中国储能网讯:
舒印彪(中国工程院院士):建设新型电力系统的最终目标是深度低碳或者零碳,不仅电力系统要脱碳,还要助力全社会在用电侧实现电能替代,这是构建新型电力系统的重要路径。
新型电力系统要着重解决两个技术问题。
新能源出力“靠天吃饭”,显著改变了电力系统的平衡机制和平衡方法。当前,我们对气候、气象和新能源出力特性的负荷机理的认识还不完全,现有的调节机制和调峰能力无法适应新能源大规模发展带来的平衡问题。在全国范围内,存在新能源多日低出力的情况,无法满足负荷需求,现有的新能源调节储能无法解决长周期的电力电量出力问题。
新能源、直流等大量替代常规机组,电动汽车、分布式能源、储能等交互式用能设备广泛应用,电力系统呈现高比例可再生能源、高比例电力电子设备的“双高”特征,系统转动惯量和支撑能力下降,抗扰动能力弱,故障特性和连锁反应更加复杂,系统安全运行面临挑战。
构建新型电力系统还要解决一个经济问题:它是资源、技术、经济耦合的复杂系统工程,其成本取决于技术发展程度,还要看到政策和市场发挥的作用。在新能源的边际成本降低的同时,电力辅助服务与容量成本将大幅上升,传统以化石能源为主的市场不再适应高比例电源市场。
为持续增强构建新型电力系统的能力与活力,可从以下几个方面发力。一是要构建清洁能源体系,调整能源结构和布局;二是大力推动煤电的清洁高效利用;三是借助技术创新,加强智能电网建设;四是构建总量充裕、结构合理、成本最优的储能体系;五是大力发展能源消费侧电能替代关键技术,大力推进再电气化;六是加快构建全国统一电力市场,完善电力市场规则;七是提升基础材料、核心器件、工业软件等国产化水平,实现科技自立自强与产业链供应链自主可控;八是加强碳足迹管理体系建设,建立分时分区电碳因子数据库,完善碳排放核算核查标准,建立碳排放标准认证体系。
刘吉臻(中国工程院院士):能源发展有三大挑战:需求压力较大、供给制约较多、绿色低碳转型任务艰巨。应对这些挑战,出路就是大力发展新能源。我国不可能走西方油气替代煤炭、新能源替代油气的碳中和之路,能源转型的总思路要由“化石能源清洁化、清洁能源规模化、多种能源综合化”,发展为“大力发展新能源、构建新型电力系统、实施再电气化”。
新型电力系统的本质特征是能够主动适应新能源的间歇性和波动性。目前提出的“清洁低碳、安全充裕、经济高效、供需协同、灵活智能”二十字方针中,清洁低碳、安全充裕、经济高效是目标,但在技术领域仅有供需协同、灵活智能是不够的,应该加上多源互补、源网协同,以实现能源流、信息流和价值流的融合,推动新型电力系统构建。
毕天姝(华北电力大学副校长、新能源电力系统全国重点实验室常务副主任):推动新型电力系统构建,要充分发挥高校的作用。高校是我国科研体系中的重要组成部分,其优势主要体现在三个方面。第一,基础研究的优势。高校擅长技术理论和前瞻性研究,未来应加强战略需求牵引的技术研究。尤其是要跟企业协同,由企业提出问题和需求,高校和企业共同进行顶层设计,做体系性的基础研究。第二,多学科交叉的优势。以华北电力大学为例,除了传统的优势学科煤电和电力系统以外,还有与新能源相关的学科——核电、水利水电、储能、氢能、环境等,任务牵引多学科交叉攻关。第三,高校是人才培养的主力军。通过校企融合、产教融汇,在重大任务攻关过程中培育卓越工程师等高水平人才,实现教育、科技、人才的统筹发展。
