北極星售電網(wǎng)訊:近日，2021中國電力規(guī)劃發(fā)展論壇（第八屆）在北京舉行。論壇以“構(gòu)建新型電力系統(tǒng)，助力雙碳目標(biāo)實(shí)現(xiàn)”為主題，由中國電力發(fā)展促進(jìn)會(huì)、國家電網(wǎng)有限公司發(fā)展策劃部、中國南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司戰(zhàn)略規(guī)劃部、電力規(guī)劃設(shè)計(jì)總院、水電水利規(guī)劃設(shè)計(jì)總院聯(lián)合主辦。與會(huì)專家指出，在實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)過程中，能源行業(yè)扮演著重要角色，承擔(dān)著國家能源供應(yīng)和消費(fèi)低碳轉(zhuǎn)型重任。新型電力系統(tǒng)如何構(gòu)建，電力行業(yè)如何轉(zhuǎn)型發(fā)展，新型電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力面臨哪些挑戰(zhàn)，成為會(huì)議焦點(diǎn)。
（來源：微信公眾號(hào)“能源研究俱樂部” ID：nyqbyj 作者：崔曉利 王雪辰）
探索“雙碳”目標(biāo)下能源轉(zhuǎn)型路徑
“我國能源轉(zhuǎn)型的戰(zhàn)略目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)‘雙碳’目標(biāo)，力爭2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和；實(shí)施路徑是要落實(shí)兩個(gè)構(gòu)建，即構(gòu)建清潔低碳安全高效的能源體系、構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)。”中國科學(xué)院院士周孝信提出，新型電力系統(tǒng)具有高比例可再生能源、高比例電力電子裝備、多能互補(bǔ)綜合能源、數(shù)字化智能化智慧能源、清潔高效低碳零碳等5個(gè)主要特征，以及超導(dǎo)輸電和新型綜合輸能技術(shù)等10類關(guān)鍵技術(shù)。基于非化石能源100%轉(zhuǎn)化為電能消費(fèi)的設(shè)定，能源系統(tǒng)和電力系統(tǒng)CO2排放均可實(shí)現(xiàn)2030年前達(dá)峰，2035年風(fēng)電光伏裝機(jī)容量超過裝機(jī)總?cè)萘?0%，2045～2050年間風(fēng)電光伏發(fā)電量超過總發(fā)電量50%，2060年風(fēng)電光伏裝機(jī)容量占總量86%，發(fā)電量占總量69.2%，化石能源發(fā)電基本清零。
對(duì)于“雙碳”目標(biāo)及能源轉(zhuǎn)型路徑，中國工程院院士薛禹勝認(rèn)為，需要優(yōu)化從當(dāng)前狀態(tài)趨于目標(biāo)狀態(tài)的實(shí)施路徑，能源領(lǐng)域首當(dāng)其沖。可再生能源大規(guī)模替代火電令電力系統(tǒng)的樞紐角色將更為突出（物理元素），大規(guī)模交直流線路及電力電子裝備入網(wǎng)使得動(dòng)態(tài)行為越加復(fù)雜（信息元素），大規(guī)模新型復(fù)合涌現(xiàn)以致輔助服務(wù)與需求側(cè)參與問題更為緊迫（社會(huì)元素）。薛禹勝提出，能源的信息物理社會(huì)系統(tǒng)（CPSSE）的三維框架，是實(shí)現(xiàn)雙碳戰(zhàn)略目標(biāo)及能源轉(zhuǎn)型路徑優(yōu)化的框架。他認(rèn)為，需要在CPSSE框架下考慮環(huán)境、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、行為等的影響，還要加快建立能源風(fēng)險(xiǎn)防御機(jī)制、信息安全保障體系、防災(zāi)減災(zāi)救災(zāi)體系。
周孝信指出，我國能源電力轉(zhuǎn)型路徑選擇圍繞大力開發(fā)利用可再生能源等五個(gè)方向，并通過非化石能源在一次能源消費(fèi)中比重、非化石能源發(fā)電量在發(fā)電量中比重等5項(xiàng)核心指標(biāo)考核新型電力系統(tǒng)的建設(shè)。周孝信稱，新型電力系統(tǒng)是一個(gè)綜合能源電力系統(tǒng)，并提出“綜合能源生產(chǎn)單元（IEPU）”設(shè)想方案。它既可生產(chǎn)除電外各種綠色燃料，又能以其高靈活調(diào)節(jié)能力支撐高比例可再生能源電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，期望能作為火電低碳/無碳轉(zhuǎn)型路徑方案的一種選擇。
自“雙碳”目標(biāo)提出以來，能源企業(yè)紛紛行動(dòng)，在新業(yè)態(tài)新模式方面先行先試、創(chuàng)新引領(lǐng)。主要能源電力企業(yè)積極制定“碳達(dá)峰、碳中和”行動(dòng)方案，研討新型電力系統(tǒng)路徑，加大力度推動(dòng)企業(yè)綠色發(fā)展和低碳轉(zhuǎn)型。能源電力企業(yè)積極儲(chǔ)備戰(zhàn)略新興技術(shù)，在儲(chǔ)能、氫能發(fā)展方面先行先試、創(chuàng)新引領(lǐng)。
