遵循“四個革命、一個合作”能源安全新戰略,為促進大規模高比例新能源持續開發利用、提升復雜電力系統安全水平、應對非傳統安全挑戰、適應電力系統充分市場化環境,實現電力工業高質量發展,亟待加快構建我國新一代電力系統。電力規劃設計總院黨委書記、院長杜忠明一、傳統電力系統面臨的主要挑戰1、傳統電力系統難以適應新形勢下
遵循“四個革命、一個合作”能源安全新戰略,為促進大規模高比例新能源持續開發利用、提升復雜電力系統安全水平、應對非傳統安全挑戰、適應電力系統充分市場化環境,實現電力工業高質量發展,亟待加快構建我國新一代電力系統。
電力規劃設計總院黨委書記、院長杜忠明
一、傳統電力系統面臨的主要挑戰
1、傳統電力系統難以適應新形勢下安全保障需要
隨著我國加快新型基礎設施建設和新型城鎮化建設,逐步形成雙循環新發展格局,將催生出一系列電力消費新業態、新需求。同時,考慮我國石油和天然氣對外依存度已分別達到73%和42%左右,為提升我國能源安全保障能力,有必要進一步提升電能在終端能源消費中的比重,預計在目前25%基礎上提升至2035年、2050年35%、45%左右,供電可靠性需大幅提升。在高水平電氣化條件下,傳統電力系統已經難以應對從傳統和非傳統安全挑戰。一方面,目前我國電力系統多區域交直流混聯的大電網結構日趨復雜。波動性較大、抗擾動能力較低的新能源及其他新型電力電子設備大規模接入電網,極大的改變了傳統電力系統的運行規律和特性,電力系統安全穩定風險日益加大。另一方面,隨著電力系統物理和信息層面互聯程度的提升,人為極端外力破壞或通過信息攻擊手段引發電網大面積停電事故的風險增加。
2、傳統電力系統難以適應大規模高比例新能源發展需要
預計我國非化石能源消費比重將由目前15.3%提高到2035年接近30%、2050年50%左右。非化石能源發電量占比將由目前的30%左右大幅提升到2035年45%、2050年75%左右。電力系統作為能源轉型的中心環節,承擔著十分迫切和繁重的清潔化轉型任務。未來要實現電力清潔綠色轉型目標,新能源發電裝機需要繼續以數倍于用電負荷增長的速度新增并網,對傳統電力系統提出了巨大的挑戰。僅依靠傳統電力系統在電源側和電網側的調節手段已經難以滿足新能源持續大規模并網消納的需求。
3、傳統電力系統難以適應靈活開放電力市場構建需要
未來我國將形成多交易品種的高標準市場體系,電力市場將最大限度還原電力商品屬性,實現市場配置資源的決定性作用。為適應市場主體從“單一化”向“多元化”轉變、電力輸送將從發輸配用“單向傳輸”向源網荷儲“多向互動”靈活傳輸轉變,電力系統規劃、設計、調度、運行等各個環節均需要全面的轉型和革新。
二、新一代電力系統的基本特征
1、結構特征:
綠色電源成為主體電源、新能源提供可靠電力支撐水電、核電、風電、太陽能等綠色電源裝機容量預計2035年、2050年分別達到20億千瓦、40億千瓦左右,綠色電源裝機占總裝機比重預計2035年、2050年分別達到56%、80%左右。新能源發電通過配置儲能、提高能量轉換效率、提升功率預測水平、智慧化調度運行等手段,成為新型“系統友好型”新能源電站。
2、形態特征:
源網荷融合互動、“大電源大電網”與“分布式系統”兼容互補通過市場機制實現電源、電網與電儲能、電供暖、電制氫、數據中心、電動汽車充電設施等新型靈活負荷深度融合互動;“西電東送、北電南送”的跨省跨區電力資源配置規模進一步增加,通過“大電源、大電網”為負荷中心地區提供電力保障支撐,優化能源結構。分布式系統貼近終端用戶,有利于清潔能源就近高效利用,與“大電源、大電網”兼容互補。
3、技術特征:
系統各環節全面數字化、調控體系高度智能化電力系統逐步由“自動化”向“數字化”、“智能化”演進。依托現代信息通信、大數據、物聯網技術等,形成全面覆蓋電力系統發、輸、配、用全環節、及時高速感知的“神經系統”,基于大規模超算能力,實現物理電力系統的“數字孿生”。基于人工智能技術,升級智慧調控體系,打造新一代電力系統的“中樞大腦”。
三、新一代電力系統的構建思路
1、加強新一代電力系統頂層設計
深入研究論證我國新一代電力系統發展路徑,推動國家層面制定新一代電力系統發展戰略,在“十四五”規劃中明確階段性目標任務。研究適應新一代電力系統構建的體制機制和標準規范。
2、加快關鍵技術的研發應用
通過多學科、多領域跨界融合,加大新一代電力系統關鍵技術的集中攻關、試驗示范、推廣應用。促進人工智能、大數據、物聯網、先進信息通信等技術與電力技術深度融合,形成具有我國自主知識產權的新一代電力系統關鍵技術體系。
3、實施全面數字化升級
數字化是新一代電力系統構建的基礎。“十四五”期間全面實施電力系統各環節的數字化升級改造,實現規劃設計數字化、工程建設數字化、裝備制造數字化、電力設備運行數字化。
4、開展重點工程示范
在“十四五”期間“以點促面”,依托技術創新和體制機制創新,重點開展一批新一代電力系統示范工程,形成示范效應,逐步推廣應用。
5、推動產業體系升級
加強新一代電力系統產學研體系建設,以智能制造為方向,融合運用數字信息技術,補足前端研發的產業短板,實現關鍵領域核心技術獨立自主和升級換代,形成完整且具有國際競爭力的電力產業鏈。結合“雙循環”新格局下的產業優化調整,統籌布局一批新型電力裝備制造、電力與數字經濟相融合的產業基地。
作者: 來源:能源研究俱樂部
責任編輯:jianping