清研智谈 | 新型电力系统——助力“双碳”目标实现

新型电力系统是以确保能源电力安全为基本前提,以满足经济社会高质量发展的电力需求为首要目标,以高比例新能源供给消纳体系建设为主线任务,以源网荷储多向协同、灵活互动为坚强支撑,以坚强、智能、柔性电网为枢纽平台,以技术创新和体制机制创新为基础保障的新时代电力系统,是新型能源体系的重要组成和实现“双碳”目标的关键载体。新型电力系统具备安全高效、清洁低碳、柔性灵活、智慧融合四大重要特征,其中安全高效是基本前提,清洁低碳是核心目标,柔性灵活是重要支撑,智慧融合是基础保障,共同构建了新型电力系统的“四位一体”框架体系。

新型电力系统建设“三步走”发展路径

构建新型电力系统是一项复杂而艰巨的系统工程,不同发展阶段特征差异明显,需统筹谋划路径布局,科学部署、有序推进。根据《新型电力系统发展蓝皮书》,我国以2030年、2045年、2060年为新型电力系统构建战略目标的重要时间节点,制定新型电力系统“三步走”发展路径,即加速转型期(当前至2030年)、总体形成期(2030年至2045年)、巩固完善期(2045年至2060年),有计划、分步骤推进新型电力系统建设的“进度条”。

新型电力系统“三步走”发展路径

支撑新型电力系统的关键技术

在碳达峰、碳中和的总体战略目标下,针对未来源、荷不确定性特征,高比例新能源接入电网的演进趋势,新型电力系统清洁、高效、低碳的发展方向,需发展支撑新型电力系统的能源生产、传输、储存、消费技术。

能源生产技术

新型电力系统中,新能源通过提升可靠支撑能力逐步向系统主体电源转变。这些技术的共同特点是能源的来源是无限的,并且在转化过程中的碳排放极低,非常符合双碳目标的要求。而提高新能源的发电效率、稳定性和储能技术的发展都是实现双碳目标的关键。目前,可再生能源技术的发展主要集中在提高能源转化效率、提升能源稳定性和发展储能技术3个方面。

新型电力系统以新能源为主体,传统化石能源将向保障性、调节性能源转变,在机组备用、调峰调频等方面发挥作用,从而保障电力系统的安全可靠运行。为助力实现“双碳”目标,提高煤电机组的发电效率是降低碳排放的重要途径之一。

能源传输技术

能源传输技术主要包括新能源并网支撑技术和新型传输技术。

为实现“双碳”目标,大量新能源不断被并入电网,但新能源发电单元本身电网支撑能力弱、抗干扰性差。为推动新型电力系统发展,提高并网稳定性与安全性,需要针对以下4项核心技术重点突破:①基于新能源场站分区精细化建模的长时间尺度高精度功率预测技术;②系统友好型新能源基地与大电网间的友好交互和协同运行控制技术;③高渗透率分布式新能源规模化接入配电网的集群划分及智慧调控技术;④利用规模化储能支撑新能源外送通道运行模式及风险控制的协同运行技术。

为实现2035年我国发展新型输电技术的战略目标,在大容量输电技术方面,应着重发展以下3个方面:①根据西南水电、西北光伏、风电外送工程特点,深入攻关特殊恶劣环境下特高压输电技术,为能源基地大容量电力外送提供技术保障;②针对大规模海上风电高效汇集送出、陆上边远地区新能源大范围汇集及负荷远距离供电、电网柔性互联调控及电压/频率主动支撑、海岛联网供电等技术需求;③应深入研究柔性低频交流输电、柔性交流输电、直流电网输电、超导直流能源传输、电力/燃料一体化输送的系统构建与运行控制、装备研制及试验等关键技术和工程实施的可行性,加快集中攻关、示范建设和应用推广工作。

能源储存技术

储能作为一种先进的辅助能源系统,具有良好的灵活调节特性,是应对新能源发电、随机负荷不确定性的重要资源。

为了解决可再生能源的间断性和波动性问题,新型电力系统技术将侧重于储能技术的创新和应用。多种储能技术被广泛应用于电力系统,例如电池储能技术、氢能储能技术和压缩空气储能技术等。这些技术可以将过剩的能源储存起来,有需要时释放出来,平衡电力系统的供需关系。例如电动汽车电池可以作为移动储能装置参与电力系统的调度,实现能源的灵活转移和利用。

能源消费技术

未来我国新型电力系统将呈现特高压电网为主干,大型电源基地与分布式智能微电网共存的局面。电网调度空间、维度和难度剧增,亟需发展新一代智能调控技术并增强主动防御能力。智能调控技术包括柔性智能配电网技术、智能用电与供需互动技术。

面向未来新型电力系统,电网主动防御体系构建需进一步提升电网感知学习能力,加强大电网数字孪生实时仿真能力,增强数据及事件智能分析决策水平,建立电网本质安全特征量化及评价体系,升级“源–网–荷–储”各环节的紧急防控机制,加强安全风险主动防御。

电力是当前应用最广泛、使用最方便和最清洁的能源。实现“双碳”目标,主战场在能源,主力军乃电力。“碳达峰、碳中和”目标下,构建新型电力系统成为建设新型能源体系的关键内容和重要载体,是我国高质量发展的重要支撑。为实现我国能源转型的清洁、低碳、安全、高效目标,各地应加强系统布局和政策支持与引导、优化电力产业结构、推进技术研发与应用,强化人才培养与国际合作,全面推进新型电力系统建设。

清研成果

清研集团围绕生态环境、电力、能源等领域开展研究,与生态环境部、北京市生态环境局、国网电力公司、内蒙古电力集团、广东电网、铁塔能源有限公司、鄂尔多斯市能源局等单位开展了长期合作,在污染源管理、环境监测与评估、水环境治理、污染场地调查、新质生产力和新能源产业研究、能源大数据研究、能源定价模型构建、大数据可视化平台建设和系统支持、供电服务监测、电力安全管控、电力事件联动处置研究、电力公司营商环境提升、电力客户服务策略研究、创新实践管理等方面积累了多个项目经验。多年来,我们一直秉承“节能环保、共建绿色”的使命,以“诚信为本、服务至上”的服务理念,不断优化解决方案,提升服务质量,构建了一个具有内部凝聚力、社会影响力和综合竞争力的专业团队,致力于为客户提供高效、可靠的生态环境和能源电力服务。

撰稿 | 清研集团资源环境研究部

图片 | 网络

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