優(yōu)化新能源發(fā)展區(qū)域布局
近年來，我國可再生能源發(fā)展成績斐然，但風(fēng)光電有隨機(jī)性、波動(dòng)性特點(diǎn)，可調(diào)、可控性較弱，還面臨土地利用空間約束、高比例新能源與電力安全供應(yīng)問題、市場化問題。
為此，水電水利規(guī)劃設(shè)計(jì)總院總工程師彭才德提出，新型電力系統(tǒng)需要常規(guī)水電、抽水蓄能提供支撐，水風(fēng)光儲(chǔ)多能互補(bǔ)綜合發(fā)展。“十四五”新能源發(fā)展要單品種開發(fā)與多品種互補(bǔ)并舉、單一場景與綜合場景并舉。“優(yōu)化區(qū)域布局，‘三北’地區(qū)推動(dòng)風(fēng)光電基地化規(guī)模化發(fā)展，西南地區(qū)統(tǒng)籌推進(jìn)水風(fēng)光綜合能源基地開發(fā)，中東南部地區(qū)重點(diǎn)推動(dòng)風(fēng)電光伏就地就近開發(fā)，東南部沿海地區(qū)積極推進(jìn)風(fēng)電集群化開發(fā)。落實(shí)全國范圍內(nèi)開展普適性強(qiáng)、普惠性好的新能源開發(fā)利用行動(dòng)，推動(dòng)新能源與各種開發(fā)場地、用能場景深度融合，‘十四五’期間重點(diǎn)開展千家萬戶沐光行動(dòng)、千鄉(xiāng)萬村馭風(fēng)行動(dòng)、城鎮(zhèn)屋頂光伏行動(dòng)等。”
國家能源局今年6月下發(fā)關(guān)于報(bào)送整縣（市、區(qū)）屋頂分布式光伏開發(fā)試點(diǎn)方案的通知，9月全國共計(jì)有676個(gè)縣（市、區(qū)）進(jìn)入試點(diǎn)名單，市場參與主體以國網(wǎng)、華能、國家能源集團(tuán)、國家電投等央企為主。
“十三五”期間，國網(wǎng)經(jīng)營區(qū)分布式光伏裝機(jī)容量年均增長67.3%，預(yù)計(jì)“十四五”更快。“十三五”期間，低壓分布式光伏占比最高，2020年底占分布式光伏總裝機(jī)容量62.1%，而且光伏臺(tái)區(qū)零散分布，局部地區(qū)光伏滲透率較高。國網(wǎng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院總工程師李敬如表示，整縣屋頂分布式光伏潛力巨大，綜合考慮農(nóng)村居民住宅屋頂和城鎮(zhèn)公共及工商業(yè)屋頂情況，國網(wǎng)經(jīng)營區(qū)屋頂分布式光伏理論可開發(fā)潛力分高、中、低方案，分別為8.1億千瓦、11.7億千瓦與15.2億千瓦。
中國華電科工集團(tuán)公司副總經(jīng)理單宏勝也在“零碳城鄉(xiāng)”整體方案中提到集中式風(fēng)電、整縣推進(jìn)屋頂分布式光伏、氫能綜合利用、生物質(zhì)能生態(tài)循環(huán)利用、碳捕集利用與封存等應(yīng)用場景。
從中長期來看，彭才德提出新能源發(fā)展三大方向，包括開發(fā)場地融合，比如與建筑物構(gòu)筑物結(jié)合，減輕用地成本，提升單位土地收益的方式；能源開發(fā)利用之間的技術(shù)融合，如水風(fēng)光互補(bǔ)，風(fēng)光與制氫、儲(chǔ)能、光熱等的融合；還有產(chǎn)業(yè)發(fā)展的融合，如光伏發(fā)電與信息數(shù)據(jù)領(lǐng)域、交通領(lǐng)域的融合等。
提升系統(tǒng)靈活性資源建設(shè)
新型電力系統(tǒng)建設(shè)要具備靈活調(diào)節(jié)能力、分布式能源廣泛介入、區(qū)域能源自洽等基本要求。為確保電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定安全，須有電源及時(shí)跟隨風(fēng)光出力的變化，靈活做出調(diào)節(jié)。
我國電力系統(tǒng)正加速向以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)演進(jìn)。電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型過程中，電網(wǎng)穩(wěn)定控制面臨新挑戰(zhàn)。國家電力調(diào)度控制中心副主任許濤指出，一方面，電力電子設(shè)備引入新型態(tài)穩(wěn)定問題。隨著電力電子設(shè)備比例不斷升高，更寬時(shí)間尺度的交互影響加強(qiáng)，系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性更加復(fù)雜，寬頻振蕩等新型穩(wěn)定問題涌現(xiàn)。新能源機(jī)組在故障擾動(dòng)期間呈現(xiàn)電流源特性，鉗制電壓能力弱，同時(shí)具有電力電子設(shè)備普遍存在的脆弱性，面對(duì)故障擾動(dòng)容量脫網(wǎng)，引發(fā)新能源大范圍連鎖反應(yīng)。另一方面，我國高比例新能源電網(wǎng)安全控制更具挑戰(zhàn)。我國單一輸電通道最大容量達(dá)到1200萬千瓦，特高壓直流送端已有6個(gè)千萬千瓦級(jí)新能源基地。“雙高”交直流強(qiáng)耦合電網(wǎng)出現(xiàn)以電壓、諧波、頻率為媒介的連鎖反應(yīng)。
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