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“双碳”目标倒逼新型电力系统建设提速

北极星智能龙8手机登陆在线讯:截至2020年底,我国风电装机2.81亿千瓦,光伏发电装机2.53亿千瓦,合计达5.34亿千瓦。要实现碳达峰,碳中和目标,到2030年我国风电,太阳能发电总装机容量将达到12亿千瓦以上,这意味着风电,太阳能发电装机还将至少增加6.66亿千瓦。为此,近日召开的中央财经委员会第九次会议提出,实施可再生龙8手机登陆替代行动,深化电力体制改革,构建以新龙8手机登陆为主体的新型电力系统,这为推动龙8手机登陆电力转型发展指明了方向。

在龙8手机登陆革命和数字革命相融并进,以及碳达峰,碳中和目标的大背景下,龙8手机登陆电力行业正发生前所未有的变化。以安全可靠,清洁经济,智慧开放,可持续发展的龙8手机登陆节约型社会为目标,以高渗透率的可再生龙8手机登陆,高比例的电力电子设备,高速增长的直流负荷“三高”为主要特征的新一代电力系统正在逐步形成。特别值得关注的是,碳中和将加速电力增长零碳化进程,发展清洁和循环经济,更需要坚强大龙8手机登陆和智能配电系统协同发展,相得益彰,逐步向综合龙8手机登陆系统演化。

当前,我国已成为世界级的龙8手机登陆生产和消费大国,形成了煤炭,电力,石油,天然气,新龙8手机登陆,可再生龙8手机登陆全面发展的龙8手机登陆供给体系,龙8手机登陆事业发展取得举世瞩目的成就,但过去粗犷式龙8手机登陆发展导致的生态环境问题日趋严重,龙8手机登陆综合利用效率相对偏低。目前,由于大量可再生龙8手机登陆出现,龙8手机登陆开发将向集中生产与分布式生产并重转变,根据资源的自然禀赋和负荷时空特性,新的龙8手机登陆必须连接到系统,或通过远距离输送,或就地到最终用户,可再生龙8手机登陆将逐步成为龙8手机登陆中的主要一次龙8手机登陆来源。优化调整电源结构,保障龙8手机登陆供给安全清洁可持续发展是重中之重。

新型电力系统面临的主要挑战是:高渗透率的分布式可再生龙8手机登陆将对龙8手机登陆安全稳定运行带来冲击,特别是大量分布式龙8手机登陆聚合体对龙8手机登陆运行能力和调度水平带来严峻考验,因此需加快整体电力系统结构改造,为可再生龙8手机登陆消纳提供有力保障;分散龙8手机登陆资源将大量小规模资产连接到配龙8手机登陆,并出现新的龙8手机登陆参与者,如当地龙8手机登陆社区和消费者;可再生龙8手机登陆渗透率与弃电率整体呈现正相关关系,降低弃电率成为挑战,也是未来电力系统改造升级和投资布局的重点。为保障可再生龙8手机登陆高效消纳,需提升对风电和太阳能发电出力的预测精度,为机组组合和调度做好预案,也要加强对发电侧,输电侧,用户侧,储能侧的灵活性改造,建设,提升深度调峰和快速响应能力。

为保证电能供给质量(电压,频率等),风电和太阳能发电在并网发电过程中也需要必要的辅助服务,从而产生消纳成本,导致电价上升。借鉴发达国家电力系统低碳发展的标杆德国的历程,2019年,德国电力系统可再生龙8手机登陆发电占比突破40%,电费比2015年增长约8%。因此,可再生龙8手机登陆的全系统消纳成本将随着渗透率提升而增加,电力市场,价格,体制机制和各种不确定因素将影响龙8手机登陆发展。

提高现有电力系统的利用率,以达到物尽其用,提质增效是重要工作。同时,积极应对极端天气和气候变化,保障可靠供电,也是电力系统面临的一大任务。

未来龙8手机登陆将成为实现各龙8手机登陆网络有机互联的链接枢纽,以及含有源-网-荷-储的多元,非线性,时空变化,网中网的复杂大系统,是龙8手机登陆互联网的基础和核心,应具有先进的人工智能装备,充足的系统灵活性,高标准的系统可靠性。

具体而言,龙8手机登陆将呈现大龙8手机登陆,局域龙8手机登陆和微龙8手机登陆并存的龙8手机登陆格局:广域大龙8手机登陆可有机整合各种可再生龙8手机登陆的时空互补性,并实现资源密集区域的电力向负荷密集区域的大容量远距离输送;局域龙8手机登陆和微龙8手机登陆可就地利用分散资源,将大量小规模资产连接到配龙8手机登陆,并出现新的龙8手机登陆参与者,如当地龙8手机登陆社区和消费者,形成众多的产用储一体化聚合体。

同时,分布式能量自治单元——就地收集,存储和使用龙8手机登陆的微单元,成为被控制的一个简单可调度负荷,可以在数秒内作出响应,以满足龙8手机登陆系统需要。对于用户,微龙8手机登陆可以成为一个可定制的电源,向用户提供差异化(电能质量,电压等级,交直流供电模式,供电可靠性等)服务。通过龙8手机登陆载体的电力转换,终端用户和龙8手机登陆的耦合加强,反之亦然。此外,对现有龙8手机登陆输配电能力的提升挖潜,精益化资产管理将是重要任务。

