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碳中和目标下以新能源为主体的新型电力系统体系构建

作者:谭忠富 李云峰 来源:中国电力企业管理 发布时间:2022-01-14 浏览:

中国储能网讯:习近平主席向世界各国庄严地承诺中国“双碳”目标。为了实现这个目标,迫切需要构建以新能源为主体的新型电力系统。我国2030年风光装机预计达到18亿千瓦以上,其发电量占比约25%;2060年风光装机预计达到60亿千瓦以上,其发电量占比约75%。随着新能源渗透率的逐年提高,新能源出力与负荷需求叠加后的净负荷波动峰谷差会逐年增大,而新能源能够参与电力实时平衡的转动惯性小、抗扰动能力低、低/高电压穿越能力弱,加之电力系统需要调峰调频的灵活调节资源稀缺等,可见,新型电力系统需要从多维角度出发进行体系构建。

新型电力系统内核是“源网荷储”的智能化集成。源指提供能源的“煤电油气”、园区工厂“余热余压尾气废水”及地源热等。由于新能源发电随机性太强,需要多源互补,风电、光伏与水电、火电、核电打捆互补送出使用,清洁能源发电逐渐替代煤电。网指气网、热力网、电网、电动车联网,多网互通,夜间风电电网消纳不动可以直接驱动地源热,进入热力网;气网的气通过燃气轮机进行冷热电三联供,进入热网与电网。荷指用煤、用电、用油、用气,多荷互代,逐渐推动以电代煤、以电代油、以电代气。储指储热、储冷、储气、储氢、储电,多储互济,中午光伏发电电网消纳不动可以直接给电动汽车充电,夜间风电可以直接给电锅炉蓄热。为了提升源网荷储智能化集成,需要开发灵活调节资源,如抽蓄、电化学储能、调峰气电、煤电灵活性改造(深度调峰及快速启停)、需求侧响应、电动车充放电等。“源网荷储”四个环节耦合在一起,需要智能化集成,以实现协同规划、精准投资与经济运行。

新型电力系统外延是具有平台与枢纽特征的能源互联网。随着分布式电源比重的不断增加,随机性波动可控性逐渐下降;电动汽车和储能系统的大量加入,导致需求侧也产生了新的波动。可见,以新能源为主体的新型电力系统存在海量多元、动态时空波动的大数据,需要基于5G、移动互联网、物联网、大数据、云计算、人工智能等技术进行支撑,以实现智慧调度和交易,提高新能源与负荷的“可观、可测、可控”性。“源网荷储”协调控制需要构建上中下游一体化多主体组织网络,促进能源企业合力打造集供电、供气、供暖、供冷、供氢等为一体的能源综合服务;促进省间、区域间“风光水火核”打捆互补输送的跨省跨区互联电网,有力支撑清洁能源区域间高效配置。

新型电力系统需要突破“冷热电气”生产的各自物理界限。传统的能源供应基本是国企“区域化垄断”经营着供电、供热、供水、供燃气,固定的价格与固定的市场下,缺乏压力与积极性去“互通有无,优势互补”,很难真正构建出综合能源服务体系。以新能源为主体的新型电力系统下,能源生产和消费界限需要打破,各种能源业务领域的界限需要弱化,传统的单一能源供应模式需要转向多能源协同供应模式,这样才可以提高综合用能效率。可见,针对新建的园区、机场、火车站、医院、校园等,电力、燃气、热力、供冷、供水管廊等基础设施需要融合规划,冷、热、电、气多种能源系统间的技术壁垒需要打通,如电力企业在配电园区正在试点的“光伏电站+风电站+变电站+5G基站+储冷/储热/储氢/储电站+充电站+数据中心站”多站合一就是一种突破。

新型电力系统需要各类新基建与新能源开发消纳技术的集成。国务院2020年4月常务会议上确立了7大项新基建,包括5G基站建设、特高压、城际高速铁路和城市轨道交通、新能源汽车充电桩、大数据中心、人工智能、工业互联网;除了城际高速铁路和城市轨道交通作为新型电力系统使用者之外,剩余6项内容均为新型电力系统涉及的技术。6项技术需要融入到新型电力系统基础建设“源网荷储控”中,如智能发电环节(源)涉及的高比例新能源智能灵活、友好并网、高效环保技术;调峰电源涉及的灵活机动、深度调峰、快速启停技术等。智能电网环节(网)涉及的高弹性电网技术;交直流远距离输电、区域互联、主网与微网互动技术;多网协同、多能转换、灾害防御、智能决策的调度技术;交直流混联大电网、微电网、微能网、热网、气网、车联网互通技术;一次物理系统、二次控制系统、交易系统、调度系统、信息系统融合技术等。智能用电环节(荷)涉及的高度电气化技术,负荷多元互动技术等。储能环节(储)涉及的抽水蓄能、压缩空气储能、储氢、储热等跨季节长时间尺度储能技术;电池储能、飞轮储能、小型空气储能等短时间尺度储能技术等。电力数字化(控)涉及的高端芯片、智能传感、边缘计算、区块链和人工智能算法技术等。

本文刊载于《中国电力企业管理》2021年12期,作者谭忠富系北京能源发展研究基地首席专家、华北电力大学教授博导,作者李云峰中国大唐集团党校党委书记、常务副校长

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关键字:新型电力系统

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