双碳目标呼唤系统灵活性与智能化

时间：2022-05-29

作者：太原锅炉集团有限公司

1.1、现状：我国电力系统仍以传统能源为主

火电仍占据重要地位：以发电量计算，火电占比高达68%，以装机容量计算，火电占比也高达57%。

1.2、展望：“双碳”目标需要新型电力系统

2020年我国能源消费产生的二氧化碳排放占总排放量的88%左右，而电力行业占能源行业二氧化碳排放总量的42.5%左右。电力行业的碳达峰、碳中和进度将直接影响“双碳”目标实现的进程。

必须加快构建以新能源为主体的新型电力系统，大力提升新能源消纳和存储能力。

1.3、新型电力系统组成元素**丰富

架构上：电源侧以新能源为主体，电网侧实现高比例电力电子渗透和数字化转型，消费侧构建多层级的源网荷储一体化。

调度上：跨时域、跨地域调度多种能源资源，包括发电设施、电网设备、用户、储能设备等。

1.4、高比例可再生能源是新型电力系统的首要特征

中科院院士周孝信提出以高比例可再生能源为首要特征的新一代电力系统。

核心指标包括：非化石能源占比、能源电力系统CO2排放总量、总体能源利用效率、电能消费占比、非化石能源发电量占比。2060年，非化石能源在一次能源消费占比**过90%，电能在终端能源消费占比达到91.82%，非化石能源发电量在总发电量中的比重达到92.73%

1.5、电源侧

以高比例新能源为显著特征的多能互补

多能互补能够有效提高新能源的稳定性和利用率：利用不同空间、不同时间、不同类型的电源，搭配储能组成的多能互补体系能够弥补单一电源固有的波动和不稳定性，从而匹配负荷特性，提高利用率。“十四五”提出的九大清洁能源基地均为多能互补：风光储、风光火储、风光水储、风光水火储。

光伏、风电成为主力能源

风电、光伏装机增长呈现爆发之势：自2019年开始，受风电、光伏实现平价上网的有利影响，装机增速开始回升。新增装机以风电、光伏为**重点：2020年新增风电7167万千瓦、太阳能发电4820万千瓦，合计达到新增总装机的62.8%。

1.6、电网侧

大规模远距离输送与分布式综合能源并行

特高压是远距离输送新能源的较佳选择：我国清洁能源与负荷中心呈逆向分布，根据**能源互联网发展合作组织的研究，我国实现碳中和的路径必须要加快形成以特高压骨干网架为核心的全国清洁能源资源优化配置平台，即“智能电网+特高压电网+清洁能源”。新一代输电网具有高比例的电力电子的特征：无论是直流输电技术中的换流阀、静止无功补偿器，还是柔性交流输电技术中的可控并联补偿器、串联补偿器。新一代输电网要达到柔性、灵活、可控的特点，大量电力电子设备和控制器件的应用不可或缺。

配电网向供需互动的主动配电网升级

配电自动化率逐步提升：配电自动化是使用计算机、电子和通信技术对配电网、配电设备和用电设备实现远方实时监控、协调、控制的集成自动化系统。配电自动化的发展走过了三个阶段：**阶段是基于自动化开关设备相互配合的配电自动化阶段，自动化程度低，目前仍大量应用； *二个阶段为基于通信网络、馈线终端单元和后台计算机网络的配电自动化系统；*三阶段为在*二阶段基础上增加自动控制功能。

1.7、用户侧

终端电能占比升高，波动性随机性增强

交通运输电气化：随着城市公交、乘用车、商用车的全面电气化和充换电设施的全面普及，电动车充电功率将日益成为设计供用电系统时不可忽略的因素。经测算，若一小区保有100辆纯电动车，则同时充电时的功率可**过10兆瓦，**过一般小区配变容量。

工业生产电气化：钢铁、建材、制药、食品加工、服装等高能耗企业煤改电，自备电厂清洁替代及规范管理。

生活用能电气化：电采暖、电气化厨炊、蓄热电锅炉等技术，推进酒店、商业综合体、商铺厨房等实现气改电。

广泛的分布式电源接入，用户侧能源双向流动

BIPV/屋顶光伏+储能成为未来普遍的分布式能源型式：在乡镇地区，主要为整县屋顶光伏，在城市地区，主要为建筑BIPV，预计将开启新一轮的分布式光伏投资热潮，配备储能后，将形成大量自发自用、余电上网的独立供/用电单元。电动汽车、户用储能将作为虚拟电厂联合调度：电动汽车、户用储能的广泛使用形成了充足的闲置调峰、调频资源，可用来解决电网峰谷差、调峰、调频等问题。

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