核心提示 在日前閉幕的2021國際工程科技發(fā)展戰(zhàn)略高端論壇暨第六屆紫金論電國際學(xué)術(shù)研討會上，眾多專家學(xué)者交流新型電力系統(tǒng)、能源互聯(lián)網(wǎng)、電力市場等領(lǐng)域的最新研究成果，群策群力，為加快推動能源電力科技創(chuàng)新、推動碳達峰碳中和目標落地貢獻智慧。
本報記者 孫珂 通訊員 盧媛迪
8月14到20日，2021國際工程科技發(fā)展戰(zhàn)略高端論壇暨第六屆紫金論電國際學(xué)術(shù)研討會在江蘇南京舉辦。研討會由中國工程院主辦，中國工程院能源與礦業(yè)工程學(xué)部、國網(wǎng)電力科學(xué)研究院（南瑞集團）、智能電網(wǎng)保護和運行控制國家重點實驗室承辦。專家學(xué)者圍繞“電力系統(tǒng)主動支撐碳達峰碳中和目標”這一主題在研討會上進行了交流研討。
碳達峰、碳中和目標下，電力行業(yè)是能源轉(zhuǎn)型的主戰(zhàn)場
當前，我國已全面啟動對碳達峰、碳中和目標的戰(zhàn)略研究和路徑選擇攻關(guān)，各行各業(yè)都在努力。
目前，我國處于工業(yè)化發(fā)展階段，經(jīng)濟發(fā)展任務(wù)艱巨，電力需求還將剛性增長。在2021國際工程科技發(fā)展戰(zhàn)略高端論壇暨第六屆紫金論電國際學(xué)術(shù)研討會上，業(yè)內(nèi)專家普遍認為，要實現(xiàn)碳達峰、碳中和目標，能源行業(yè)是主戰(zhàn)場，電力行業(yè)是主力軍。
“實現(xiàn)‘雙碳’目標，必須堅持‘立足國情，安全發(fā)展，科學(xué)創(chuàng)新，務(wù)求實效’的原則，認識到能源消費是核心，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整是關(guān)鍵，化石能源是重點，節(jié)能提效是抓手，現(xiàn)代化能源體系建設(shè)是目標。”中國工程院院士、中國工程院能源與礦業(yè)工程學(xué)部主任蘇義腦認為，電力行業(yè)是實現(xiàn)我國能源轉(zhuǎn)型的主戰(zhàn)場，新型電力系統(tǒng)是我國現(xiàn)代化能源體系的重要板塊。
國家能源局公布的數(shù)據(jù)顯示，截至2020年年底，我國非化石能源占一次能源消費比重為15.9%，清潔能源發(fā)電裝機規(guī)模占總裝機比重接近50%，煤炭消費占一次能源消費比重達57%。隨著工業(yè)化、城鎮(zhèn)化深入推進，我國能源消費總量將在2030年前后達峰。達峰后，電力需求仍將保持增長。
“我國2020年能源碳排放達99億噸，占全球總量的31%；電力行業(yè)碳排放量占我國碳排放總量的37%。幾大發(fā)電企業(yè)均提出2028年之前碳達峰，這要求我們‘十四五’嚴控新增煤電，‘十五五’不能新增煤電。煤電要轉(zhuǎn)變職能，從提供電量向提供電力輔助服務(wù)轉(zhuǎn)變。”中國工程院院士、中國華能集團有限公司董事長舒印彪在會上表示，推動我國電力行業(yè)轉(zhuǎn)型要打造零碳電力系統(tǒng)，從深度低碳到零碳，推薦保留一定規(guī)模的火電，發(fā)電量占比不超過10%，產(chǎn)生的碳排放通過碳捕集、利用與封存（CCUS）技術(shù)移除。“火電要發(fā)揮托底和應(yīng)急保障作用，解決新能源發(fā)電長周期、季節(jié)性波動帶來的保供問題。”他說。
“2030至2040年，煤電發(fā)電量處于平臺期，2040年后煤電發(fā)電量加速下降。”中國工程院院士、西安交通大學(xué)電氣工程學(xué)院名譽院長邱愛慈在會上說。她認為，依據(jù)“十四五”電力規(guī)劃初步研究成果的邊界條件，到2025年全國非化石能源發(fā)電量占比為35.85%，這說明“十五五”時期必須限制化石能源裝機和利用小時數(shù)，并且上調(diào)風(fēng)電、光伏發(fā)電等可再生能源裝機增長比例，才能達到2030年非化石能源發(fā)電量占比50%的目標。
