求解新型電力系統 “變”在何處？“難”在哪里？“解”在何方？

2021-12-22 09:17:17 中國能源報作者:姚金楠　點擊量：評論 (0)

核心閱讀傳統電力系統支撐新能源高比例安全并網的消納能力、滿足用戶側多元化用能需求的互動能力、源網荷儲各環節高效運行的協同能力和電力

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傳統電力系統支撐新能源高比例安全并網的消納能力、滿足用戶側多元化用能需求的互動能力、“源網荷儲”各環節高效運行的協同能力和電力與其他能源系統的互濟能力都需要進一步提升。

以新能源為主體的新型電力系統到底“新”在何處？現有電力系統將面臨怎樣的變革和挑戰？哪些關鍵技術將為新型電力系統保駕護航？在2021年中國電機工程學會年會上，“新型電力系統”成為被頻繁提及的年度“熱詞”。

“變”在何處？

“為實現碳達峰、碳中和，預計中國能源綠色轉型將實現‘70/80/90’目標，即到2060年，電能消費比重達到70%，非化石能源消費比重達到80%以上，清潔能源發電比重達到90%。”中國電機工程學會理事長、中國工程院院士、中國華能集團有限公司董事長舒印彪指出，屆時，在新型電力系統中，新能源將成為主體電源，發電量占比將達到60%。

舒印彪透露，根據中國工程院最新研究結果，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，利用小時數將下降到約1500小時，裝機容量約為7億-8億千瓦。“基于我國的能源特性，這些化石能源發電裝機將發揮兜底保供、輔助和調節服務的作用，由此帶來的二氧化碳排放，需要依賴零碳、負碳技術進行中和。”

除電源結構的變化外，國家電網有限公司總經理張智剛表示，與傳統電力系統相比，新型電力系統的用能模式、電網形態和運行機理也將發生重大變化。“在用能方式上，分布式能源系統、虛擬電廠、具有V2G功能的電動汽車等交互式用能設施大量涌現，許多用戶側主體兼具生產者和消費者的雙重屬性；在電網形態上，大電網向交織流混連方向深入發展，微電網、分布式能源、儲能和局部直流電網等新的電網形態與大電網互通互濟、協調運行，形成以大電網為主導、各種電網形態相融并存的格局；在運行機理上，以機械電磁裝備為主的高轉動系統將演進為以電力電子裝備為主的低轉動慣量系統。”

“難”在哪里？

面對一系列重大變革，中國能源建設股份有限公司總工程師張滿平坦言，當前，我國構建新型電力系統仍然面臨諸多困難。“一方面，關鍵核心技術和裝備依舊受制于人，大規模新型儲能成本還比較高，電力系統的智能化基礎也不扎實；另一方面，適應新型電力系統的電力市場體系和電價機制還有待完善，嚴重的自然災害、網絡攻擊等非傳統的電力系統安全問題日益凸顯。”

張智剛也指出，針對電源、負荷的新特性，傳統電力系統支撐新能源高比例安全并網的消納能力、滿足用戶側多元化用能需求的互動能力、“源網荷儲”各環節高效運行的協同能力和電力與其他能源系統的互濟能力都需要進一步提升。

具體到源、網、荷、儲的不同環節，中國南方電網有限責任公司副總經理劉啟宏表示，在“源”測需要提供更加靈活的接入技術和接口方法；在“網”側需要建設更加快速的計算能力和調節手段；在“荷”側需要挖掘更加柔性的互動技術和工作渠道；在“儲”側則要實現更加高效的動態平衡和優化條件。

“解”在何方？

重重挑戰待破，到底應該如何發力？

張智剛指出，針對新型電力系統所需的核心技術，目前仍需要加強科研攻關。例如，在系統安全穩定方面，應重點加強新能源儲能主動響應、全電磁暫態仿真、安全防御及韌性提升等技術攻關，全方位提升電力系統安全穩定分析和控制能力；在電力電量平衡方面，則要重點強化平衡基礎理論和方法工具、大容量儲能、新能源功率準確預測等技術攻關，解決多時點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攻關，推動實現能源電力系統進行排放。

舒印彪認為，未來，新能源將與水電、核電、生物質發電、儲能、氫能等共同構成清潔能源供應體系，形成“廣泛互聯、智能互動、靈活柔性、安全可控”的新型電力系統，增加電力系統的彈性。

“其實，數字電網是承載新型電力系統的最佳形態。”劉啟宏認為，數字電網通過“電力+算力”的融合，可以成為支撐新型電力系統建設運營服務的關鍵載體。“在能源生產環節，新能源的隨機性、波動性和間歇性導致的新型電力系統復雜性和控制難度顯著增大。數字技術將增強新能源的可觀、可測、可控水平，促進新能源充分消納。在能源供給環節，調節和控制保護系統必須應對瞬息萬變的網絡變化和動態過程，急需探索數據驅動的新方法、新路徑。為此，可以借助超強的算力和算法，解決新型電力系統安全穩定運行的基本問題。而在能源消費環節，數字技術可以不斷激發供需互動能力，成為建設現代供電服務體系的關鍵保障。”

原標題:求解新型電力系統