构建新能源为主体的新型电力系统-走向碳中和的一个关键

构建新能源为主体的新型电力系统——走向碳中和的一个关键2间歇性的可再生能源如何输出高质量电力受到国内外的共同关注以风光为代表的可再生能源是能源低碳转型的重要方向3研究了对电能的产生、输运与应用各环节进行有效控制的技术我国有专家多年前就提出了概念：柔性化电力技术4“要构建以新能源为主体的新型电力系统”提出：下功夫做好这件事，破好题，是保障我国电力安全、能源安全的核心，也是实现碳达峰、碳中和双目标的关键。5下面汇报几点学习心得：6一源能源电气化，电能低碳化是大趋势，是从工业文明走向生态文明的基础。7从燃煤发电为主走向以非化石能源发电为主，是转型的方向，又是一个复杂的系统工程、科学的历史过程。电能多元发展协调互补协同配合在一个时期中，化石能源电力与非化石能源电力将：8微不足道举足轻重担当大任非水可再生能源（特别是风、光），由于其资源禀赋的丰厚、技术进步带来的成本经济性：正从9也带来了它的基本弱点：由于源头（风、光）的间歇性，导致电源出力的波动性和运行的复杂性。在发挥它的基本优点的同时：“清洁低碳”10为此，在采取一系列“新型电力系统”措施的同时：做好全系统的战略协同友邻协同友邻完备的产业链条完备的产业链条自身的标准体系自身的标准体系【网、储、多能互补】【网、储、多能互补】新能源本身也需形成：11除非水可再生电源外：还需确立多能互补的策略新型电力系统的电源12单位GDP能耗和单位GDP碳排放均高于世界平均水平（更高于OECD国家）我国目前煤电应有序安排煤电机组的灵活性改造，参与深度调峰，确保机组安全运行，提升电力系统的灵活性。在高效、清洁化出力发电的同时，13对调峰辅助服务应有补偿政策【体现煤电的“供电价值”和“灵活性价值”】“先立后破”的含义之一，就是建设性的电源转型。14我国水电的装机和出力，还有一定的潜力。新型电力系统中要进一步发展水电15可在新型电力系统中发挥核电 稳定基荷的作用在安全前提下，积极有序发展核电在2030年达到一亿千瓦以上的装机是完全可能的16以10%的电厂作备用应急电源，用户可由大数据提供的各种电源出力情况的预测，选择电源（缓解了储能）。德国在多能互补的条件下，可以通过电力交易市场解决调峰问题。17可通过自建或购买调峰能力新能源发电企业实现高质量的出力18二网大力发展智能电网和配电网19数字技术可提升电网的数据采集、分析和应用能力，与传统电力技术融合促进电力系统各环节智能化，使电网“可观、可测、可控”。20使电网向能源互联网升级支撑电网以信息流引领优化能量流、业务流，增强电网的全息感知能力、开放性、交互性。数字技术21可提升电网的灵活性、可控性，具备吸纳不稳定电源的能力。智能电网“智能电网通过电力和信息的双向流动，建立起高度自动化和广泛分布的能量交换网络。这样的电网具有‘自愈’能力，能够容纳全部发电和储能”。22数字与能源结合，通过能源互联网，把能源生产端与消费端连起来，实现能源系统快速响应和实时负载平衡。23由传统大电网向大电网与微网互补共生转变适应分布式能源并网、储能、电动车等。建设智慧配电网电网需强化跨省、跨区域输电能力24三储大力发展各种储能（热）技术25是未来能源系统具备柔性、包容性和平衡功能的关键节点。储能技术的时移作用，可提高系统的可控性和灵活性。不同的储能技术可应对不同周期的间歇性。储能技术26抽水蓄能、压缩空气储能、相变储能等1抽水蓄能目前在储能中占比最大【世界和中国】27是“新型电力系统”的支撑性技术之一，兼有发电和储能的功能。