在邱愛慈看來，我國應(yīng)該走能源結(jié)構(gòu)調(diào)整和可再生能源發(fā)展并行之路，即低碳和零碳并行。要在保證安全的前提下，分兩個階段構(gòu)建適應(yīng)能源轉(zhuǎn)型目標的新型電力系統(tǒng)：第一階段對現(xiàn)有電力系統(tǒng)進行改造升級，第二階段將多類型的大規(guī)模儲能和氫能作為靈活電源。
優(yōu)化新型電力系統(tǒng)發(fā)展路徑，加快相關(guān)科技攻關(guān)
“碳達峰、碳中和是我國既定的戰(zhàn)略目標，但其實施路徑需要滾動優(yōu)化，以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)則是實現(xiàn)這一目標最重要的支撐之一。”中國工程院院士、國網(wǎng)電科院名譽院長薛禹勝在研討會上表示。
在諸多業(yè)內(nèi)專家看來，電力行業(yè)不僅要在能源生產(chǎn)側(cè)實現(xiàn)對化石能源的清潔替代，還要在能源消費側(cè)實現(xiàn)電能替代，承接工業(yè)、建筑、交通等領(lǐng)域轉(zhuǎn)移的能源消耗和碳排放。目前，在碳達峰、碳中和背景下，電力行業(yè)亟需加速構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)。
薛禹勝認為，構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的過程不僅受到來自新能源大規(guī)模接入的挑戰(zhàn)，還受到日趨嚴格的環(huán)境約束、市場競爭、社會參與者行為等因素的制約。他表示，愿景中的新型電力系統(tǒng)與非電能源系統(tǒng)、環(huán)境系統(tǒng)、社會系統(tǒng)等非電力環(huán)節(jié)之間的邊界條件不再近似不變，不能再按封閉系統(tǒng)來規(guī)劃與調(diào)度，需要將其納入信息-物理-社會框架內(nèi)的能源系統(tǒng)框架，在碳達峰、碳中和與能源低碳轉(zhuǎn)型的視野下優(yōu)化新型電力系統(tǒng)的發(fā)展路徑。
“隨著我國碳達峰、碳中和目標的提出，風(fēng)電、光伏發(fā)電等新能源將迎來新一輪爆發(fā)式增長，2030年風(fēng)電、光伏發(fā)電累計裝機要達到12億千瓦以上，構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)將至關(guān)重要。”中國工程院院士、湖南大學(xué)校學(xué)術(shù)委員會主任羅安在會上說。
他通過主旨報告闡述了高比例新能源友好接入電力系統(tǒng)面臨著的穩(wěn)定控制和智能傳感有序管理的挑戰(zhàn)，分別介紹了集中式新能源場站寬頻帶振蕩問題及對策研究、集中式新能源場站電壓與頻率穩(wěn)定問題及對策研究、分布式微網(wǎng)內(nèi)部環(huán)流與諧振問題及對策、配電網(wǎng)數(shù)字電力智能傳感與識別問題及對策研究。他認為，頻域阻抗法、主動支撐技術(shù)、儲能技術(shù)、電流指紋傳感芯片與智能識別技術(shù)可以為解決高比例新能源友好接入提供有效的理論方法與科學(xué)手段。
今年3月1日，國家電網(wǎng)有限公司發(fā)布了國內(nèi)首個碳達峰、碳中和行動方案，爭當能源清潔低碳轉(zhuǎn)型的引領(lǐng)者、推動者和先行者。當前，國家電網(wǎng)公司正深入研究推動構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，制定并發(fā)布《構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)行動方案（2021～2030）》，實施新型電力系統(tǒng)科技攻關(guān)行動計劃。
