新型电力系统的"碳视角":科学问题与研究框架

电力在我国能源消费与碳排放中占据重要地位。电力系统低碳转型,构建以新能源为主体的新型电力系统将对我国碳达峰、碳中和战略目标的实现起到关键作用。该文首先分析了从“电视角”到“碳视角”下电力学科研究体系的转变趋势,并对当前“碳视角”下的电力系统研究概况进行了综述。基于“碳视角”下的电力系统研究路径,从电力系统全环节碳排放计量和“战略-技术-市场”协同低碳化解决方案2个方面,分析了电力低碳转型过程中的关键科学问题。在此基础上,从碳计量与碳追踪、碳规划与碳轨迹、碳减排与碳优化、碳市场与碳交易4个方面提出了新型电力系统“碳视角”的研究框架,并对关键研究内容进行了分析和阐述。     

浙江构建新型电力系统的技术路径与实践EI北大核心CSCD

构建新型电力系统是实现我国“双碳”目标的主要手段,也为电力系统形态演化与技术变革指明了方向,其主要的技术挑战来源于高比例新能源的接入和极端天气。浙江电网是传统能源匮乏、新能源发展迅速的典型受端电网,虽然在市场化和数字化方面走在全国前列,但构建新型电力系统仍面临诸多困难和挑战。在此背景下,立足浙江电力发展实际,首先分析新型电力系统的关键技术特征和评价体系,接着提出浙江建设新型电力系统的3个方面核心举措,包括:提升系统调节能力、提高电网数字化/智能化水平以及建设与新型电力系统匹配的电力市场等。进一步,提出浙江建设新型电力系统技术路径的4个关键环节及其潜力:建设多元融合高弹性电网、构筑“四能四力”、实现数字化转型和多类型电力市场。最后,提出浙江新型电力系统省级示范区建设框架,介绍杭州城市电网500kV供区柔性低频互联示范工程、台州大陈岛柔性低频输电和氢电耦合示范工程以及金华微网集群省地县3级协同智能控制示范工程等3个典型实践案例,总结浙江新型电力系统省级示范区预期目标。浙江构建新型电力系统的举措、路径和实践,不仅可以支撑浙江经济和社会高质量发展,还将为我国能源转型与电网高质量发展提供参考。     

西北新型电力系统先行示范体系探究

西北地区能源资源禀赋,是加快构建新型电力系统的排头兵,是实现全国“双碳”目标的主阵地。从西北地区“多煤富新”的资源优势、新能源为装机主体的电源布局、大外送格局的网架结构及当前西北电网新能源的高效利用情况来看,西北电网已具备新型电力系统体系雏形。但随着能源转型的稳步推进、沙戈荒大型风光基地等国家重点项目的落地,西北电网“三高双随机”的特征愈加凸显,西北新型电力系统体系建设仍面临着巨大挑战。该文分析了现阶段西北新型电力系统体系建设在电力保供、新能源高效利用、电网安全面临的挑战,以问题为导向,系统性阐述了保供电、促转型、保安全“三位一体”的西北新型电力系统先行示范体系建设研究和创新实践,并提出了策略性发展建议与展望。     

“双碳”目标下新型电力系统PEST-SWOT分析

随着“双碳”目标的提出,中国将加快构建适应新能源比例不断提升的新型电力系统,大力发展低碳能源是实现“双碳”目标的必然路径。首先,研究了“双碳”目标与新型电力系统的耦合关系,分析新型电力系统发展现状;其次,考虑中国新型电力系统所处环境和自身特性,从宏观、微观两个层面,采用PEST-SWOT分析方法,全面分析新型电力系统建设过程中政治、经济、社会、技术方面自身的优劣势,以及面临的机遇与威胁;最后,基于上述分析,在不同发展战略下提出针对性政策建议和有效措施,为新型电力系统建设提供参考和借鉴。     