太阳能热发电28多种电池储能技术进步很快从发展趋势看，化学储能占比会越来越大，将为主。229既有利于节能，又可起到储能的作用电动汽车的规模化发展《节能与新能源汽车路线图》研究报告给出：到2040年中国电动汽车保有量约为3亿辆，每辆车平均65Kwh，则车载电池储能容量约为200亿Kwh，相当于目前全国每天消费的总电量。30据估计：电化学储能成本已突破经济性拐点未来五年 再降1/3未来十年 再降66%—80%313有多种应用，如氢能冶金、交通能源等。氢能是未来能源产业之一水资源是地球上的“氢矿”发展的初衷是减少污染和温室气体排放32可提升风、光的消纳能力，并可应对长周期的间歇性，将波动性的风能、太阳能转换为氢能，利于储能和传输。33储能在发电侧、电网侧和用户侧都有应用市场发改委、能源局《关于加快推动新型储能发展的指导意见》估计：新型储能装机可超过3000万千瓦到2025年34储能带来的节省电能的成本将抵消储能设备的成本，将成为能源经济新的增长点。据估计，到2025年：“新能源+储能”的市场将迈入千亿级35四满足中东部电力负荷的一种思路36强化“身边取”和“分布式”提高中东部地区能源自给率“身边取和远方来”相结合“分布式与集中式”相结合37自产直消、寓电于民，与储能技术相结合，培育大批量的“产消者”，不仅增加了当地的能源自给率、独立性、安全性，而且缓解了高比例可再生能源对大电网的冲击。BIPV列入建筑标准38专家们定量的计算表明：电从“远方来”模式【西电东送】对电力负荷很重的地区，可将“身边来”和“远方来”相结合电从“身边来”模式【大批产消者】>>更安全更经济39如果进一步，把这些分布式电源与储能及数字化管理结合起来，就可建成一批“微网”和“虚拟电厂”，可独立运行，也可与大电网互动。分布式电源微网虚拟电厂储能数字化管理就风、光、生物质这类分布广泛而能量密度低的能源本性而言，更适合分布式（也不排除集中式）的发展。40中东部能源做到高比例自给，可减缓“西电东送”和“北煤南运”的压力。兰考县仪封乡秦寨村光伏兰考县三义寨集中式风电项目兰考试点意义41微电网 有源配电网实现上述新形态电网与大电网的协同发展对电网的调度运行方式、控制策略、调节能力、抗风险能力，都提出了更高要求。局部直流电网42五需求侧管理也是一种灵活性资源预计到2025年，需求侧响应达7000万KW，占最大负荷4%；长期，有望突破20%。43需求本来具有柔性通过数字化管理，可引导用户根据市场情况调整电力需求，利于维持系统平衡。山西芮城的光储直柔已有很成功的试点经验：电力发展分布式电力网，用电终端发展灵活用电的柔性负载，以便有效消纳风、光。44屋顶光伏每户每年发电：2.2万Kwh户内直流配电、自发自用供交通和农具柔性充电芮城试点 每户还可外送1万Kwh剩余电能每户投资10—12万元45农村区域建筑屋顶面积273亿m2保守估计可装20亿Kw光伏年发电量2.95万亿Kwh占未来我国电力总量的~20%卫星数据46城镇“光储直柔”配电

可装机8.3亿Kw光伏，发电1.2万亿Kwh，可满足城镇自身用电30%

—40%；

城镇百公里范围内有风、光基地，则光储直柔建筑可只靠零碳电力运行。

建筑内部配电改直流，“需求侧响应”用电模式，成为电力的柔性负载；加之生物质商品化能源、工业余热、跨季节蓄热装置，可完成北方供热零碳热源改进。47并可带动一批新兴产业：

零碳能源

电动车、充电桩、电池

大功率芯片

低压直流配电产品

直流建筑电力产品

……48构建以新能源为主体的新型电力系统是完全可能的

纵向发、输、配、用及源、网、荷、储协调规划，横向