清研智談 | 新型電力系統——助力“雙碳”目標實現

新型電力系統是以確保能源電力安全為基本前提,以滿足經濟社會高質量發展的電力需求為首要目標,以高比例新能源供給消納體系建設為主線任務,以源網荷儲多向協同、靈活互動為堅強支撐,以堅強、智能、柔性電網為樞紐平臺,以技術創新和體制機制創新為基礎保障的新時代電力系統,是新型能源體系的重要組成和實現“雙碳”目標的關鍵載體。新型電力系統具備安全高效、清潔低碳、柔性靈活、智慧融合四大重要特征,其中安全高效是基本前提,清潔低碳是核心目標,柔性靈活是重要支撐,智慧融合是基礎保障,共同構建了新型電力系統的“四位一體”框架體系。
新型電力系統建設“三步走”發展路徑
構建新型電力系統是一項復雜而艱巨的系統工程,不同發展階段特征差異明顯,需統籌謀劃路徑布局,科學部署、有序推進。根據《新型電力系統發展藍皮書》,我國以2030年、2045年、2060年為新型電力系統構建戰略目標的重要時間節點,制定新型電力系統“三步走”發展路徑,即加速轉型期(當前至2030年)、總體形成期(2030年至2045年)、鞏固完善期(2045年至2060年),有計劃、分步驟推進新型電力系統建設的“進度條”。

新型電力系統“三步走”發展路徑
支撐新型電力系統的關鍵技術
在碳達峰、碳中和的總體戰略目標下,針對未來源、荷不確定性特征,高比例新能源接入電網的演進趨勢,新型電力系統清潔、高效、低碳的發展方向,需發展支撐新型電力系統的能源生產、傳輸、儲存、消費技術。
能源生產技術
新型電力系統中,新能源通過提升可靠支撐能力逐步向系統主體電源轉變。這些技術的共同特點是能源的來源是無限的,并且在轉化過程中的碳排放極低,非常符合雙碳目標的要求。而提高新能源的發電效率、穩定性和儲能技術的發展都是實現雙碳目標的關鍵。目前,可再生能源技術的發展主要集中在提高能源轉化效率、提升能源穩定性和發展儲能技術3個方面。
新型電力系統以新能源為主體,傳統化石能源將向保障性、調節性能源轉變,在機組備用、調峰調頻等方面發揮作用,從而保障電力系統的安全可靠運行。為助力實現“雙碳”目標,提高煤電機組的發電效率是降低碳排放的重要途徑之一。
能源傳輸技術
能源傳輸技術主要包括新能源并網支撐技術和新型傳輸技術。
為實現“雙碳”目標,大量新能源不斷被并入電網,但新能源發電單元本身電網支撐能力弱、抗干擾性差。為推動新型電力系統發展,提高并網穩定性與安全性,需要針對以下4項核心技術重點突破:①基于新能源場站分區精細化建模的長時間尺度高精度功率預測技術;②系統友好型新能源基地與大電網間的友好交互和協同運行控制技術;③高滲透率分布式新能源規模化接入配電網的集群劃分及智慧調控技術;④利用規模化儲能支撐新能源外送通道運行模式及風險控制的協同運行技術。
為實現2035年我國發展新型輸電技術的戰略目標,在大容量輸電技術方面,應著重發展以下3個方面:①根據西南水電、西北光伏、風電外送工程特點,深入攻關特殊惡劣環境下特高壓輸電技術,為能源基地大容量電力外送提供技術保障;②針對大規模海上風電高效匯集送出、陸上邊遠地區新能源大范圍匯集及負荷遠距離供電、電網柔性互聯調控及電壓/頻率主動支撐、海島聯網供電等技術需求;③應深入研究柔性低頻交流輸電、柔性交流輸電、直流電網輸電、超導直流能源傳輸、電力/燃料一體化輸送的系統構建與運行控制、裝備研制及試驗等關鍵技術和工程實施的可行性,加快集中攻關、示范建設和應用推廣工作。
能源儲存技術
儲能作為一種先進的輔助能源系統,具有良好的靈活調節特性,是應對新能源發電、隨機負荷不確定性的重要資源。
為了解決可再生能源的間斷性和波動性問題,新型電力系統技術將側重于儲能技術的創新和應用。多種儲能技術被廣泛應用于電力系統,例如電池儲能技術、氫能儲能技術和壓縮空氣儲能技術等。這些技術可以將過剩的能源儲存起來,有需要時釋放出來,平衡電力系統的供需關系。例如電動汽車電池可以作為移動儲能裝置參與電力系統的調度,實現能源的靈活轉移和利用。
能源消費技術
未來我國新型電力系統將呈現特高壓電網為主干,大型電源基地與分布式智能微電網共存的局面。電網調度空間、維度和難度劇增,亟需發展新一代智能調控技術并增強主動防御能力。智能調控技術包括柔性智能配電網技術、智能用電與供需互動技術。
面向未來新型電力系統,電網主動防御體系構建需進一步提升電網感知學習能力,加強大電網數字孿生實時仿真能力,增強數據及事件智能分析決策水平,建立電網本質安全特征量化及評價體系,升級“源–網–荷–儲”各環節的緊急防控機制,加強安全風險主動防御。

電力是當前應用最廣泛、使用最方便和最清潔的能源。實現“雙碳”目標,主戰場在能源,主力軍乃電力。“碳達峰、碳中和”目標下,構建新型電力系統成為建設新型能源體系的關鍵內容和重要載體,是我國高質量發展的重要支撐。為實現我國能源轉型的清潔、低碳、安全、高效目標,各地應加強系統布局和政策支持與引導、優化電力產業結構、推進技術研發與應用,強化人才培養與國際合作,全面推進新型電力系統建設。
清研成果

清研集團圍繞生態環境、電力、能源等領域開展研究,與生態環境部、北京市生態環境局、國網電力公司、內蒙古電力集團、廣東電網、鐵塔能源有限公司、鄂爾多斯市能源局等單位開展了長期合作,在污染源管理、環境監測與評估、水環境治理、污染場地調查、新質生產力和新能源產業研究、能源大數據研究、能源定價模型構建、大數據可視化平臺建設和系統支持、供電服務監測、電力安全管控、電力事件聯動處置研究、電力公司營商環境提升、電力客戶服務策略研究、創新實踐管理等方面積累了多個項目經驗。多年來,我們一直秉承“節能環保、共建綠色”的使命,以“誠信為本、服務至上”的服務理念,不斷優化解決方案,提升服務質量,構建了一個具有內部凝聚力、社會影響力和綜合競爭力的專業團隊,致力于為客戶提供高效、可靠的生態環境和能源電力服務。
撰稿 | 清研集團資源環境研究部
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