南瑞集團是國家電網(wǎng)公司重大科研成果產(chǎn)出和電網(wǎng)關(guān)鍵核心裝備研制的主力軍，依托智能電網(wǎng)保護和運行控制國家重點實驗室，加快推進構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)基礎(chǔ)理論研究和關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)。
南瑞集團董事長、黨委書記冷俊在會上表示，南瑞集團瞄準碳達峰、碳中和以及新型電力系統(tǒng)建設(shè)，在業(yè)內(nèi)率先提出能源的信息物理社會系統(tǒng)（CPSSE）框架和能源-電力-環(huán)境協(xié)同優(yōu)化求解方法，著力深化新型電力系統(tǒng)穩(wěn)定分析基礎(chǔ)理論、信息-物理-社會元素的交互及協(xié)調(diào)機制、主動支撐電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的新能源發(fā)電控制方法等理論研究、源頭創(chuàng)新，組織攻關(guān)碳管理系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)，為支撐能源清潔低碳轉(zhuǎn)型、服務(wù)經(jīng)濟社會發(fā)展作貢獻。
推進關(guān)鍵技術(shù)研究，不斷增強電力系統(tǒng)彈性
“能源轉(zhuǎn)型下，供應(yīng)安全、新能源消納系統(tǒng)穩(wěn)定等問題逐漸突出，表明電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行受到威脅。彈性電力系統(tǒng)是應(yīng)對未來電力系統(tǒng)運行風(fēng)險的重要手段之一。”邱愛慈在會上提出，能源轉(zhuǎn)型下彈性電力系統(tǒng)的建設(shè)需采取“三步走”策略，經(jīng)過15年的發(fā)展建設(shè)，最終達到預(yù)期目標：在極端事件攻擊下，電力系統(tǒng)7天全面恢復(fù)，核心區(qū)域電網(wǎng)48小時恢復(fù)，關(guān)鍵重要負荷不停電。她表示：“目前，我國彈性電力系統(tǒng)發(fā)展仍將面臨嚴峻挑戰(zhàn)，需要充分考慮新能源發(fā)電間歇性、波動性的影響。發(fā)展彈性電力系統(tǒng)需要多方形成共識、多學(xué)科交叉，需要馳而不息、久久為功。”
會上，智能電網(wǎng)保護和運行控制國家重點實驗室主任、國網(wǎng)電科院副院長鄭玉平針對新型電力系統(tǒng)保護和運行控制所面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)，探討并提出了三方面技術(shù)觀點：以新能源為控制主體，提升新型電力系統(tǒng)暫態(tài)和動態(tài)響應(yīng)能力；以不受電源特性影響為目標，構(gòu)建新型電力系統(tǒng)繼電保護技術(shù)體系；以源網(wǎng)荷高效互動作為新型電力系統(tǒng)運行控制的重要手段。
東北電力大學(xué)教授姜濤和博士張儒峰在會上提出，高比例新能源接入對電力系統(tǒng)供能安全提出了更高的要求和更嚴峻的挑戰(zhàn)，未來電力系統(tǒng)需要具有更高的靈活性和韌性，以應(yīng)對新能源的隨機波動和頻繁發(fā)生的極端自然災(zāi)害。他們認為，綜合能源系統(tǒng)具有多能耦合與互補特點，靈活性資源豐富且供能安全交互影響，綜合協(xié)調(diào)利用多能靈活性資源構(gòu)建韌性綜合能源系統(tǒng)是實現(xiàn)新能源安全、清潔、高效消納的重要手段之一，也是能源行業(yè)支撐碳達峰、碳中和目標落地的重要技術(shù)方向。
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