国网能源院董事长张运洲:高效的市场机制是检验新型电力系统是否成功的重要标志

能见App 2021年10月17日 3771

2021年10月17日-20日,2021北京国际风能大会暨展览会(CWP 2021)在北京新国展隆重召开。作为全球风电行业年度最大的盛会之一,这场由百余名演讲嘉宾和数千名国内外参会代表共同参与的风能盛会,再次登陆北京。

本届大会以“碳中和——风电发展的新机遇”为主题,历时四天,包括开幕式、主旨发言、高峰对话、创新剧场以及关于“国际成熟风电市场发展动态及投资机会”“国际新兴风电市场发展动态及投资机会”“风电设备智能运维论坛”“碳达峰碳中和加速能源转型”等不同主题的15个分论坛。能见App全程直播本次大会。

在新型电力系统与风电论坛上,国网能源研究院有限公司董事长(院长)张运洲发表了《新型电力系统的革命性影响》的主题发言。

以下为发言全文:    

张运洲:

各位专家、各位领导、各位来宾,很高兴受邀请来做这个发言,我来自国家电网能源研究院,能源院是国家电网的一个智库,一方面服务公司的决策,另一方面也服务政府。今天咱们举办方给我出的题目,我也思考了一段时间。因为新型电力系统是年初提出来的,大家认知得有一个过程,包括我们院也做了一些粗浅的研究,所以我就梳理了一些成果形成发言材料。

中央财经委员会第九次会议提出构建以新能源为主体的新型电力系统。在“双碳”背景下,新型电力系统不仅为电力系统支撑“双碳”目标实现指明了方向,同时电力系统也面临深刻的变革。应深刻理解新型电力系统的丰富内涵以及对电力系统的革命性影响,有力推动能源电力重大技术突破,加快电力系统的形态、运行机理、稳定特性等方面的理论和实践探究,并以深度变革的方式支撑国家中长期“双碳”目标的实现。

我汇报有三方面,一是需要加速突破的重大关键技术,二是电力系统面临的形态机理和特性的深刻变革,第三个如何以深刻变革的方式推动双碳目标。

第一方面,从技术角度讲,应重点关注系统性技术和单向技术,这一共六项,下面分别叙述。

第一个是源网荷储的协同发展技术。随着新能源的高速增长和新型负荷大量涌现,电力系统经历了深刻的变化。从规划上研究源网荷储协同发展对于促进新能源消纳、保障电网安全稳定、降低成本十分重要,因为规划的节约是最大的节约。举个例子,未来的负荷,是随机性的,也是有规律可循的。但新能源基本上没有太多规律,靠天吃饭。新型电力系统的改变电源结构、电网形态原有技术基础、运行特性都有变化,我们研究规划就是找到方法来适应这种改变。

第二个是关于电力系统安全稳定防御技术。应对这些新型安全稳定问题的方法论和分析手段,最简单的就是增强物理系统的功角、频率、电压支撑能力。包括退役火电改为调相机运行、新能源场站配装分布式调相机、推广电流源型的主动支撑技术、电压源型自同步控制技术,提升新能源机组对弱电网适应性。坚持系统性思维应对故障,建立覆盖全时间维、全空间维、全目标维的故障分析与应对体系。创新适用于物理对象变化后的理论基础及全时段电磁暂态仿真技术,加快完善高时间分辨率的仿真分析和控制理论研究与应用,适应微秒级电磁暂态过程分析与控制需要。

第三个系统技术是电热器冷融合发展技术。推进电、热、气跨能源、跨系统融合,是新型电力系统发展的重要趋势。

第四个单向技术是CCUS。CCUS是推动煤电成为清洁能源的关键技术,能够为电力系统保留部分煤电技术。我们认为煤电技术加了CCUS就是清洁能源,这个概念一定要建立起来。第二个结合生物质能发电,可以实现负排放。第三个促进能源多元化利用。第四个为减排难度较大的行业,如钢铁、水泥提供技术方案。目前,CCUS这个技术受到成本、能耗安全性、可靠性的限制。下一步,主要普及环节、运输环节和封存环节推动技术进步,特别是在利用风电、太阳能制氢产生的绿电结合,制取甲醇、甲烷等工业原料,实现碳循环经济。预计2030年以后CCUS逐渐具备推广应用条件。

