能源資訊 | 專(zhuān)家共同探討“電力系統支撐碳達峰碳中和目標”

在日前閉幕的2021國際工程科技發(fā)展戰略高端論壇暨第六屆紫金論電國際學(xué)術(shù)研討會(huì )上，眾多專(zhuān)家學(xué)者交流新型電力系統、能源互聯(lián)網(wǎng)、電力市場(chǎng)等領(lǐng)域的最新研究成果，群策群力，為加快推動(dòng)能源電力科技創(chuàng )新、推動(dòng)碳達峰碳中和目標落地貢獻智慧。

碳達峰、碳中和目標下，電力行業(yè)是能源轉型的主戰場(chǎng)

當前，我國已全面啟動(dòng)對碳達峰、碳中和目標的戰略研究和路徑選擇攻關(guān)，各行各業(yè)都在努力。

目前，我國處于工業(yè)化發(fā)展階段，經(jīng)濟發(fā)展任務(wù)艱巨，電力需求還將剛性增長(cháng)。在2021國際工程科技發(fā)展戰略高端論壇暨第六屆紫金論電國際學(xué)術(shù)研討會(huì )上，業(yè)內專(zhuān)家普遍認為，要實(shí)現碳達峰、碳中和目標，能源行業(yè)是主戰場(chǎng)，電力行業(yè)是主力軍。

“實(shí)現‘雙碳’目標，必須堅持‘立足國情，安全發(fā)展，科學(xué)創(chuàng )新，務(wù)求實(shí)效’的原則，認識到能源消費是核心，產(chǎn)業(yè)結構調整是關(guān)鍵，化石能源是重點(diǎn)，節能提效是抓手，現代化能源體系建設是目標?！敝袊こ淘涸菏?、中國工程院能源與礦業(yè)工程學(xué)部主任蘇義腦認為，電力行業(yè)是實(shí)現我國能源轉型的主戰場(chǎng)，新型電力系統是我國現代化能源體系的重要板塊。

國家能源局公布的數據顯示，截至2020年年底，我國非化石能源占一次能源消費比重為15.9%，清潔能源發(fā)電裝機規模占總裝機比重接近50%，煤炭消費占一次能源消費比重達57%。隨著(zhù)工業(yè)化、城鎮化深入推進(jìn)，我國能源消費總量將在2030年前后達峰。達峰后，電力需求仍將保持增長(cháng)。

“我國2020年能源碳排放達99億噸，占全球總量的31%；電力行業(yè)碳排放量占我國碳排放總量的37%。幾大發(fā)電企業(yè)均提出2028年之前碳達峰，這要求我們‘十四五’嚴控新增煤電，‘十五五’不能新增煤電。煤電要轉變職能，從提供電量向提供電力輔助服務(wù)轉變?！敝袊こ淘涸菏?、中國華能集團有限公司董事長(cháng)舒印彪在會(huì )上表示，推動(dòng)我國電力行業(yè)轉型要打造零碳電力系統，從深度低碳到零碳，推薦保留一定規模的火電，發(fā)電量占比不超過(guò)10%，產(chǎn)生的碳排放通過(guò)碳捕集、利用與封存（CCUS）技術(shù)移除?！盎痣娨l(fā)揮托底和應急保障作用，解決新能源發(fā)電長(cháng)周期、季節性波動(dòng)帶來(lái)的保供問(wèn)題?！彼f(shuō)。

“2030至2040年，煤電發(fā)電量處于平臺期，2040年后煤電發(fā)電量加速下降?！敝袊こ淘涸菏?、西安交通大學(xué)電氣工程學(xué)院名譽(yù)院長(cháng)邱愛(ài)慈在會(huì )上說(shuō)。她認為，依據“十四五”電力規劃初步研究成果的邊界條件，到2025年全國非化石能源發(fā)電量占比為35.85%，這說(shuō)明“十五五”時(shí)期必須限制化石能源裝機和利用小時(shí)數，并且上調風(fēng)電、光伏發(fā)電等可再生能源裝機增長(cháng)比例，才能達到2030年非化石能源發(fā)電量占比50%的目標。

在邱愛(ài)慈看來(lái)，我國應該走能源結構調整和可再生能源發(fā)展并行之路，即低碳和零碳并行。要在保證安全的前提下，分兩個(gè)階段構建適應能源轉型目標的新型電力系統：第一階段對現有電力系統進(jìn)行改造升級，第二階段將多類(lèi)型的大規模儲能和氫能作為靈活電源。

優(yōu)化新型電力系統發(fā)展路徑，加快相關(guān)科技攻關(guān)

“碳達峰、碳中和是我國既定的戰略目標，但其實(shí)施路徑需要滾動(dòng)優(yōu)化，以新能源為主體的新型電力系統則是實(shí)現這一目標最重要的支撐之一?！敝袊こ淘涸菏?、國網(wǎng)電科院名譽(yù)院長(cháng)薛禹勝在研討會(huì )上表示。

在諸多業(yè)內專(zhuān)家看來(lái)，電力行業(yè)不僅要在能源生產(chǎn)側實(shí)現對化石能源的清潔替代，還要在能源消費側實(shí)現電能替代，承接工業(yè)、建筑、交通等領(lǐng)域轉移的能源消耗和碳排放。目前，在碳達峰、碳中和背景下，電力行業(yè)亟需加速構建以新能源為主體的新型電力系統。

