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南网首席技术专家饶宏:新型电力系统没有不可克服技术
障碍,关键在安全可靠前提下经济可行性

发布时间:2021-4-29     来源:南方电网报    点击率:129

南方电网公司首席技术专家,南网科研院党委书记、董事长饶宏:将在新型电力系统方面实现全面突破
      问:与传统电力系统相比,以新能源为主体的新型电力系统有什么特点?
      答:主要体现在以下五个方面。
      一、在电源侧,电源开发将呈现风光新能源为主体、多种清洁能源协调发展态势。经初步测算,到2030和2060年,我国新能源发电量占比将分别超过25%和60%,高比例新能源特性将逐步呈现。
      二、电网作为消纳高比例新能源的核心枢纽作用更加显著。大电网柔性互联将进一步提升更大范围资源配置能力,配电网与微电网协同发展,支撑分布式新能源高效就地消纳。
      三、在负荷侧,终端能源消费“新电气化”进程加快,能效将进一步提升。电力电子装备的广泛应用在提升能效的同时将使需求侧电力电子化特征凸显。
      四、规模化储能将加快发展并广泛应用。高比例新能源并网消纳需要合理配置大规模储能以提高系统的可控性和灵活性。
      五、电力市场在资源优化配置和市场主体利益协调中的作
      问:构建新型电力系统面临哪些挑战?

用将更加凸显,对灵活高效的市场机制设计与实现技术提出了更高要求。
      答:新型电力系统将给电网可靠供电、安全稳定和经济运行带来新的挑战:
      在可靠供电方面,风光等新能源发电具有随机性、波动性和间歇性,大规模并网后会对新能源资源评估与发电预测、电力电量平衡、大范围资源配置、规模化储能等技术提出更高要求。此外,风光新能源高度依赖自然条件,发电设备耐受极端天气能力弱,系统保底供电和快速恢复能力面临更大挑战。
      在电网安全稳定运行方面,新型电力系统在延续目前的复杂大电网特征的同时,由于源网荷储各环节高度电力电子化,系统安全稳定问题更加复杂。基于传统同步发电机的电力系统基础理论与技术,不能满足新型电力系统安全运行要求。
      在电能供应经济性方面,新能源能量密度小、发电年利用小时数低,为保障高比例新能源并网消纳、系统安全与可靠供电,总体上系统建设和运营成本将上升。需推动电源侧降本增效,用户侧节能提效,电网企业履行好保底供电责任,利用灵活的市场机制释放源网荷储各环节潜力,将供电成本控制在合理范围。
      问:构建新型电力系统将会给能源电力行业带来哪些新变化?
      答:电源侧:新型电力系统电源结构发生重大转变,新能源发电成为主体电源,我们初步预测,到2060年新能源发电装机占比将超过70%;而煤电、气电等将由主力电源转变为辅助性的调节电源,年利用小时数将大幅下降。
      用户侧:终端能源消费侧“新电气化”加快,电力用户侧能效提升需求将日渐迫切,用户侧分布式新能源应用更为广泛,需求侧参与电网调节的内外部驱动力进一步增强。
      电网侧:大规模新能源并网后,对电网柔性可控提出更高要求,电网的特性也因为高度电力电子化而更加复杂,电网保障电力持续可靠供电和安全稳定难度增大。
      技术产业:新能源、新型储能,中小型抽水蓄能等技术和产业将加快发展及推广应用。
总体而言,构建以新能源为主体的新型电力系统没有不可克服的技术障碍,关键在于确保安全可靠的前提下经济上具有可行性。
      问:为什么说科技创新在新型电力系统构建中处于核心地位?
      答:新型电力系统内涵丰富,包括发输配用各个环节,涉及政府、企业、用户等多方主体,需要综合协调处理好众多问题。但构建以新能源为主体的新型电力系统首先面临的是大规模新能源发电如何高效并网与消纳、系统功率如何实现多时间尺度的平衡、系统各环节效率如何提升降低供电成本等重大技术难题。技术问题解决了,我们就能有更好的基础、更大的回旋空间解决其他类型的问题。所以,我们说科技创新处于核心地位,抓住了科技创新就能抓住构建新型电力系统全局的牛鼻子。
      展开来说,新型电力系统最大的特征是新能源发电占据主体地位,前面已经说到,新型电力系统与传统电力系统相比有两个重大区别。首先是高比例新能源特征,新能源发电出力依赖风光等自然条件,随机性、波动性明显,电力系统潮流复杂多变;其次是新型电力系统采用基于电力电子变换的换流器实现能量变换,具有高度电力电子化特征。这两方面的特征使得新型电力系统与传统电力系统相比,在结构形态、系统特性存在较大差别,控制难度更大。目前的理论与技术难以满足新型电力系统安全运行要求,需要系统性、原创性的技术突破。
      南方电网通过近20年不懈努力,已经在柔性直流输电、交直流大电网规划运行等领域取得了世界级的成果。我相信,通过我们的持续攻关,将在新型电力系统基础理论、分析方法、控制技术等方面实现全面的突破,支撑提前实现双碳目标。我们已经布局开展相关关键技术的研究。
      我们认为,构建以新能源为主体的新型电力系统没有不可克服的技术障碍,关键在于确保安全可靠的前提下经济上具有可行性。
     问:构建新型电力系统,需要重点攻克的关键技术有哪些?
     答:为推动新能源发电由辅助电源向主体电源转变,电力系统发输配用等各环节都要做出重大调整。通过梳理,我们认为需要重点突破的技术主要包括大规模新能源高效消纳技术、远距离大容量直流输电技术、数字技术与先进电力电子技术融合的大电网柔性互联技术、交直流配电网与智能微网技术、高比例新能源和高比例电力电子装备接入电网的稳定运行控制技术、先进储能应用技术、促进新能源消纳的电力市场技术以及虚拟电厂技术。
     当然,随着我们对新型电力系统内涵的认识不断加深,在科技攻关方向上将会更加明确、聚焦。

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