系统友好型“无火电”能源大基地构建研究

电力系统从传统的化石能源为主体向以新能源为主体的转型是实现“碳达峰、碳中和”目标的重要发展路径。伴随着新能源的高比例入网,能源大基地的建设随之提速。在新能源大基地的建设理念下,该文从电源侧的角度挖掘新能源系统的主动支撑能力,结合多种储能形式,以火电厂的发电量指标、调峰、一次调频、惯量响应能力等作为特征目标,以内蒙某地区火电及新能源数据为例,研究满足特征目标的能源大基地构建方法,并展望在能源大基地建设的趋势下,“无火电”能源大基地在新型电力系统向安全、经济、绿色协同运行转型中的意义。     

施耐德电气:赋能直流应用可持续发展 助力实现“双碳”目标——访施耐德电气高级副总裁、智能家居业务中国区负责人宋炯

<正>能源结构转型下的新型电力系统建设加速了直流配电发展。施耐德电气全新一代低压直流配电解决方案将进一步助力客户实现低碳化和数字化的转型。伴随“双碳”目标的推进，以新能源为主体的新型电力系统加速建设，为产业上下游带来巨大的机会与挑战。作为支撑高比例新能源接入与低碳灵活用能的重要技术手段之一，直流配电也迎来了广阔的应用空间。顺应行业发展需求，施耐德电气推出了全新一代低压直流配电产品和解决方案。     

双碳目标下提升电力系统灵活性的市场机制综述

随着碳中和、碳达峰目标的提出,构建新型电力系统已成为未来能源电力的发展形态,高比例波动性新能源接入对电力系统灵活运行提出了新挑战。目前我国已从技术层面重视电力系统灵活性改造,而发挥灵活性资源价值的市场机制目前还很薄弱。该文首先从电力系统灵活性分析的基本框架出发,给出电力系统灵活性平衡的概念,阐释系统灵活性与市场机制设计的内在关联性。在此基础上,从时间和空间两个维度构建面向新能源电力系统灵活运行的市场机制设计方法体系,从短期市场、中长期容量补偿机制、跨区市场以及分布式市场等方面综述高比例新能源电力系统灵活运行的市场机制。最后,围绕灵活性价值评估、市场主体行为以及与外部关联市场机制兼容衔接三方面展望面向新型电力系统灵活运行的市场机制研究方向,以期为“双碳目标”下未来高比例新能源电力系统灵活高效运营的市场机制设计方法研究提供参考。     

东北地区碳排放现状分析与“双碳”目标下新能源发展建议

随着“双碳”目标的提出,我国将加快构建以适应新能源占比逐渐提高的新型电力系统,从煤电为主的传统能源消费结构向新能源为主的能源消费结构转型,新能源将进入到高质量跨越式发展阶段。通过对东北地区碳排放特别是电力行业碳排放现状的分析,论证东北地区碳排放总体形势,并结合地区新能源资源及现有开发情况,指出东北地区新能源面临的形势,提出“双碳”目标下适应东北地区新能源发展的相关建议。     

碳中和目标下构建新型电力系统的挑战与展望

构建以清洁低碳能源为主体的能源供应体系,建设新型电力系统是实现碳中和目标的关键举措。电力系统从化石能源主导转变为清洁能源主导,面临新型平衡体系、复杂安全机理、成本疏导机制等多重挑战与变革。该文从结构、形态、技术、机制4个方面分析新型电力系统的内涵与特征;分析研判新型电力系统演化路径;最后,针对新型电力系统构建提出发展建议与展望。     

特约主编寄语

新型电力系统是电力行业推进“双碳”目标的重要物质基础,也是构建我国清洁低碳、安全高效能源体系的关键环节。在新型电力系统构建过程中,高渗透率的可再生能源和高比例的电力电子设备的广泛接入在扰动失稳和低频/次同步振荡等方面对电网运行的安全造成了极大的不确定性。增强电力系统的安全稳定运行是传统电力系统向新型电力系统过渡阶段的重大技术挑战,也是提升高比例新能源并网消纳的关键基础。     