电力系统保护与控制技术的创新,是应对新型电力系统“双高”特性的关键之一。电力系统保护负责感知电力系统故障,快速、准确、有选择地隔离故障元件,对整个电力系统的安全运行至关重要。由于大量新能源接入,电力系统的故障特性改变,给电力系统保护带来了挑战。为了应对这个挑战,我有以下三点建议。第一,研究新的电力系统保护原理和方法。对故障特性的新认知能带来新的电力系统保护技术,不依赖于传统的同步电源的故障特性,配网适应运行方式大范围变化。第二,原来的电力系统保护是在故障发生后,感知到故障特性才产生动作。现在借助新的传感技术和信息处理技术,保护技术要从故障后的故障感知和隔离,发展到基于设备状态预警的主动保护技术。第三,电力系统保护原来主要是保证电力系统的安全,随着大量电力电子设备的接入,应该从系统的角度,把电力电子设备保护、电网保护、电力电子设备快速控制和系统安全控制等统筹设计考虑,开发协同控制技术,才能充分发挥灵活性,保证电力系统安全。
宋明霞(人民日报数字传播研究中心主任、人民碳中和研究院院长):新型电力系统发展是新时代中国电力行业的成长叙事。
都说算力的尽头是电力,在算力加电力的支撑下,新型电力系统将从三个方面“破圈”。
第一是电力行业本身“破圈”。例如低电压等长期困扰电力行业的问题,将在电力大数据的支撑下精准破解。
第二是跨行业“破圈”。以国网冀北电力为例,张家口供电公司在新冠疫情期间向市政府提供经济分析报告,秦皇岛供电公司通过电力大数据看旅游产业、养老产业,廊坊供电公司通过电力大数据提供小微企业发展分析模型。这些实践都可以看到电网多触角、跨行业“破圈”,电力大数据的产业价值和治理价值愈加凸显。
第三是面向世界“破圈”。中国电力行业走过了跟跑、并跑到领跑的发展历程,如今,新型电力系统从技术到形态到功能都有极大发展。怎么向世界讲述新型电力系统创新实践和发展理念,讲述中国电力人的奋斗精神,是媒体应特别关注的问题。新型电力系统发展(崇礼)论坛正是面向世界破圈的好平台。
曾嵘(清华大学副校长):科技创新分为外源式和内源式两种。在过去的几十年里,我国从市场上购买了很多技术,得到公开共享的资料,这就是外源式创新。由于具备后发优势,我们可以学习很多先进,但对于创新或者科技研究的认识不够深、自信和勇气不足、能力有待提升。近几年出现了明显的变化,我国与某些国家的交流受到很大阻碍,技术买不来了,且我国有很多技术发展到了一定高度,已经进入无人区,没有可借鉴的经验。这时候,我国可能需要由外源式向内源式转变,进行基础的、原创性的、引领性的自主可控创新。问题导向很关键,需要针对真需求、大需求,加强源头创新,还要推动产学研深度融合创新。
侯金龙(华为技术有限公司董事、华为数字能源技术有限公司总裁):全球电力系统已进入可再生能源高渗透率阶段,给电网稳定运行带来挑战。构网技术是提升新能源主动支撑能力的关键技术之一,已成为各国电力系统科技创新的技术高地,各国正从技术标准、政策等方面大力推动其发展以及商业项目应用。
构网技术作为一种基于电力电子和数字化的创新技术,可在新型电力系统建设过程中,有效提升电力系统稳定性,具备多场景推广价值。例如,在发电侧,针对清洁能源基地,弱电网区域新能源集中接入场景可以大大提升新能源场站主动支撑能力,实现更高比例新能源并网;在电网侧,针对特高压线路受端,负荷中心电源空心化区域等场景可以增强系统的灵活调节、可靠运行能力;在用电侧,针对电网末端源网荷储、微电网供电区域,以及高原、矿山、岛屿,可以实现100%新能源区域电网以及并离网供电。
为推进构网型储能产业高质量发展,让创新要素发挥更大的产业促进作用,第一应逐步扩大构网型储能应用规模,使其在应用中成熟和完善,第二应建立构网型储能高质量标准体系,第三应形成有利于构网型储能高质量发展的市场机制。
