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求解:如何建设新型电力系统?

作者:优德88手机中文版新闻中心 来源:国家电网杂志 发布时间:2021-05-07 浏览:
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“面对全球环境治理前所未有的困难,国际社会要以前所未有的雄心和行动,勇于担当,勠力同心,共同构建人与自然生命共同体。”4月22日,国家主席习近平在领导人气候峰会发表重要讲话,站在全球生态文明建设的高度深入阐述应对气候变化挑战之策,倡导共同构建人与自然生命共同体,为处于关键节点的全球环境治理指明了通往美丽新世界的金光大道。

去年9月,习近平总书记提出我国碳达峰,碳中和目标;今年3月15日,在中央财经委员会第九次会议上,进一步对碳达峰,碳中和作出了部署,强调构建以新能源为主体的新型电力系统。这一重大决策是“四个革命,一个合作”能源安全新战略的最新实践和发展,是对我国电力系统的一场战略性,全局性,革命性变革,为我国能源电力转型发展提供了方向指引和根本遵循。

新时代带来新理念,新理念催生新电力。从呼唤到回应,从模糊到清晰,一个越来越具体生动的新型电力系统正向我们快步走来。什么是新型电力系统,如何构建新型电力系统,能源电力行业又该何去何从?诸多问题在引发相关各方探讨的同时,也在全社会掀起了一场关于能源电力未来方向的思想风暴。

呼唤:建设什么样的电力系统?

从高空俯瞰中国,一条条能源大动脉跨越山川河流,将充沛的电力输送至四面八方。

能源关系人类社会永续发展。化石能源的开发利用,极大地推进了世界经济和人类社会发展,也给自然生态带来严重伤害。比尔·盖茨在《气候经济与人类未来》一书中写道:“气候就好比一个正在被缓缓注水的浴缸,即使我们把水调到涓涓细流的程度,浴缸早晚也会被注满,而水满之后,自然会流到地面上。这就是我们必须阻止的灾难。”他认为,唯一的解决方案就是把碳排放的目标定为“0”。

实现碳达峰,碳中和,重点在能源。国际能源署(IEA)最新报告显示,2021年全球与能源有关的二氧化碳排放量将激增15亿吨,是自2010年以来的最大年度排放量增长;煤炭需求将增长4.5%,接近2014年以来的历史最高水平,其中电力煤炭需求占四分之三。可以说,能源系统是实现“双碳”目标的主战场,电力系统则是其中的主力军。

自18世纪中期起,人类开始大规模使用化石能源,推动了工业文明的兴起和发展,逐渐形成由发电厂,输电网,配电网和用电客户组成的电能生产与消费系统。在电能应用的初期,电力通常是经过小容量发电机单独向灯塔,轮船,车间等供电。20世纪以后,人们普遍认识到扩大电力系统的规模可以在能源开发,工业布局,负荷调整,系统安全与经济运行等方面带来明显的社会经济效益,各国电力系统的规模迅速扩大。以我国为例,作为世界级的能源生产和消费大国,目前我国形成了煤炭,电力,石油,天然气,可再生能源全面发展的能源供给体系,逐步发展成为世界上输送容量最大,输电电压等级最高,多区域电网交直流混联的电力系统,为优化调度资源和满足各地区经济社会发展用电需求提供可靠保障。

截至2020年年底,我国可再生能源发电装机总规模达到9.3亿千瓦,占总装机的比重达到42.4%,较2012年增长14.6个百分点。其中,水电,风电,太阳能发电装机规模均位居世界首位。2020年,我国可再生能源发电量达到2.2万亿千瓦时,占全社会用电量的比重达到29.5%,较2012年增长9.5个百分点,有力支撑我国非化石能源占一次能源消费比重达15.9%,如期实现2020年非化石能源消费占比达到15%的庄严承诺。

这是一份沉甸甸的成绩单,但要实现碳达峰,碳中和目标,仍然十分艰辛。到2030年实现碳达峰,我国风电,太阳能发电总装机容量需要达到12亿千瓦以上,意味着风电,太阳能发电装机还将至少增加6.66亿千瓦。4月22日,在国务院新闻办举行的新闻发布会上,生态环境部副部长庄国泰表示,中国从碳达峰到碳中和的时间只有30年左右,与发达国家相比时间大大缩短,面临巨大挑战。

越是艰难越向前。3月15日,习近平总书记明确提出“深化电力体制改革,构建以新能源为主体的新型电力系统”。3月19日,国家电网有限公司出台加快抽水蓄能开发建设6项重要举措,为保障电力安全和能源安全,推动大规模高比例新能源又好又快发展提供重要支撑。4月20日,公司向社会发布新能源云,积极打造“互联互通,高效协同,数据共享,优化配置”的能源数字经济平台,全力为经营区内新能源场站提供公平公正,优质高效的并网服务。

视野再放大,从加强输电通道建设,保障新能源及时并网和消纳,促进能源供给清洁化,到大力实施电能替代,促进终端能源消费电气化;从加强电力技术创新,促进清洁能源利用高效化,到及时发布服务碳达峰,碳中和行动方案,自上而下部署开展一系列研究和探索工作,公司争排头,作表率,以实际行动努力当好能源清洁低碳转型的先行者,推动者,引领者,推动构建以新能源为主体的新型电力系统,全力服务碳达峰,碳中和目标。

构建新型电力系统,顺应历史潮流,符合现实要求,将带来我国电力系统的一场战略性,全局性,革命性变革。公司总工程师陈国平告诉记者:“构建新型电力系统要求的及时提出,以权威声音解答了建设什么样的电力系统,以何种主体能源建设电力系统等关键问题,为能源电力行业提供了根本行动指南。”

求解:如何建设新型电力系统?