薛禹勝認為，構建新型電力系統的過(guò)程不僅受到來(lái)自新能源大規模接入的挑戰，還受到日趨嚴格的環(huán)境約束、市場(chǎng)競爭、社會(huì )參與者行為等因素的制約。他表示，愿景中的新型電力系統與非電能源系統、環(huán)境系統、社會(huì )系統等非電力環(huán)節之間的邊界條件不再近似不變，不能再按封閉系統來(lái)規劃與調度，需要將其納入信息-物理-社會(huì )框架內的能源系統框架，在碳達峰、碳中和與能源低碳轉型的視野下優(yōu)化新型電力系統的發(fā)展路徑。

“隨著(zhù)我國碳達峰、碳中和目標的提出，風(fēng)電、光伏發(fā)電等新能源將迎來(lái)新一輪爆發(fā)式增長(cháng)，2030年風(fēng)電、光伏發(fā)電累計裝機要達到12億千瓦以上，構建以新能源為主體的新型電力系統將至關(guān)重要?！敝袊こ淘涸菏?、湖南大學(xué)校學(xué)術(shù)委員會(huì )主任羅安在會(huì )上說(shuō)。

他通過(guò)主旨報告闡述了高比例新能源友好接入電力系統面臨著(zhù)的穩定控制和智能傳感有序管理的挑戰，分別介紹了集中式新能源場(chǎng)站寬頻帶振蕩問(wèn)題及對策研究、集中式新能源場(chǎng)站電壓與頻率穩定問(wèn)題及對策研究、分布式微網(wǎng)內部環(huán)流與諧振問(wèn)題及對策、配電網(wǎng)數字電力智能傳感與識別問(wèn)題及對策研究。他認為，頻域阻抗法、主動(dòng)支撐技術(shù)、儲能技術(shù)、電流指紋傳感芯片與智能識別技術(shù)可以為解決高比例新能源友好接入提供有效的理論方法與科學(xué)手段。

今年3月1日，國家電網(wǎng)有限公司發(fā)布了國內首個(gè)碳達峰、碳中和行動(dòng)方案，爭當能源清潔低碳轉型的引領(lǐng)者、推動(dòng)者和先行者。當前，國家電網(wǎng)公司正深入研究推動(dòng)構建以新能源為主體的新型電力系統，制定并發(fā)布《構建以新能源為主體的新型電力系統行動(dòng)方案（2021~2030）》，實(shí)施新型電力系統科技攻關(guān)行動(dòng)計劃。

南瑞集團是國家電網(wǎng)公司重大科研成果產(chǎn)出和電網(wǎng)關(guān)鍵核心裝備研制的主力軍，依托智能電網(wǎng)保護和運行控制國家重點(diǎn)實(shí)驗室，加快推進(jìn)構建以新能源為主體的新型電力系統基礎理論研究和關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)。

南瑞集團董事長(cháng)、黨委書(shū)記冷俊在會(huì )上表示，南瑞集團瞄準碳達峰、碳中和以及新型電力系統建設，在業(yè)內率先提出能源的信息物理社會(huì )系統（CPSSE）框架和能源-電力-環(huán)境協(xié)同優(yōu)化求解方法，著(zhù)力深化新型電力系統穩定分析基礎理論、信息-物理-社會(huì )元素的交互及協(xié)調機制、主動(dòng)支撐電網(wǎng)安全穩定運行的新能源發(fā)電控制方法等理論研究、源頭創(chuàng )新，組織攻關(guān)碳管理系統關(guān)鍵技術(shù)，為支撐能源清潔低碳轉型、服務(wù)經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展作貢獻。

推進(jìn)關(guān)鍵技術(shù)研究，不斷增強電力系統彈性

“能源轉型下，供應安全、新能源消納系統穩定等問(wèn)題逐漸突出，表明電力系統的安全穩定運行受到威脅。彈性電力系統是應對未來(lái)電力系統運行風(fēng)險的重要手段之一?！鼻駩?ài)慈在會(huì )上提出，能源轉型下彈性電力系統的建設需采取“三步走”策略，經(jīng)過(guò)15年的發(fā)展建設，最終達到預期目標：在極端事件攻擊下，電力系統7天全面恢復，核心區域電網(wǎng)48小時(shí)恢復，關(guān)鍵重要負荷不停電。她表示：“目前，我國彈性電力系統發(fā)展仍將面臨嚴峻挑戰，需要充分考慮新能源發(fā)電間歇性、波動(dòng)性的影響。發(fā)展彈性電力系統需要多方形成共識、多學(xué)科交叉，需要馳而不息、久久為功?！?/span>

會(huì )上，智能電網(wǎng)保護和運行控制國家重點(diǎn)實(shí)驗室主任、國網(wǎng)電科院副院長(cháng)鄭玉平針對新型電力系統保護和運行控制所面臨的技術(shù)挑戰，探討并提出了三方面技術(shù)觀(guān)點(diǎn)：以新能源為控制主體，提升新型電力系統暫態(tài)和動(dòng)態(tài)響應能力；以不受電源特性影響為目標，構建新型電力系統繼電保護技術(shù)體系；以源網(wǎng)荷高效互動(dòng)作為新型電力系統運行控制的重要手段。

東北電力大學(xué)教授姜濤和博士張儒峰在會(huì )上提出，高比例新能源接入對電力系統供能安全提出了更高的要求和更嚴峻的挑戰，未來(lái)電力系統需要具有更高的靈活性和韌性，以應對新能源的隨機波動(dòng)和頻繁發(fā)生的極端自然災害。他們認為，綜合能源系統具有多能耦合與互補特點(diǎn)，靈活性資源豐富且供能安全交互影響，綜合協(xié)調利用多能靈活性資源構建韌性綜合能源系統是實(shí)現新能源安全、清潔、高效消納的重要手段之一，也是能源行業(yè)支撐碳達峰、碳中和目標落地的重要技術(shù)方向。

文章摘自國際能源資訊網(wǎng)