碳中和下新型电力系统11个创新方向

来源:能源日参 编辑:jianping 碳中和下新型电力系统
日前,中国电力企业联合会党组成员、专职副理事长王志轩所作的新型电力系统构建论纲(—构建新型电力系统顶层设计思考)一文,文中王理事长对新型电力系统的缘起,定位、特色、基本功能、基本机制、基本动力、基本进程、保障等方面进行了系统、全面透彻的阐述;文中对煤电的退出节奏、气电发展的态度、新能源发展
日前,中国电力企业联合会党组成员、专职副理事长王志轩所作的新型电力系统构建论纲(—构建新型电力系统顶层设计思考)一文,文中王理事长对新型电力系统的缘起,定位、特色、基本功能、基本机制、基本动力、基本进程、保障等方面进行了系统、全面透彻的阐述;文中对煤电的退出节奏、气电发展的态度、新能源发展的方式、生物质、水电、核电发展的方向,都进行了思路,并对新型电力系统的关键技术创新方向进行了描绘,具有前瞻性和可操作性,他认为到碳中和阶段,新型电力系统实际上演变成了一个高度智能化的能源互联网系统。

王理事长认为新型电力系统的基本要素包括,电源、电网、负荷、储能、战略备用几个部分。

煤电:要严格控制煤电发展。“十四五”期间。应当将重点放到如何发挥好年青煤电机组的综合性作用上,特别是灵活性调节及提供系统转动惯量的作用上。仍需要建设少量煤电时,要因地制宜做好充分论证,不能简单地走高参数、大容量、高效率建设的老路,更不能继续再推进“以大代小”政策,而是要“着力提高效能”上。面向未来,煤电承担安全备用及灵活性调节的任务还需要很长时间,CCUS技术在未来应用也就成为必然,——煤电何时退出、退出的程度、如何退出是巨大系统工程,要做充分论证。因为退出中国年青而先进的、经过不断投入资金进行节能提效和环保改造的燃煤电厂,不仅是因为投资没有完全收回,有巨大的金融风险、投资者利益受损、员工重新就业、地方经济、产业链供应链(如煤矿及运输业)等直接影响。而且对整体能源安全、能源布局、电力布局、区域电源支撑、电力系统安全稳定运行、支撑可再生能源消纳都有重要影响。而且,从低碳发展本身讲,中国煤电系统以及关联系统也是巨大社会财富的构成,附着在这些财富之上的基本建设及设备之上的钢铁、水泥、材料、用工等已经产生的碳排放也是巨大之数。还有,中国煤电机组中热电联产机组发电量占比已达50%以上,煤电退出不仅是电的问题也是供热问题,这与发达国家煤电绝大部分只用于发电的情况是截然不同的。

气电:——积极适度推进燃气轮机发电。燃气轮机因其具有灵活性高、碳排放强度低于煤炭和石油、我国燃气机组比重低特点,近期仍需要较快发展,但从成本、对外依存度、化石能源特性上看,不宜成为持续快速大量发展的电源。

核电:——在保障安全前提下应加快建设核电。如果没有一定比重的核电,中国就完成不了碳中和目标,碳达峰的峰值也会更高。

水电:——因地制宜发展水电。不论从技术可开发还是经济可开发角度看,水电可开发容量都已经不大,但还是要坚持建设,因为相对于新能源,水电近零碳排放特性及对电力系统稳定运行有良好支撑性特点显著。

生物质:生物质能——生物质发电能用尽用。生物质为碳中性能源,多利用一点,其整体的二氧化碳排放量就少一点,且因生物质发电装机容量虽然总体规模不大,但具有分散性、高利用率,年利用小时数可达六七千小时、有利于与新能源互补的特点,更具有利于促进农业、农民、农村发展。生物质发电应当坚持煤电机组掺烧、分散、小型、多样化发电和综合利用的技术路线,因无一定之规,政策上要引导,但不宜一刀切。

新型电力系统的运行机制与传统“源随荷动”的电力系统相比发生重大变化,传统电力运行控制的渐变性规律向非线性、突变、非典型规律变化。在新型电力系统构建中,要对风险防范进行分级分类,以确定新型电力系统的技术边界、成本边界、责任边界。

王理事长认为创新是构建新型电力系统的基本动力。新型电力系统之“新”也不仅指“形态”之新,而是电力系统的一系列创新之“新”,包括传统电源、电网、用电、储能等的创新,不仅是技术创新而且包括管理创新。从问题导向和可以预见的技术发展来看,新型电力系统需要技术创新主要包括以下11个方面:

1、更高效率、更高质量、更低成本的太阳能、风能等新能源发电技术的持续性开发研究。

2、太阳能、风能的随机性、波动性以及负荷波动性预测技术,全面提高短、中、长周期预测精度,根据不同需求(如大电网需求和微电网需求),研发相应的预测模型;把对气象要素预测与中长周期储能、电源战略备用及安全防范密切结合起来,形成新型电力安全预警防范体系。

3、电力系统灵活性资源技术研究,包括电源侧火电机组灵活性改造技术、电网侧各种可控频率、电压、功角调节技术、用户侧储能以及负荷集合需求响应技术等。

4、更好适应转动惯量电力系统下的功角、频率、电压稳定要求的电力电子技术应用和智能化模拟技术;以及适应低转动惯量特性系统(需要新的电力系统稳定理论指导和新国家导则加以规范)的电力系统稳定技术。

5、多种类型的适应不同时间响应、不同功能要求的储能技术及相应商业模式创新。

6、分布式能源系统、微电网系统以及实现特定功能的功能型电能网系统(如电动汽车充电网)等与大电网连接及运行机制创新,发挥优势互相作用,以提高系统效能。

7、破除传统观念,开展核电、水电适应新能源为主体的电力系统的运行模式的创新。

8、研究年青的煤电如何因地制宜与经济社会发展相协调的绿色、低碳、循环组合技术,使煤电在合理生命周期内发挥好综合功能。

9、对构成新型电力系统的(发、输、变、配、用、储、备)的关键设备、工程、环节、信息网络、生产过程、重大运行机制等的安全性监测、评价、技术监督方法的研究。

10、智能化电力系统集成创新,包括理论创新、技术创新、管理创新的研究,为供需耦合运行机制提供支撑。

11、CCUS技术及碳汇技术研究,特别是与新型电力系统在不同发展阶段应用的匹配性研究。


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