上海市浦东新区临港新城至洋山深水港东海大桥两侧,一座座巨大的风机耸立在一望无际的大海上,飞旋的叶片将无形的风能转变为清洁绿色的电能,点亮都市。

怎样建设新型电力系统?这是构建新型电力系统的关键问题。尽管各种声音和观点不绝于耳,但以电为中心,以电网为平台,以新能源大规模开发利用为重点,已成为从发电侧到用电侧相关各方的普遍共识。

中国电力科学研究院系统所电力系统规划技术研究室副主任秦晓辉将碳达峰比喻为“两个增量的赛跑”:“新能源发电的增量跑赢了全社会负荷用电的增量。”这就需要一方面努力增加新能源发电量,另一方面要适当控制全社会负荷用电的增量。

让新能源发得出,送得上,落得下,消纳是关键。面对未来凸显的“双高”“双峰”特性,电力系统运行机理将发生深刻变化,控制模式发生根本改变。秦晓辉说:“电力系统的平衡模式将从源荷实时平衡模式,转变为由规模化储能,可调负荷以及多能转换等共同参与缓冲的,在更大时间和空间范围内的非完全实时平衡模式;电力系统的物理形态将从现在的以同步发电机为主的机械电磁系统,转变为由更多电力电子设备与同步机共同构成的功率半导体/铁磁元件混合系统;电力系统的动态特性将从高惯性多电压源连续控制主导系统,转变为低惯性多电流源切换控制与电压源协调运行系统;电网外在形态则从现在的以大电网为主,转变为大电网和局部直流电网,微电网并存的多形态电网。”

未来10年,我国风能,太阳能发电装机容量有望达到目前装机容量的两倍。新能源发电存在靠天吃饭的特性,用户需要可靠的用电保障,二者如何匹配?

在3月30日国务院新闻办公室举行的中国可再生能源发展情况发布会上,国家能源局电力司司长黄学农介绍,在统筹优化新能源开发布局,实现新能源电力全局优化配置的基础上,要大力提升电力系统的灵活调节能力。在发电侧,加强火电灵活性改造,推动抽水蓄能电站,天然气调峰电站的建设;在电网侧,加大基础设施建设,提升资源优化配置能力,特别要发挥大电网资源互济的作用;在用户侧,推进终端电能替代特别是绿色电能替代,提高需求侧响应能力。另外,还要加快储能的规模化发展,推动电力系统全面数字化,构建高效,智慧的调度运行体系。

中国工程院院士郭剑波说:“未来,新能源发展是更多地去适应电力系统,还是电力系统通过升级改造更多地适应新能源发展?能源转型不能延续惯性思维,不管是电力系统还是新能源,两边都要变。”

比尔·盖茨说:“没有创新驱动,人类无法实现零排放的目标。”面对前所未有的困难和挑战,中国有雄心更有行动,主动担当全球生态文明建设的参与者,贡献者,引领者。能源电力领域的攻关创新,必将为中国践行承诺交上一份满意的答卷。

探索:如何做到统筹规划携手共进?

浙江绍兴,一个立足未来配电网形态的能源互联网项目,正在50平方千米的镜湖新区全面规划。绍兴供电公司发展部主任王华慧说:“仅靠投资扩建提升供电能力的手段未来将不能满足社会用电需求。构建以新能源为主体的新型电力系统,配电网形态的转变是一个重点。”他认为,交直流互济的配电网将更契合新能源的接入与消纳。建设多种能源互补共济,负荷互动,控制策略优化的配电网,是实现“双碳”目标的有益尝试。

纵观近年来的电力发展,电力系统转型升级的探索从未止步。在发电侧,煤电供给侧改革深化开展,煤电发电企业严控“存量”,主动减少无效供给,大力提高能效;风电和光伏发电企业抢抓机遇,做足“增量”,不断加快技术升级步伐。在电网侧,以输送新能源为主的特高压输电,柔性直流输电等工程建设和技术研究应用稳步开展。在电源侧,抽水蓄能电站建设和储能规模化应用不断加强,“新能源+储能+调相机”模式推动电力系统由碳排放系统向碳循环利用系统转变。在负荷侧,东中部地区分布式电源和微电网稳步发展,5G,物联网技术广泛应用,全电景区,港口岸电,电动汽车充电设施加快布局,不断提升需求响应能力。

构建新型电力系统,是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革,事关经济社会发展全局和长期战略,需要全社会各行业共同努力。从能源安全的角度看,新能源出力具有间歇性,波动性,大规模接入给电力系统稳定和能源安全带来新挑战;从能源转型的角度看,能源结构和发展方式的根本性变革,将使产业链各方面临前所未有的新情况。

又好又快推动构建新型电力系统,必须全国一盘棋,统筹好发展与安全,政府与市场,保供与节能,成本与价格的关系,发挥好政府主导,政策引导,市场调节,企业率先,全社会共同参与的作用,避免“算小账不算大账”,一步一个脚印向前推进。国网能源院院长,党委书记张运洲说:“要加快完善适应新能源大范围优化配置的市场化机制,创新完善新能源并网量价收购方式和交易模式,形成省间,省内交易协同开展,统一运作的全国电力市场。”

道阻且长,行则将至。构建以新能源为主体的新型电力系统是能源电力行业的重大历史机遇,必将催生能源电力新技术的广泛运用,推动电力体制改革全面深化。只有加强能源电力统一规划,完善市场机制和价格财税政策,发挥行业主体作用,全社会携手共进,才能早日迎来一个美丽新世界。

关键字:电力系统

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