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3.3 多能互补的综合能源电力系统
新一代电力系统伴随我国能源转型而产生,将不再是孤立的电力生产和消费系统,而是新一代能源系统的主要组成部分,是新形势下智能电网概念向综合能源系统的扩展。根据我国综合能源利用的实际情况,可以分为两种类型[34-38]:
1)源端基地综合能源电力系统。我国西部地区各类可再生能源丰富,未来发电装机潜力巨大,但是受限于输电走廊和技术因素,西电东送的能力很难超过6亿kW,大量的电能除尽可能多地就地消纳外,还必须转化为其他形式的能源便于储存和运输。因此,需要在我国西北部建立源端综合能源电力系统,实现水电、风电、太阳能发电、清洁煤电等能源基地和储能通过直流输电网实现多能互补向中东部输电;电力通过供热制冷、产业耗电等多种途径就地消纳;电解制氢、制甲烷等就地利用或通过天然气管道东送。
2)终端消费综合能源电力系统。此类系统主要存在于我国东部地区,建设目标是提高能源利用效率、降低能源消耗总量。目前我国能源电力生产主要通过热发电,相应的效率只有30%~40%,因此有必要建立综合能源电力系统,提高能源综合利用效率。该系统主要包括基于各类清洁能源满足用户多元需求的区域综合能源系统;主动配电网架构下直接面向各类用户的分布式能源加各类储能和清洁能源微电网。其中基于天然气和清洁电力的分布式冷热电联产系统如图14所示,面向用户的综合能源系统架构如图15所示。
3.4 物理信息深度融合的智能电力系统和能源互联网
随着ICT的进步,各类能源系统与互联网技术正在逐步融合进而形成能源互联网[15,39],使得能源与信息间的联系和互动达到前所未有的新高度。如果用互联网思维审视传统电力系统,可以看出后者中各类集中和分散布局的电源通过大规模互联的输配电网络连接千家万户,具有天然的网络化基本特征。事实上,传统电力系统终端用户用电早已实现“即插即用”,电力用户不需要知道它所用的电是哪个电厂发出的,只需根据需要从网上取电,具有典型的开放和共享的互联网特征。另一方面,从互联网思维看传统电力系统,后者还是缺乏灵活调节和储能资源,不适应高比例集中和分布式可再生能源电力的接入,不具备多种能源相互转化的功能,不支持多种一次和二次能源相互转化和互补,综合能源利用效率和可再生能源利用程度提高受到限制。传统电力系统的集中统一的管理、调度、控制系统不适应大量分布式发电,以及发电用电、用能高效一体化系统接入的发展趋势。
在智能电网发展的基础上,物理信息深度融合的智能电力系统与多种能源生产和消费网络如交通网、热力网、燃料网等广泛互联(如图16所示),所形成的能源互联网具有如下3个层次的涵义:
1)以电力系统为核心和纽带,多种能源互联互通的能源网络。通过多能协同互补,满足终端用户多种能源需求,大幅提高能源综合利用效率。
2)能源系统与互联网技术深度融合的信息物理系统。以互联思维和技术改造传统电力系统,广泛应用物联网、大数据、云计算,大幅提升能源电力系统的灵活性、适应性、智能化和运营管理水平,大幅提高接收波动性可再生能源的能力,助力能源转型。
3)以用户为中心的能源电力运营商业模式和服务业态。向用户提供便捷互动的能源、电力、信息综合服务,在满足各种用能需求的同时,为用户创造更多的价值,助力能源市场化和相关产业发展。
因此,促进传统电力系统与信息互联网进一步广泛融合,以互联网思维和技术改造传统电力系统,建设能源互联网,是构建新一代能源系统的关键步骤,也是新一代电力系统的发展方向。事实上,新一代电力系统是新一代能源系统的核心,能源互联网的理念目标和系统架构与新一代能源系统高度契合,能源互联网服务以电力为核心载体,智能电网提供主要基础平台从而可以最大限度地满足消费者的需求。
3.5 技术突破的决定性影响
电力系统的发展与相关技术的进步密不可分,对于新一代电力系统而言,以下方面的技术发展可能对电力系统产生颠覆性影响[40-54]。