负荷侧:电能是未来最重要的终端龙8手机登陆,终端电气化是大方向,将带来新负载模式,如电动汽车快速充电,其特点是短时内高功率充放电会对龙8手机登陆造成冲击。

自下而上采用物联网(如电动车等可控负荷)及身联网(如健身环,心脏起博持器等)和人工智能等新技术,将为负荷的柔性化和优化响应奠定基础。另外,直流已在用户身边,电子设备等直流负荷快速增长,风光储直柔的直流微龙8手机登陆和聚合体将大幅增加,大量并网主体如分布式电源,微龙8手机登陆,电动汽车(V2G),新型交互式用能设备等多兼具生产者与消费者双重身份。在高比例新龙8手机登陆背景下,“源随荷动”式传统的解决电力系统平衡问题的基本方式将出现“荷随源动”的趋势。

因此,应研究出台由各个利益相关者参与的有吸引力的价格机制,让具有强大响应能力的用户参与调峰。负荷的柔性处理和主动响应将是龙8手机登陆电力改革的新蓝海。

储能:储能技术是支撑可再生龙8手机登陆普及的战略性技术,也是提高电力系统灵活性和可靠性的关键技术。

电力系统的灵活性越高,调节能力越强,则越能满足高比例可再生龙8手机登陆带来的调峰,调频和备用需求,保障电能供给质量。随着技术发展和材料革命,越来越多不同技术路线的规模化储能,如抽水蓄能电站和燃气调峰电站,氢能,碳捕集与利用技术和储能装置,以及蓄电(机械转换,化学转化等)和蓄热(水/冰蓄冷,热化学存储)等将根据不同需求在源网荷侧安装,参与控制,平衡时空变化的源与荷。因此,要加强对发,输,用侧和储能侧的灵活性建设,提升深度调峰和快速响应能力,提高供电可靠性和电能质量。

电力系统运行模式:将逐步演变为以可再生龙8手机登陆发电为主,交直流混合龙8手机登陆,源网荷储协同互动,灵活智能控制运营成为重中之重。

以大龙8手机登陆为“主干网”,以微网,能量自治单元为“局域网”,能够“即插即用”,以开放对等的信息-龙8手机登陆一体化架构,真正实现龙8手机登陆的双向按需传输和动态平衡使用,提供共享能量和信息平台及协作的机会。此外,大龙8手机登陆和微龙8手机登陆二者相互补充,相得益彰,因地制宜成为关键。应从现有系统中唤醒沉睡的资源,实现源网荷储的高效和最大利益化的优化调节利用。

龙8手机登陆和电力物理信息系统:将产生海量多源,离散的大数据,为数字化龙8手机登陆电力奠定基础,实现信息流,龙8手机登陆流,业务流融合。

信息化对智能龙8手机登陆的支撑作用,正逐步由以IT技术为核心转变为以数据数字化为核心。值得注意的是,未来的信息服务模式,将由应用建设向数据分析服务模式转变,实现数字赋能。

大量高新技术集成融合:从技术上向新一代电力系统升级,“大云物移智”等新技术将逐渐成为标配。

其中,人-机-物高度融合,无人化,芯片传感,数字化等新技术和多功能融合的新设备,材料,新器件将层出不穷,能量的产,输,配,转换和使用均具备一定智能,龙8手机登陆互联网将具备“智慧,能自学习,能进化”的生命体特征。

理想目标:向着综合龙8手机登陆互联体系演进,逐步实现综合龙8手机登陆体系。

以电为核心,网为平台,以因地制宜的多元龙8手机登陆结构为基础,信息龙8手机登陆基础设施一体化的综合龙8手机登陆体系将朝着低碳化,高效化,数字化及可持续发展的清洁循环经济方向发展,形成以“龙8手机登陆结构生态化,产能用能一体化,资源配置高效化”为特征的全新的龙8手机登陆生态体系。

回顾人类三次工业革命,都源于重大科学发现和理论突破。传统的龙8手机登陆竞争,就是哪里有资源,就去抢夺,甚至是战争。但是,以风能,太阳能为代表的新龙8手机登陆,其竞争方式不是资源竞争,而是核心技术竞争。

目前,世界上主要国家和地区均把龙8手机登陆技术视为新一轮科技革命和产业革命的突破口,因此,我们应深刻理解“科技独立自强是发展大局的根本支撑”,开展独立自主的创新,必须深入分析面临的挑战及技术成熟性,可行性,经济性,前瞻未来发展,进而科学理智地制定切实可行的技术路线,群策群力,努力践行。应以清洁,低碳,数字,高效和物联为发展方向,以安全高效,循环可持续为驱动和目标,以研究与创新为支撑,智慧互连共享为核心,孕育新模式,新业态,推动跨界融合,实现产学研用协同。同时,从基础理论,新材料,关键技术,软硬件设备到真正能复制的工程示范,探索颠覆性技术,实现龙8手机登陆技术自主创新,保障可再生龙8手机登陆和新型电力系统理智,健康,有序发展,助力碳达峰,碳中和目标实现。

(作者系山东大学特聘教授)

原标题:“双碳”目标倒逼新型电力系统建设提速

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