特约主编寄语

按照“碳达峰”“碳中和”目标,预计到2060年,中国非化石能源消费比重将达到83%,电能消费比重达到70%,全社会用电量超过16万亿千瓦时,新能源发电装机达到50亿千瓦,新能源发电量占比由目前的8%提高到60%以上。由于大规模新能源发电具有间歇性、随机性和波动性,无疑将给电力系统平衡调节和灵活运行带来重大挑战。因此在构建新型电力系统过程中,亟须增强电力系统的灵活性和柔性,提高资源优化配置能力,实现多能互补、源网荷储高效协同,有效平衡新能源的波动性、随机性和不确定性。虚拟电厂作为聚合灵活性资源的有效手段,借助先进的通信、计量、控制等技术,无须改变灵活性资源各自的并网方式和地理位置即可实现聚能、储能、供能与用能,有效连接了灵活性资源与电力系统,实现资源整合与分配,是新型电力系统在能源供需侧实现互动化、智能化的重要途径。通过虚拟电厂相关技术的应用,将有效提升电力系统的运行灵活性,大幅降低可再生能源并网风险,提升能源生产和消费效益,助力“双碳”目标的实现。     

关于新型电力系统部分特点的思考

新型电力系统建设是我国电力行业的重大转型,其需求来源于经济社会发展,其实现依赖于电力系统运行机理的改进。从近10年电力系统的发展历程和阶段性目标分析出发,基于“双碳”目标,对新型电力系统的电源构成、特点及运行模式进行逆向推理和分析,进而分析新运行模式下的部分关键技术需求。指出：为了实现“双碳”目标,电力系统电源构成必须进行巨大调整,特别是在2030年之后;在新型电力系统中,发电侧将以新能源为主体,用户侧将出现大量产销者并呈现大量分布自治的形态,能源互联网将成为新型电力系统的基础支撑,电网调度将主要基于市场化机制实现;新型电力系统的建设在电力电量平衡、系统安全、有源配用电网管控、新能源发电和并网、电力交易和调度等方面迫切需要相关创新技术的支撑。     

面向碳中和的电力行业绿色发展关键技术与路径研究

中国提出力争2030年前实现碳达峰，争取2060年前实现碳中和。通过分析发达国家碳中和路径和中国能源现状，得出中国碳达峰路径应建立在以新能源为主体的新型电力系统之上，降低高碳电源比例的同时，对火电进行高效、清洁改造，以源、网、荷、储为链条，考虑安全性、经济性等多要素，分析海量新能源消纳控制，碳捕捉、利用与封存，虚拟电厂，绿电制氢(氧)等关键技术对电力低碳转型路径的影响，最后从政策、资金和产业链层面提出了低碳化技术发展的建议。     

“双碳”目标下东北地区新型电力系统发展研究

随着“双碳”目标的提出，我国将加快构建适应新能源占比逐渐提高的新型电力系统，风电、光伏等新能源迎来新的大发展时期。东北地区风能、太阳能资源丰富，但整体开发水平偏低，未来开发潜力巨大，其不稳定的电源特点成为其大规模发展的掣肘。东北地区碳排放量仍处于波动性增长阶段，尚未实现碳达峰，而作为占比最高的电力行业，其碳排放量的优化调整成为东北地区实现碳达峰的关键。在电力系统新的发展形势下，针对东北地区新能源发展面临的困难和问题，提出研究柔性特高压直流外送通道建设，促进以氢能为代表的新型储能系统建立，改善“双高”系统频率响应等相关建议，满足东北地区风光等新能源高质量发展的要求，促进新型电力系统科学构建。     

“双碳”目标下宁夏构建新型电力系统的问题与建议

宁夏作为国内首个新能源综合示范区,新能源装机占比2022年底将达到50%,超越煤电成为第一大电源,随之面临新型电力系统建设带来的问题和挑战。围绕能源资源禀赋、电网网架、电力外送、新能源消纳和转型政策5个方面总结宁夏构建新型电力系统的基础与优势,并结合宁夏发展实际,从产业结构、电力供应保障、新能源并网消纳、安全稳定运行4个方面分析新型电力系统构建过程中存在的问题;最后,围绕上述问题提出了加快能源产业结构转型升级,保障电力安全可靠供应,提升新能源并网消纳能力,提高新型电力系统安全防护能力等相关建议,对推动宁夏能源转型发展和新型电力系统建设具有一定的指导意义。     

