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傳統(tǒng)電力系統(tǒng)支撐新能源高比例安全并網(wǎng)的消納能力、滿足用戶側(cè)多元化用能需求的互動能力、“源網(wǎng)荷儲”各環(huán)節(jié)高效運(yùn)行的協(xié)同能力和電力與其他能源系統(tǒng)的互濟(jì)能力都需要進(jìn)一步提升。

 

以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)到底“新”在何處？現(xiàn)有電力系統(tǒng)將面臨怎樣的變革和挑戰(zhàn)？哪些關(guān)鍵技術(shù)將為新型電力系統(tǒng)保駕護(hù)航？在2021年中國電機(jī)工程學(xué)會年會上，“新型電力系統(tǒng)”成為被頻繁提及的年度“熱詞”。

 

“變”在何處？

 

“為實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和，預(yù)計中國能源綠色轉(zhuǎn)型將實(shí)現(xiàn)‘70/80/90’目標(biāo)，即到2060年，電能消費(fèi)比重達(dá)到70%，非化石能源消費(fèi)比重達(dá)到80%以上，清潔能源發(fā)電比重達(dá)到90%。”中國電機(jī)工程學(xué)會理事長、中國工程院院士、中國華能集團(tuán)有限公司董事長舒印彪指出，屆時，在新型電力系統(tǒng)中，新能源將成為主體電源，發(fā)電量占比將達(dá)到60%。

 

舒印彪透露，根據(jù)中國工程院最新研究結(jié)果，到2060年，我國仍將保有一定比例的煤電和氣電，電量比重為10%左右，利用小時數(shù)將下降到約1500小時，裝機(jī)容量約為7億-8億千瓦。“基于我國的能源特性，這些化石能源發(fā)電裝機(jī)將發(fā)揮兜底保供、輔助和調(diào)節(jié)服務(wù)的作用，由此帶來的二氧化碳排放，需要依賴零碳、負(fù)碳技術(shù)進(jìn)行中和。”

 

除電源結(jié)構(gòu)的變化外，國家電網(wǎng)有限公司總經(jīng)理張智剛表示，與傳統(tǒng)電力系統(tǒng)相比，新型電力系統(tǒng)的用能模式、電網(wǎng)形態(tài)和運(yùn)行機(jī)理也將發(fā)生重大變化。“在用能方式上，分布式能源系統(tǒng)、虛擬電廠、具有V2G功能的電動汽車等交互式用能設(shè)施大量涌現(xiàn)，許多用戶側(cè)主體兼具生產(chǎn)者和消費(fèi)者的雙重屬性；在電網(wǎng)形態(tài)上，大電網(wǎng)向交織流混連方向深入發(fā)展，微電網(wǎng)、分布式能源、儲能和局部直流電網(wǎng)等新的電網(wǎng)形態(tài)與大電網(wǎng)互通互濟(jì)、協(xié)調(diào)運(yùn)行，形成以大電網(wǎng)為主導(dǎo)、各種電網(wǎng)形態(tài)相融并存的格局；在運(yùn)行機(jī)理上，以機(jī)械電磁裝備為主的高轉(zhuǎn)動系統(tǒng)將演進(jìn)為以電力電子裝備為主的低轉(zhuǎn)動慣量系統(tǒng)。”

 

“難”在哪里？

 

面對一系列重大變革，中國能源建設(shè)股份有限公司總工程師張滿平坦言，當(dāng)前，我國構(gòu)建新型電力系統(tǒng)仍然面臨諸多困難。“一方面，關(guān)鍵核心技術(shù)和裝備依舊受制于人，大規(guī)模新型儲能成本還比較高，電力系統(tǒng)的智能化基礎(chǔ)也不扎實(shí)；另一方面，適應(yīng)新型電力系統(tǒng)的電力市場體系和電價機(jī)制還有待完善，嚴(yán)重的自然災(zāi)害、網(wǎng)絡(luò)攻擊等非傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)安全問題日益凸顯。”

