构建新型电力系统是一项复杂而艰巨的系统性工程,需要产学研用深度融合,加快科技创新成果应用。论坛主旨演讲环节邀请专家院士、企业人士等从各自研究、实践的领域畅谈思路、贡献智慧,本刊编辑部摘编其中核心内容分享给广大读者。
中国电机工程学会理事长、中国工程院院士 舒印彪:
新型电力系统面临三大技术经济性挑战
我国电力系统低碳转型取得显著成效,清洁能源供应体系加速构建,电网资源优化配置能力显著增强,能源消费侧电气化水平大幅提升,绿色低碳技术创新成果丰硕,水电核电技术不断突破,电动汽车等新兴产业领跑世界。
但是,我国新型电力系统也面临三大技术经济性挑战。电力电量平衡方面,从可控的电源跟踪变化的用电负荷单向平衡模式,转变为源荷双随机、源网荷储多主体互动的复杂平衡模式。目前,业内对气候气象和新能源出力特性耦合机理尚缺乏认识,现有的系统调节机制和调峰能力无法适应新能源大规模发展带来的平衡问题。
安全稳定方面,新能源惯量小,且其运行在最大功率追踪的模式时,不具备上调的一次调频能力,频率支撑能力大幅下降。新能源机组动态无功支撑能力较常规电源弱,且新能源发电逐级升压接入电网,与主网的电气距离是常规机组的2~3倍,降低了系统的电压稳定水平。
经济性方面,构建新型电力系统是复杂的系统性工程,技术的成熟度及商业化应用将决定能源转型成本,需要科学选择新型电力系统发展路径,确保电力供应可获得、可支付、可持续。政策和市场将发挥重要作用,并对转型的经济性产生重大影响。传统以化石能源为主的电力市场设计理论已不适应高比例新能源电力系统,电力市场理论基础和交易规则需要重构。
实现“双碳”目标是一项系统工程,需要全社会共同努力,我们需构建清洁能源体系,调整能源结构和布局,大力推动煤电清洁高效利用,加强智能电网建设,科学规划建设储能体系,大力推进再电气化,加快构建全国统一电力市场,着力保障新能源产业链供应链安全,加强碳足迹管理体系建设。
中国工程院院士、新能源电力系统全国重点实验室主任 刘吉臻:
推动电力系统由“源随荷动”向“源荷互动”转变
新型电力系统的本质特征是能够适应新能源的间歇性和波动性特性。因此,新技术的应用及技术路线的选择要以“清洁低碳、安全充裕、经济高效”为前提,在今后一段时期内,传统化石能源将发挥兜底保供和灵活调节的作用。“多源互补、源网协同、供需互动、灵活智能”新技术的广泛运用,将进一步推动能量流、信息流、价值流的深度融合。
新型电力系统具有清洁低碳、安全充裕、经济高效、供需协同、灵活智能的内涵与特征。新能源发电逐渐成为电量供应主体,火电将向兜底保供、灵活调节电源转变,推进煤电与新能源深度融合发展。积极推进多能互补的清洁能源基地建设,优先利用存量常规电源实施“风光水火储氢”等多能互补工程,但技术方向的选择一定要与经济性相结合。
新型电力系统形态具有多样性,包含集中式、分布式、微电网等。根据对大电网的依赖程度可具体划分为:强连接电力系统、弱连接电力系统、孤立电力系统。随着电力在能源结构中的占比不断提高,将会形成以电网为枢纽平台的综合能源系统,电力与氢、气、冷、热等多能源系统深度耦合,源、网、荷、储等多要素、多主体协调互动。
新型电力系统的构建需要可调度的需求侧资源的大规模参与,推动电力系统由“源随荷动”向“源荷互动”转变;针对需求响应、虚拟电厂、源网荷储一体化应用、有序用电、应急备用等场景,建立可调节资源分级分类、协同优化应用模式。
随着“大云物移智链”等数字化技术快速发展,电力系统的网络化和信息化使信息系统和物理系统进一步融合,呈现出智能高效的社会信息物理系统特性;要建立源网荷储灵活可控的智能调度控制系统,提高电力系统主动防御能力,增强故障的事中防御、事后恢复能力,提高新型电力系统的韧性。
