碳達峰、碳中和目標(biāo)是我國能源安全和經(jīng)濟轉(zhuǎn)型的內(nèi)在需求和必然選擇,事關(guān)中華民族永續(xù)發(fā)展,對國際社會綠色低碳發(fā)展將起到促進作用,彰顯了負(fù)責(zé)任大國對構(gòu)建人類命運共同體的使命與擔(dān)當(dāng)。
在碳達峰、碳中和目標(biāo)指引下,預(yù)計到2060年,我國風(fēng)電、光伏等新能源發(fā)電量占比將達65%,未來的能源消費比重中,可再生能源將從能源電力消費的增量補充變?yōu)樵隽恐黧w。這意味著在未來電力系統(tǒng)中新能源將成為主力電源,煤電等傳統(tǒng)化石能源將退為輔助性電源。
廣泛接入的新能源將改變傳統(tǒng)電力系統(tǒng)未來格局。在供給側(cè),新能源呈集中式和分布式并存的局面,且根據(jù)資源特點、地理分布、建設(shè)條件等靈活布局,將出現(xiàn)“新能源+儲能”“新能源+氫能”“水電+光伏+儲能”等多元協(xié)調(diào)電源新模式。在需求側(cè),電能占終端能源消費的比重大幅提升,終端能源消費“新電氣化”進程加快,電能替代將持續(xù)提高建筑、交通、工業(yè)終端用能領(lǐng)域的電能占比。供給側(cè)和需求側(cè)的結(jié)構(gòu)性變化將給能源電力網(wǎng)絡(luò)的安全穩(wěn)定和綠色高效帶來重大挑戰(zhàn)。因此,亟需開展新型電力系統(tǒng)建設(shè),發(fā)揮其在全社會能源資源優(yōu)化配置中的積極作用,促進能源綠色生產(chǎn)和消費,落實能源發(fā)展戰(zhàn)略,支撐“雙碳”目標(biāo)實現(xiàn)。
新型電力系統(tǒng)具有綠色低碳、
靈活柔性、數(shù)字智能三大特征
新型電力系統(tǒng)強調(diào)數(shù)字技術(shù)進步與用戶需求變革驅(qū)動,以建設(shè)多樣互動的用電體系為目標(biāo),推動源網(wǎng)荷儲互動融合和關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用,更加關(guān)注電網(wǎng)數(shù)據(jù)價值發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)造,表現(xiàn)為綠色低碳、靈活柔性、數(shù)字智能三大特征。
綠色低碳:新能源占主導(dǎo)地位,預(yù)計到“十四五”末,我國可再生能源發(fā)電裝機占比將超過50%,可再生能源在全社會用電量增量中的占比將達2/3左右,未來在新一輪科技革命推動下,電力系統(tǒng)將向深度低碳或零碳電力系統(tǒng)不斷演進。
靈活柔性:隨著新能源裝機規(guī)模迅速增加,電源出力特性愈發(fā)復(fù)雜,不確定性明顯。特高壓柔性直流輸電技術(shù)將支撐大規(guī)模新能源集中開發(fā)與跨省區(qū)高效優(yōu)化配置,數(shù)字化調(diào)控技術(shù)將使電網(wǎng)更加靈活可控,可實現(xiàn)新能源靈活、安全、高效廣泛接入電網(wǎng),以及分布式新能源高效就地消納。
數(shù)字智能:新一代數(shù)字技術(shù)通過設(shè)備終端提升電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集、分析和應(yīng)用能力,使電網(wǎng)具備超強感知能力、強大“算力+電力”能力、智慧決策能力和快速執(zhí)行能力,數(shù)字技術(shù)與傳統(tǒng)電力技術(shù)深度融合促進電力系統(tǒng)上下游各環(huán)節(jié)智能化、智慧化,為源網(wǎng)荷儲一體化協(xié)調(diào)發(fā)展提供關(guān)鍵保障。
由此可見,新型電力系統(tǒng)作為新能源優(yōu)化配置平臺的作用將更加顯著,可提升能源消納效率和經(jīng)濟性。同時,新一代數(shù)字技術(shù)使電網(wǎng)“可觀、可測、可控”成為現(xiàn)實。
高比例新能源特性將對
可靠供電等帶來新挑戰(zhàn)
新型電力系統(tǒng)將呈現(xiàn)高比例新能源特性,對可靠供電、安全穩(wěn)定和經(jīng)濟運行等帶來新挑戰(zhàn):
電力系統(tǒng)持續(xù)可靠供電面臨新挑戰(zhàn)。新能源隨機性、波動性、間歇性等特點對持續(xù)可靠供電帶來挑戰(zhàn),常規(guī)電源調(diào)節(jié)難以應(yīng)對新能源日內(nèi)功率波動,新能源消納存在巨大挑戰(zhàn)。而且,風(fēng)光發(fā)電不確定性大,風(fēng)電發(fā)電主要集中在春冬兩季,光伏發(fā)電主要集中在夏秋兩季。同時,風(fēng)電利用小時數(shù)、光伏利用小時數(shù)相差大,這對系統(tǒng)規(guī)劃提出了更高要求。
