专栏评述：新型电力系统

<正>“碳达峰、碳中和”背景下,能源生产、消费和利用呈现新的发展趋势。能源结构变化使电源结构产生颠覆性变化,能源能效提升使电网枢纽的资源配置方式变化,导致电力系统形态结构发生深刻变化。具有清洁低碳、安全可控、灵活高效、智能友好、开放互动等特征的新型电力系统将是新型能源体系的重要组成部分。构建新型电力系统是实现可再生能源充分利用、低碳能源发展目标的主要内容和重要支撑,现阶段仍亟待深入研究。     

国家电网：持续推进能源转型，积极赋能绿色发展

<正>在“双碳”目标下,中国能源电力系统清洁低碳转型任务重大且艰巨。相关数据显示,中国能源燃烧的二氧化碳排放约为98亿吨,其中电力行业约39亿吨。可见,要实现碳达峰、碳中和目标,电力是主战场之一。“作为电力行业的龙头企业,国家电网力争当好主力、打好先锋。2021年3月,国家电网发布了碳达峰、碳中和行动方案,构建以新能源为主体的新型电力系统,努力当好能源清洁低碳转型的引领者、     

“双碳”目标下新能源为主体的新型电力系统：贡献、关键技术与挑战

构建以新能源为主体的新型电力系统是实现“碳达峰、碳中和”目标的重要手段。在高比例可再生能源和高比例电力电子设备的“双高”趋势下,电力系统将从“源随荷动”的确定性电量平衡向源-网-荷-储多元协同概率性电量平衡过渡,从机械电磁设备为主的高转动惯量系统向电力电子器件为主的低转动惯量系统演化,势必对电力系统的发电、输电、配电、用电等多环节提出更高的要求。 本文结合近年来中国电力低碳转型的成效及国家碳排放现状,阐述了未来新型电力系统对于“双碳”的贡献。在此基础上,从安全运行、可靠供电、经济高效以及数智转型四个层面论述了构建新型电力系统的关键技术,并从稳定问题复杂化、防控措施待强化、灵活资源多样化、运行方式灵活化、供电需求品质化、市场机制多元化、能源利用高效化、能源生态数字化、运营管控智能化九个方面梳理总结了建设新型电力系统将要面对的主要挑战。 新型电力系统重点将在发电侧利用清洁能源替代化石能源以降低发电碳排放,用电侧推动电气化转型以减少传统终端用能过程碳排放两个方面助力“双碳”目标实现,迫切需要统筹考虑四个层面的问题：①安全运行是根本前提,由于新型电力系统动态特性改变及演化机理不明,不仅需要解决各类新型稳定性问题,也要应对电压、频率支撑不足,应对措施不完善的严峻挑战。②可靠供电是核心目标,解决新能源发电波动性、间歇性所带来的电力电量平衡问题,需要让更多的灵活性资源参与到电力系统功率平衡调节中,同时还需要统筹调度系统各环节的灵活性资源,保障电力系统可靠、高品质供电。③经济高效是必然要求,当下缺乏合理的电力市场机制与碳市场机制作为提高系统经济效益的有效手段,我国在源网荷储各方面的能效仍有较大提升空间;④数智转型是关键支撑,电力业务亟需通过数字技术与智能控制技术改造生产及管理模式,“大云物移智链”等技术在能源电力领域的融合创新和实际应用同样面临诸多挑战。 规划、设计、建设、运行以新能源为主体的新型电力系统需要结合新理论、新技术、新市场、新政策,研究系统安全运行中的稳定机理与防控措施,挖掘系统灵活性资源并维持系统可靠供电,设计合理的电力市场与碳市场机制,不断提高能源生产-传输-存储-转换-消费等环节的效率,朝着高碳电力系统向深度低碳或零碳电力系统过渡的目标持续迈进。     

区域产业结构与能源结构低碳关联评价

为了探讨区域产业结构与能源结构的关联关系,以低碳为切入点,基于产业结构与能源结构关联的内涵,从低碳产出、低碳消耗、低碳能源、低碳排放等四个方面构建评价指标体系。基于最优组合赋权法和灰色关联分析法建立低碳关联模型,并对2000-2012年河北省产业结构与能源结构的低碳关联度进行实证分析。结果表明:河北省产业结构与能源结构的低碳关联度大体呈上升态势;人均GDP增长率、能源结构多元化系数、CO_2排放、第二产业碳生产力、可再生能源比例、SO_2排放等指标对河北省产业结构与能源结构低碳关联影响显著。     

专栏评述：新型电力系统

<正>在国家大力推进清洁能源战略、“双碳”目标、新质生产力发展的重要历史阶段,聚焦电能供应侧清洁低碳化、输配电网侧数字化智能化、电能消费侧优质高效化,坚持需求导向和目标导向,面向国家战略需要,推进新型电力系统前沿基础理论和关键核心技术发展,服务国家新能源体系和新型电力系统建设,支撑国家能源安全和经济安全,具有重要科学价值和工程意义。为此,四川大学主办的《工程科学与技术》期刊,专门开辟了“新型电力系统”专栏,为国内外能源电力领域学者提供了一流交流平台。     