清华大学副校长 曾嵘:
真正基础的、原创性的、引领性的
科技自主可控创新是未来的方向
习近平总书记指出,以科技创新开辟发展新领域新赛道、塑造发展新动能新优势,是大势所趋,也是高质量发展的迫切要求。
从国家兴衰的历史逻辑来看,领先科技和尖端人才流向哪里,发展的制高点和经济竞争力就转向哪里;从经济社会发展的“现实逻辑”来看,我国经济社会发展和民生改善比过去任何时候都更加需要增强创新第一动力;从国际竞争的“倒逼逻辑”来看,科技创新已成为大国竞争博弈的主要战场,要想掌握国家发展的主动,必须赢得科技创新的主动;从科技自身发展的“演化逻辑”来看,顺应科技创新的规律,下好先手棋,才能在科技革命的浪潮之巅掌握主动权、占领制高点。
创新是以经济产出和社会效益作为根本目标,以实现知识的生产、传播和应用作为基本形式,以理念创新、技术创新和机制创新等作为基本手段来实现的社会活动。基于这些特征,中央鼓励企业作为创新主体,与高校、科研机构及政府形成三方深度融合,共同推动创新。
在技术创新方面,可以通过内部和外部两种渠道获取技术,内源式与外源式并行。改革开放四十多年来,我们通过市场方式引进、消化和购买先进技术、共享资源,迅速获取了不少创新成果。但与此同时应意识到,对自身创新能力的认知不足与自信心较弱,仍是制约技术水平进一步发展的因素。随着国际形势的变化,创新的外源式获取变得更加困难。因此,真正基础的、原创性的、引领性的科技自主可控创新才是未来的方向。在具体实践中,无论是源头创新还是融合创新,都需要科技与产业深度融合。要面向“真需求,大需求”,加强产研学深度融合,为国家科技自立自强贡献磅礴力量。
华为董事、华为数字能源总裁 侯金龙:
积极推进构网型储能产业高质量发展
助力新型电力系统建设
随着新能源的快速发展,全球电力系统进入可再生能源高渗透率阶段,给电网安全稳定运行带来了诸多新挑战,成为全球新能源发展难题。构网型技术作为一种基于电力电子和数字化的创新技术,可在新型电力系统建设过程中,有效提升电力系统稳定性,在发电侧、电网侧、用电侧等多场景具备推广价值。构网型技术作为新型电力系统的关键支撑技术之一,已经成为各国电力系统科技创新的技术高地。华为数字能源在新能源并网、电网友好型技术领域持续创新积累,不断推动并网友好型技术从“跟随电网”“支撑电网”走向“增强电网”,为建设新型电力系统贡献力量。
从2011年起,华为一直以压强式投入新能源并网的安全稳定性研究,助力产业可持续发展,并在国内外多个场景和项目进行了应用。当前,在非洲、拉美等地华为已完成交付10多个矿山、岛屿微网项目。未来,构网型微网技术将应用到全球更多地方,助力当地消除电力鸿沟。
华为联合电网、发电企业共同推进构网型储能项目实证,已在青海等地的5个项目上,开展了多场景、多工况的构网型储能实证测试,在项目测试的全面性、规模、测试的性能指标等方面均取得满意成果。通过多场站级自同步幅频调制技术、宽频自稳和致稳控制技术、新型智能组串式储能双级变换架构、构网型储能功率模组和控制芯片等四个方面技术的研发应用,对华为智能组串式构网型储能技术进行了系统测试,从而验证了该技术高比例新能源多场景下对电力系统的支撑作用。
为推进构网型储能产业高质量发展,让创新要素发挥更大的产业促进作用,建议开展以下三个方面的工作:逐步扩大构网型储能应用规模,在应用中成熟和完善;建立构网型储能高质量标准体系;形成有利于构网型储能高质量发展的市场机制。
本文刊载于《中国电力企业管理》2024年10期
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