高比例新能源电力市场不同发展阶段划分及形态结构演进

随着双碳目标和新型电力系统建设要求的提出,新能源将逐步取代传统发电资源成为电力系统主体电源,与此同时,通过市场交易拓宽新能源消纳空间、实现资源在更大范围内的优化配置已形成广泛共识。然而,从当前到碳中和目标的实现过程中,电力市场机制将伴随系统电力电量平衡特性的演化不断动态调整,需分阶段考虑高比例新能源电力市场形态结构演进轨迹;同时,其演进需以电力系统物理形态演进为基础,并与面向电力能源转型的国家重大战略目标相匹配。因此,该文首先对高比例新能源电力系统及电力市场的发展政策进行梳理与分析,以战略导向为依据划分高比例新能源电力市场发展阶段,明确各阶段发展要求;其次,基于阶段划分,详细论述电力系统物理形态结构演进轨迹,并基于此进一步论述高比例新能源电力市场的市场形态结构演进轨迹,归纳各阶段的主要特征与研究边界;最后探讨了服务中国特色高比例新能源电力市场发展的关键技术。     

多维因素制约下新能源消纳能力评估方法研究综述

大规模新能源的安全高效消纳矛盾是构建新型电力系统过程中亟待解决的关键科学问题。由于新能源渗透率是制约新型电力系统调节能力和抗扰动性能的重要边界,准确评估新能源极限消纳能力对电力系统规划、运行与控制具有重要意义。该文对新能源消纳能力评估方法的国内外研究现状及发展趋势进行了全面述评。首先,诠释新能源消纳能力的基本概念和评估指标;基于新能源出力特点以及新型电力系统“源–网–荷”演化趋势,深入阐述制约新能源消纳能力的关键因素;为了应对新型电力系统在新能源高比例渗入过程中面临的共性问题与挑战,构建了新能源消纳能力评估的总体研究框架,从电力电量平衡、安全稳定约束和电能质量3方面对当前新能源消纳能力评估方法的国内外研究现状进行述评;最后,展望了未来该领域仍需重点研究的方向。     

以新能源为主体的新型电力系统建设面临的问题

2021年3月15日,习近平总书记在中央财经委第九次会议上,提出构建以新能源为主体的新型电力系统构想.构建新型电力系统是促进能源转型和实现碳达峰、碳中和的重要支撑,但目前新型电力系统概念不甚清晰,双碳目标与它的关系也有待进一步明确.为此,本文主要在分析现有问题的基础上,总结了在"碳达峰、碳中和"目标下,以新能源为主体的...     

计及灵活爬坡的气-电耦合综合能源系统低碳经济调度研究

随着“双碳”目标的提出,电力系统低碳化转型以及新能源高比例渗透已成为必然趋势。然而,高比例新能源并网给电力系统灵活性运行带来了更大的挑战。因此,调度侧需具备充裕的运行灵活性以平抑净负荷波动。该文以含碳捕集电厂的气-电耦合综合能源系统为对象,提出了一种计及灵活爬坡需求的低碳经济调度模型。首先,计及了电力系统、天然气系统和碳捕集电厂的运行约束,构建了计及碳排放成本的低碳经济模型。然后,考虑了发电机组与碳捕集电厂提供运行灵活性爬坡服务,建立了计及灵活爬坡产品的综合能源系统低碳经济调度模型。最后,算例测试定量分析了碳价对于综合能源系统低碳调度决策的影响,量化了燃气机组与碳捕集电厂的运行灵活性。     

电制氢对于绿色能源体系建设的意义及其展望——访国网上海综合能源服务有限公司副总经理张春雁

电器工业:碳中和背景下,要构建一个以新能源为主体的新型电力系统,具有非常重大的战略意义.请谈谈绿色能源体系建设的战略需求及必要性和路径. 张春雁:3月15日,中央财经委员会第九次会议明确提出,要构建一个以新能源为主体的新型电力系统,这具有非常重大的战略意义.新能源为主体,这个提法跟我们原来高比例可再生能源、高比例的电力电子系统的提法有很大的区别.