王伟胜(中国电力科学研究院总工程师、可再生能源并网全国重点实验室主任):新能源发展的历程,实际上也是并网性能不断提升的过程,每个阶段我们对新能源并网的友好性都有不同的关注点。新能源的发展可以分为三个阶段:2010年及以前,新能源在电力系统中是补充,地位“微不足道”,我们的关注点是新能源最大效率发电以及电能质量合格;2010年至2020年,大规模新能源的可靠并网问题基本解决,新能源消纳问题日益凸显,全社会为新能源消纳作贡献;2020年之后,随着新型电力系统构建,新能源变得举足轻重,这对我们预测新能源出力的准确性提出了更高要求,尤其是在极端天气下。当然,要实现整个电力系统安全运行和保障电力供应,不可能完全靠新能源,而是需要各种电源融合发展。
郭小江(中国华能清洁能源技术研究院副院长):对于发电集团来说,特别关注的是新能源技术更新、迭代和提升。陆上发电逐渐向海上发电甚至空中发电过渡,从二维模式向三维功能体系发展,这是我们展望的且正在努力推进的目标。
2023年,风电装机容量为4.4亿千瓦,其中海上风电装机容量不到3800万千瓦,占比不到10%。实际上,海上风电发展引领了风电产业整体发展。我们统计过,超过90%的风电创新都来源于海上风电。最大、最新的机组,以及最先进的技术,都率先在海上风电领域实验示范,再反哺陆上风电的发展。
海上风电的科技创新,一方面是新型的风机,更大兆瓦级的风机、多风轮风机等。另一方面是场群构建方面,海上风电场在降低成本、轻量化海上输电平台等方面9进行攻关,预计到2025年会有新的发展成果。
此外,海上不仅有风电,现在有些海上综合能源岛,通过海上制氢、制氨、制醇,给海上交通、能源、通信提供综合服务。这也是融合开发的体现,提升我们从陆上到海上再到空间的全方位发展水平。
陈海生(中国科学院工程热物理研究所所长):在新型电力系统中,储能技术发挥着至关重要的作用。它不仅能够平衡电网的供需关系,促进可再生能源大规模接入,减少“弃风弃光”现象,还能在电网故障时提供应急电源,保障电力供应的连续性。此外,储能技术还能通过调节电网频率、电压等参数,提升电网的灵活性和韧性,为新型电力系统的安全稳定运行提供有力支撑。
目前,储能技术确实种类繁多。从应用场景来看,不同储能技术适用于不同的需求。例如,飞轮和超级电容因其高功率密度和快速响应能力,适用于短时高频的储能需求。锂电池和钠电池因其高能量密度和高效率,在中短时长储能领域占主导地位。而压缩空气储能和液流电池等长时储能技术,则因其大容量、长寿命的特点,在需要长时间储能的场景中具有广阔的应用前景。
随着可再生能源占比的不断提高,电力系统对储能技术的需求也将持续增长。储能技术将不断创新和进步,推动自身成本的降低和效率的提升,并与智能电网、虚拟电厂等新型电力系统技术深度融合,促进形成更加高效、灵活、可靠的电力供应体系。
钟建英(中国电气装备集团科学技术研究院执行董事、总经理):数智化技术能使输变电装备具备高度精准的预测故障功能和智能决策功能,有力支撑新型电力系统建设。其中,数字孪生技术是最关键的技术之一,但目前需要进一步提高虚拟体和实体之间的实时互动性。常规仿真的时间需要以天或者月为单位,而实时互动要求快速仿真。为此,目前的研究正努力将原来几天的仿真时间降到几毫秒。此外,大数据技术也极为重要,新型电力系统有海量数据,如何把这些数据清洗出来,对故障精准预判和精准定位,需要做算法研究。目前,中国电气装备集团部署了三个平台,一是仿真设计一体化平台,二是人工智能加电工装备实验平台,三是多场景电工装备在系统运行过程中的人工智能技术创新与应用平台。人工智能应用最关键的是对于场景的挖掘,场景挖掘精准将有助于人工智能的效能充分发挥。