電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測難度加大。作為清潔的終端能源,電能將成為主要的能源消費品種,電力負(fù)荷結(jié)構(gòu)將更加多元化,電動汽車充電等消費側(cè)多樣性行為將導(dǎo)致電力負(fù)荷預(yù)測和協(xié)調(diào)難度加大,源、網(wǎng)、荷互動和交織將加劇電力系統(tǒng)波動。
大規(guī)模儲能增加電力系統(tǒng)復(fù)雜度。廣泛的新能源并網(wǎng)消納需合理配置大規(guī)模儲能,以提高系統(tǒng)的可控性和靈活性。預(yù)計到2060年,全國儲能裝機容量將達7.5億千瓦,大量電力電子變換器型儲能裝置增加將使得系統(tǒng)的復(fù)雜度進一步增加。
電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行難度增大。新能源具有廣泛的接入優(yōu)勢,這使得電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定控制問題突出。大規(guī)模新能源接入使電力系統(tǒng)不確定性增加,對電網(wǎng)安全構(gòu)成威脅,而且,新能源存在發(fā)電單體容量小、數(shù)量多的問題。未來,全國新能源發(fā)電單元將達數(shù)千萬級,氣象環(huán)境、運行控制等信號數(shù)量可達數(shù)十億,系統(tǒng)調(diào)度運行極其復(fù)雜,控制措施配置和實施難度增大。
需突破大規(guī)模新能源高效消納、
先進儲能、氫能等關(guān)鍵核心技術(shù)
作為保障國家能源安全的“國家隊”、黨和人民信賴依靠的“大國重器”,電網(wǎng)企業(yè)需發(fā)揮“引領(lǐng)者”作用,堅持不懈推進科技進步與創(chuàng)新,在新型電力系統(tǒng)構(gòu)建的關(guān)鍵核心技術(shù)領(lǐng)域取得領(lǐng)先突破。
大規(guī)模新能源高效消納技術(shù)是新型電力系統(tǒng)建設(shè)的關(guān)鍵,需集中突破新能源發(fā)電場站和集群精確建模技術(shù)、新能源發(fā)電監(jiān)測與預(yù)測技術(shù)。在新能源消納方面,需突破源網(wǎng)荷儲協(xié)調(diào)規(guī)劃技術(shù)、概率化電力電量平衡與全景運行模擬技術(shù),以提升電網(wǎng)大規(guī)模新能源承載能力。
電力電子裝備接入電網(wǎng)的穩(wěn)定運行控制技術(shù)。系統(tǒng)運行控制技術(shù)亟需變革創(chuàng)新,需研究和突破高比例電力電子化設(shè)備接入系統(tǒng)后的穩(wěn)定性難題、特大型交直流串并聯(lián)復(fù)雜大電網(wǎng)數(shù)字化調(diào)控技術(shù)、新型電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定防控體系重構(gòu)技術(shù),以及針對極端天氣和外部攻擊的主動防御與快速恢復(fù)技術(shù)。
先進儲能及應(yīng)用技術(shù)。儲能是未來新型能源系統(tǒng)的重要應(yīng)用技術(shù),其中,推進電動汽車規(guī)?;瘧?yīng)用,有利于節(jié)能減排,實現(xiàn)用戶側(cè)調(diào)節(jié)電力需求;進一步推動抽水蓄能電站、壓縮空氣儲能、超導(dǎo)磁儲能系統(tǒng)等技術(shù)應(yīng)用,研究和應(yīng)用系統(tǒng)集成與調(diào)控技術(shù),將滿足新型電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行需求。
氫能相關(guān)技術(shù)。氫能是一種理想的零碳能源。通過風(fēng)光等新能源電力制氫,將氫與燃料電池結(jié)合發(fā)電,以此形成氫能產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈,有助于加快構(gòu)建低碳化的氫能供應(yīng)體系。同時,發(fā)展電解水制氫技術(shù),利用棄風(fēng)、棄光、棄水資源制取“綠氫”,在碳中和進程中與可再生能源無法發(fā)揮作用的領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)互補。
下一步,南方電網(wǎng)公司將加快推動新型電力系統(tǒng)發(fā)展,以科技創(chuàng)新支撐新型電力系統(tǒng)構(gòu)建,助力實現(xiàn)碳達峰、碳中和。
原標(biāo)題:加快構(gòu)建新型電力系統(tǒng) 助力實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)