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院士共话:

构建新型电力系统的新路径

2021年08月17日 10:15  |  作者:李元丽  |  来源:人民政协网
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8月14日,国际工程科技发展战略高端论坛暨第六届紫金论电国际学术研讨会以线上方式召开。据统计,超80万人次在线观看。

论坛上,来自中国、美国、加拿大、意大利、澳大利亚、日本、新加坡等7个国家的58位院士、教授、知名学者,围绕“电力系统主动支撑绿色低碳能源变革”主题,共话能源转型、新能源消纳、电力物联网、人工智能等领域的最新研究成果。

就电力领域而言,如何更好融入绿色低碳能源变革之中?全国政协委员、中国工程院院士、中国华能集团有限公司董事长舒印彪,中国工程院院士、西安交大电气工程学院名誉院长邱爱慈给出了自己的思考。

路径一:打造零碳电力系统

“中国能源转型取得了显著成效,实现碳达峰碳中和目标,是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革,既面临严峻挑战,又要充满信心。”舒印彪表示,实现碳达峰、碳中和目标,能源是主战场,电力是主力军。

目前我国实现碳达峰碳中和面临严峻的挑战,舒印彪分析称,一是碳排放总量大。中国是世界上最大的能源生产国和消费国,2020年能源排放99亿吨,占全球31%。二是我国处于工业化发展阶段,经济发展任务艰巨,电力需求还将刚性增长。三是时间紧。从碳达峰到碳中和,欧盟约70年,美国、日本40年左右,我国仅有30年时间。四是产业结构偏重、能源结构偏煤、能源利用效率偏低。2020年,我国非化石能源比重15.9%,清洁能源发电量占36%,煤炭消费比重57%,高于世界平均水平30个百分点。五是低碳技术的挑战。目前,全球二氧化碳年捕集能力在40万吨以上的大规模CCS项目美国已建成10个(中国2个)。

电力行业如何发挥主力军作用?“中国电力行业转型的目标是打造零碳电力系统。”舒印彪强调,要按照安全、优质、经济、高效的原则,在保障能源电力供应的前提下,以清洁化、电气化、数字化、标准化(“四化”)为方向,加强科技创新和政策机制支撑,构建清洁低碳安全高效的能源体系。

“实现碳达峰碳中和目标,要发挥科技创新引领作用,加快成熟技术推广,积极培育新技术,实现梯次应用。在CCS/CCUS、大容量储能、氢能等技术方面加大研发支持力度,加快产业化步伐。要发挥金融支撑保障作用,加强产融结合,丰富绿色金融产品,降低低碳项目投融资成本,加强对碳市场的政策引导,实现与电力市场有效衔接,推动我国碳市场持续、理性、健康发展。”舒印彪表示。

路径二:构建弹性电力系统

“双碳背景下,未来高比例新能源发电将成为主要运行方式,给我国电力供应、高比例新能源消纳、系统稳定运行等方面带来了巨大挑战,亟须新技术来保障电力系统的安全运行。”邱爱慈在论坛上如是说。

对于能源转型对电力系统带来的挑战,邱爱慈表示,在电力安全供应方面,我国新能源处于较低水平,对电力平衡支撑能力不足,同时极端气候下电力需求增加,保障电力供应难度加大;在高比例新能源消纳方面,随着新能源装机容量的增加,新能源电量占比不断提高,新能源利用率逐渐下降,新能源电量渗透率与利用率间相互制约,亟须兼顾新能源利用率与发电量占比转变。此外,系统调峰能力存在缺额,不足以支撑高比例新能源消纳;在系统安全稳定运行方面,电力系统转动惯量相对下降,频率调节和频率稳定问题凸显,同步稳定和新形态稳定问题共存等。

如何理解弹性电力系统?邱爱慈这样阐述:目前,电力安全的相关研究已经取得了一系列的成果,应对以强电磁脉冲(HEMP)、极端自然灾害为典型代表的极端事件的相关研究也已经起步。在这样的背景下,弹性电力系统的概念应运而生,它具有可靠性、自愈性,恢复力高的优势。如,事故前,传统电力系统新能源接入导致系统惯量下降,安全裕度降低,而弹性电力系统新能源具备接近忏悔机组能力,有较高的安全裕度;事故中,传统电力系统按照三道防线来抵御故障,而弹性电力系统能够承受台风等严重自然灾害,确保生命线工程安全,具有较高的抗击打能力;事故后,传统电力系统采用黑启动电源,而弹性电力系统采用灵活机动的分布式电源,提高恢复速度。

如何实现?邱爱慈表示,建设采取“三步走”的发展战略,经过15年的发展建设,最终达到建设弹性电力系统的预期目标:在极端事件攻击下,电力系统7天全面恢复,核心区域电网48小时恢复,关键重要负荷不停电。具体来说,2020—2025年,开展基础理论研究,确定系统最大风险点,2025—2030年,关键技术研究、核心装备研发与平台建设;2030—2035年,推动项目示范落地,实现弹性建设目标。

为此,邱爱慈建议,一是将现有的对弹性电力系统的定性评价指标与定量评价指标相结合,同时结合国外先进研究成果,提出一套兼具一般性与实用价值、结合我国电力系统发展现状的综合评价指标体系。二是坚持“平时预”“灾前防”“灾中守”“灾后抢”“事后评”并重的原则,实现建设弹性电力系统关键技术的技术攻关与自主创新,进而实现电力系统的弹性提升,并保证电力系统的能源安全与长期稳定发展。同时将弹性电力系统研究融入已有或正在发展的技术,从关键节点加固、应急响应和快速恢复等三个方面开展弹性电力系统的研究。三是推动弹性电力系统相关项目落地,坚持通过政策引导推动弹性电力系统相关项目落地。四是积极推动和优化弹性资源的开发利用,合理优化和利用弹性资源。可通过政策引导这只“看得见的手”与市场调控这只“看不见的手”,积极对分布式电源、储能装置这类传统的弹性资源进行优化利用,同时大力推进对电动汽车、可响应负荷、天然气资源、热力资源这类新兴的弹性资源的开发和利用,进一步加快推动我国对弹性电力系统的研究和建设。

编辑:秦云

关键词:新型电力系统


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