专栏评述：新型电力系统

“碳达峰、碳中和”背景下,能源生产、消费和利用呈现新的发展趋势。能源结构变化使电源结构产生颠覆性变化,能源能效提升使电网枢纽的资源配置方式变化,导致电力系统形态结构发生深刻变化。具有清洁低碳、安全可控、灵活高效、智能友好、开放互动等特征的新型电力系统将是新型能源体系的重要组成部分。构建新型电力系统是实现可再生能源充分利用、低碳能源发展目标的主要内容和重要支撑,现阶段仍亟待深入研究。 基于此背景,发起了新型电力系统专栏。专栏邀请了多位国内外同行撰写稿件,由期刊编辑部组织论文审稿,经严格审稿、修改等环节,第1期发表了10篇学术论文,作者来自于四川大学、西南交通大学、东北电力大学、湖南大学、华北电力大学、西华大学、太原理工大学、清华大学等单位。其中：周步祥等以电力–天然气信息物理深度耦合系统为研究对象,定量分析不同LR攻击形式对IEGS造成的经济损失,建立损失评估模型,定义新的节点综合脆弱性指标,并提出应对不同攻击的保护策略。雷霞等针对传统市场机制不能充分体现新能源发电与常规机组之间及新能源之间发电特性区别这一缺陷,提出一种适应高比例新能源参与的现货市场交易模式。文云峰等构建煤电机组对直流落点的无功支撑系数指标,形成相应的煤电机组退役策略,提出基于二分法的同步调相机配置策略,实现煤电机组退役和调相机配置的相互协调。孙银锋等提出利用风场现有分散储能实现风电柔直并网直流故障穿越协调控制技术,通过控制风电机组全功率变流器现有并联储能系统来消纳故障期间的不平衡功率,能够保持系统在故障期间并网运行且不出现闭锁、过载等问题,提升系统的稳定性。高仕斌等提出一种基于模糊Petri网的“网–源–储–车”动态阈值能量管理策略,在“网–源–储–车”基本功率分配框架的基础上,设定多工况下牵引供电系统与储能系统、新能源发电系统的动态能量交互规则,可适用于不同架构的“网–源–储–车”协同供能体系。张英敏等从数学关系和物理机理的角度分析MMC环流产生的原因,并基于此得到环流中直流分量和谐波分量的等效电路,提出一种电网不平衡下基于SOGI的环流抑制策略。江琴等研究混合直流参与黑启动的技术条件与控制方法,针对两端电网换相换流器–模块化多电平换流器混合直流输电系统,提出受端电网大停电情况下基于混合直流的黑启动方法及受端电网协调恢复策略。何川等针对极端灾害对系统造成的失负荷影响,兼顾系统的经济性与安全性,提出一种考虑极端灾害下系统韧性约束的气电联合配网分布鲁棒扩展规划模型。薛屹洵、孙宏斌等以化工园区为例,提出典型园区级电–氢耦合系统架构,以实现园区整体效益最大为目标,提出考虑氢负荷响应的园区级电–氢耦合系统协同优化调度方法。延肖何等从经济学引入投资组合理论作为收益和风险的权衡工具,提出风光储场站参与日前、日内、实时市场的出力分配方法,使风光储场站获得最大化收益的同时承担最小的风险。 专栏第1期所发表的10篇论文围绕新型电力系统市场机制、稳定与控制、多能规划与优化调度等相关问题进行了研究,所提出的技术方法有较好的参考价值。新型电力系统是一个超大型系统,所涉及的问题众多且极为复杂,还有更多值得关注的研究论文,如分散能源交易互动、新能源预测等,将在本刊专栏后续出版。     

基于测度指标的中国低碳经济发展研究

针对我国经济目前处于高耗能、高碳经济时期,低碳经济的发展面临着巨大的压力和挑战的现状,采用碳排放、经济增长与碳排放的脱钩指数等测度指标,定量分析我国低碳经济发展水平,指出影响我国低碳经济发展的原因包括能源结构矛盾突出、碳锁定以及低碳城市建设不力等并相应提出调整能源结构,从技术、企业和制度三个层面着手碳解锁,以及城镇绿色化转型等战略措施。     

专栏评述：面向双碳目标的环保型电力设备

习近平总书记在第七十五届联合国大会一般性辩论上向全世界作出“碳达峰”、“碳中和”的庄严承诺,我国成为全球气候治理、实现绿色低碳发展的重要参与者、贡献者和引领者,同时也必将经历一场艰巨的转型之路。我国电力系统碳排放占到了碳排放总量的40%,因此“碳达峰”、“碳中和”目标的提出对于构建深度无碳化电力系统提出了新要求。为了顺应时代发展潮流,积极响应国家重大战略,助力顺利达成“碳达峰”、“碳中和”目标,构建技术先进、环境友好的深度低碳电力系统,发展环保型电力设备具有重要意义。     

河南省碳达峰与碳中和战略、技术路线和行动方案

河南省是中国重要的人口、农业、工业及能源消费大省,碳中和战略的实施对推动区域经济绿色低碳高质量发展、促进中国2060年碳中和愿景的实现具有重要意义.但长久以来煤炭主导的较单一能源结构导致河南省面临碳排放基数大、生态治理形势严峻、能源对外依存度持续增长、可再生能源开发程度低等关键问题.为此,详细梳理了河南省当前的能源供需...     

面向新型电力系统的综合能源服务运营机制研究

针对面向新型电力系统的综合能源服务运营机制进行研究,讨论了综合能源服务的意义,分析了综合能源服务利益相关方的作用,提出了政府主导、综合优化、能源协同、服务优质的综合能源服务运营机制,助力实现"碳达峰、碳中和"的目标.