 

張智剛也指出，針對電源、負(fù)荷的新特性，傳統(tǒng)電力系統(tǒng)支撐新能源高比例安全并網(wǎng)的消納能力、滿足用戶側(cè)多元化用能需求的互動能力、“源網(wǎng)荷儲”各環(huán)節(jié)高效運(yùn)行的協(xié)同能力和電力與其他能源系統(tǒng)的互濟(jì)能力都需要進(jìn)一步提升。

 

具體到源、網(wǎng)、荷、儲的不同環(huán)節(jié)，中國南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司副總經(jīng)理劉啟宏表示，在“源”測需要提供更加靈活的接入技術(shù)和接口方法；在“網(wǎng)”側(cè)需要建設(shè)更加快速的計算能力和調(diào)節(jié)手段；在“荷”側(cè)需要挖掘更加柔性的互動技術(shù)和工作渠道；在“儲”側(cè)則要實(shí)現(xiàn)更加高效的動態(tài)平衡和優(yōu)化條件。

 

“解”在何方？

 

重重挑戰(zhàn)待破，到底應(yīng)該如何發(fā)力？

 

張智剛指出，針對新型電力系統(tǒng)所需的核心技術(shù)，目前仍需要加強(qiáng)科研攻關(guān)。例如，在系統(tǒng)安全穩(wěn)定方面，應(yīng)重點(diǎn)加強(qiáng)新能源儲能主動響應(yīng)、全電磁暫態(tài)仿真、安全防御及韌性提升等技術(shù)攻關(guān)，全方位提升電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定分析和控制能力；在電力電量平衡方面，則要重點(diǎn)強(qiáng)化平衡基礎(chǔ)理論和方法工具、大容量儲能、新能源功率準(zhǔn)確預(yù)測等技術(shù)攻關(guān)，解決多時點(diǎn)尺度電力電量平衡難題；在能源電力深度脫碳方面，需要聚焦高精度碳評估與計量、碳捕捉利用與封存等技術(shù)攻關(guān)，推動實(shí)現(xiàn)能源電力系統(tǒng)進(jìn)行排放。

 

舒印彪認(rèn)為，未來，新能源將與水電、核電、生物質(zhì)發(fā)電、儲能、氫能等共同構(gòu)成清潔能源供應(yīng)體系，形成“廣泛互聯(lián)、智能互動、靈活柔性、安全可控”的新型電力系統(tǒng)，增加電力系統(tǒng)的彈性。

 

“其實(shí)，數(shù)字電網(wǎng)是承載新型電力系統(tǒng)的最佳形態(tài)。”劉啟宏認(rèn)為，數(shù)字電網(wǎng)通過“電力+算力”的融合，可以成為支撐新型電力系統(tǒng)建設(shè)運(yùn)營服務(wù)的關(guān)鍵載體。“在能源生產(chǎn)環(huán)節(jié)，新能源的隨機(jī)性、波動性和間歇性導(dǎo)致的新型電力系統(tǒng)復(fù)雜性和控制難度顯著增大。數(shù)字技術(shù)將增強(qiáng)新能源的可觀、可測、可控水平，促進(jìn)新能源充分消納。在能源供給環(huán)節(jié)，調(diào)節(jié)和控制保護(hù)系統(tǒng)必須應(yīng)對瞬息萬變的網(wǎng)絡(luò)變化和動態(tài)過程，急需探索數(shù)據(jù)驅(qū)動的新方法、新路徑。為此，可以借助超強(qiáng)的算力和算法，解決新型電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的基本問題。而在能源消費(fèi)環(huán)節(jié)，數(shù)字技術(shù)可以不斷激發(fā)供需互動能力，成為建設(shè)現(xiàn)代供電服務(wù)體系的關(guān)鍵保障。”

 

原標(biāo)題:求解新型電力系統(tǒng)