第五个技术是氢能技术。作为高效清洁的二次能源,其具有良好的发展潜力。目前还处于初步商用阶段,困难主要是在储存和运输,还有一个加氢站基础设施技术在发展当中,下一步推动技术进步,我们希望未来绿氢能够在我们国家作为终端能源和工业原料得到很好的发展,实现能源供应的多元化。

第六个是储能技术。储能在2030年之前还是最有效的技术,寿命长、容量大、效率高。中国正在开展勘测设计,预计达到4-5亿千瓦。还有锂电池为代表的新型储能,下一步还要发展多元化,当前主要问题是安全性、寿命、经济性有待于提高。

第二方面,介绍一下电力系统形态机理和特性的变革。从过去集中控制到现在集中控制和分布式控制。大电网、配电网、微电网融合转变。过去,大电网逐级降压到用户侧配电网,基本上是单向的,将来会是双向的。分布式电源形成的微电网也会蜂拥而起,包括分布式光伏“整县推进”。未来大电网和微电网和小电网是共存共生、共享的。当然大电网不会消失,传统水电基础、核电基础还有抽水蓄能必靠大电网,小电网离开大电网是很难自平衡的。

分布式电源、产销一体化,还有电动汽车都是新型负荷,纯粹的负荷从传统的负荷向生产和消费兼具转变。从负荷端来看,主要负荷还是工业负荷。

从电源侧看,在保障电力系统功率平衡。近年来,负荷增长比较快、煤价高起、电厂供煤紧张,导致了限电。必须强调的是,煤电加CCUS可以推进煤电清洁化利用,实现碳循环经济。未来电力系统一定是一个多元化的电源系统,间接防止煤电的无序减退影响电力供应。

从电网侧看,源网荷储互动运行作用优化电网运行方式,加强电网的跨省区互联,提高大电网的互联能力。对风光渗透率提高特别有用,因为风光本身有互补,实际上大电网是共享平台,能够跨地区进行互补。

从负荷侧看,源网荷储最关键是看负荷,过去我们负荷都是被动的适应,以后负荷随着我们数字化技术的普及和深化,可观可测可控,负荷侧降低电力系统成本,解决电力供应紧张问题,我们可以推动积极参与地方响应。目前,我们国家刚刚起步规模有限,在“十四五”期间,做了电力平衡,现在看来采用有序用电错峰避峰是比较有效的选择,由地方政府来推动、实施是最有效的。

再一个是稳定特性变化,这个稳定特性变化主要关注系统惯量、调节能力和支撑能力。要解决这三方面问题,调节能力要提升,主要是调峰、调频还有调压。

还有一个要解决稳定分析理论,提出针对不同稳定类型的建模准则和分析方法。全过程的电池仿真,过去是机电,现在是电池。加强新型电力系统运行关键技术的研究,提升新能源组网能力,提升新能源对系统电压频率以及惯量阻尼的主动支撑能力,提升储能支撑电网。按照能够突破源网荷储控制技术,实现双高电力系统对故障、管理体系等关键技术。

第三方面,实现“双碳”目标,主要从三个方面来行动:一是构建多元发电能源供应体系,推进水、火和风、光协同发展。二是大力发展综合能源,满足终端用能多元化需求。三是建立健全完善的市场机制,充分发挥市场在资源配置的决定性作用,高效的市场机制是检验新型电力系统是否成功的重要标志。

构建新型电力系统是一项极具挑战性、战略性的工程,清洁低碳是方向、能源保供是基础、能源安全是关键、能源独立是根本原则,这是国家电网最新的观点。新型电力系统构建需要全行业共同努力,在“双碳”背景下,“源网荷储”各环节的创新思维、攻关技术、革新方法都需要统筹考虑,探索特色发展路径和模式,共担责任,为推动电力系统安全发展做出贡献。谢谢大家

 

(根据演讲速记整理,未经演讲人审核)