储能装机总量需要1.5亿千瓦,这将进一步推动电力系统电力电量实时平衡相关技术创新。”中国电科院首席技术专家惠东说。

来源:国家电网报  作者:本报记者 杨亚迪

原标题:中国电科院加大支撑构建新型电力系统的力度 为中国能源电力发展贡献智慧力量

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