1)高效低成本太阳能、风能发电和电网友好技术。此类技术的大规模开发应用,将颠覆传统发电方式,告别化石能源主导电力生产的时代,实现能源生产和消费革命。事实上,自2000年以来随着相关技术的发展,大型地面光伏全生命周期平准化度电成本(levelized cost of energy,LCOE)已下降了85%,同时根据美国能源部(DOE)预计,光伏发电成本2030年前将降至3美分/(kW•h)。由于同火电、水电、核电机组相比,新能源建设周期短,50MW风电项目建设周期约为几个月,MW级光伏电站建设周期不到半年,因此在成本大幅降低的情况下,新能源装机占比将可迅速提高。
2)高效低成本长寿命储能技术。此类技术的规模化广泛应用,将颠覆传统电力系统运行方式,开启全新的电力生产分配新模式,为未来实现高比例乃至100%可再生能源的新一代电力系统奠定基础。2015年磷酸铁锂电池成本价约3000元/(kW•h),2020年预计达到1000元/(kW•h);2016年锂离子电池储能的综合成本接近0.65元/(kW•h),预计2030年达到0.12元/(kW•h),储能系统成本的显著下降将解决新能源发电波动问题。此外,预计到2030年,以锂空气电池为代表的超高比能电池,比能量有望达到8~10kW•h/kg(汽油热值5.94kW•h/kg),此类 超高比能储能技术将有望改变电网发/输/配/用电的形态。
3)高可靠性低损耗电力电子技术。此类技术的推广应用,将逐步取代传统交流输电主导的输配电网,形成直流输配电网和交直流混合输配电网新模式。一方面,SiC和GaN等宽禁带电力电子器件的发展,将推动高压直流输电和直流电网具有更大容量、更高效率和更高可靠性,以其为基础的高压直流断路器也是直流电网的主要组成部分;另一方面,采用新型电力电子元件的交流FACTS装置和交直流能量路由器直接接入电网,具有更高功率体积比和更低损耗,适用于构建直流配电网或作为微电网功率转换装置,将给中低压主动配网和微电网带来革命性变化。
4)高强度低成本环境友好绝缘技术和超导输电技术。此类技术的开发应用将变革传统输电线路和装备。其中,高击穿场强、高非线性、耐高低温、耐电痕化等绝缘材料技术的发展,可以提高设备长期安全性,实现电气设备小型化,显著提高电气设备的工作性能,并与环境和谐发展;超导输电则将为未来电网提供一种全新的低损耗、大容量、远距离电力传输解决方案,超导限流、超导储能等技术将显著提高电网运行的安全可靠性。
5)新一代人工智能技术。以无处不在的传感器和先进ICT技术为基础,以物联网、大数据、云计算、深度学习、区块链等为核心,人工智能技术正在迅速发展。具有应用于电力系统设备管理和系统控制、能量管理和交易等领域的潜力,可能会颠覆传统方式,开启一种全新的自动、自主新模式,有助于新一代电力系统的安全、经济和可靠性的提高。例如,未来分布式光伏、电能替代出力不确定性和电动汽车的时空不确定性将引入更多变量,传统分析方法在系统调度、交易方式、能量管理等方面将面临诸多挑战,人工智能将是解决这一类问题的有力措施。
上述这些方面技术的发展将会对未来电力系统的形态、运行调度和市场交易模式产生重大影响。当然,这些技术的发展和应用与市场需求密不可分的,必须考虑经济性,只有具备充分市场竞争力的技术和装备才能得到广泛应用和发展。
新一代电力系统的发展将会是一个长期过程,因此除了上述技术外,还可能在此期间出现新的、具有重大意义的技术方向。这就要求在构建新一代电力系统时必须充分考虑潜在的技术创新领域,保持对新技术的接纳能力并适时调整系统的相关环节。
4 结论
1)建设清洁低碳、安全高效的新一代能源系统是我国新一轮能源革命的主要目标,能源转型是实现这一目标的关键步骤。
2)电力系统由以化石能源为主向低碳可再生能源为主转型,建设作为新一代能源系统核心的新一代电力系统,将对能源转型目标的实现起关键作用。
3)高比例可再生能源、高比例电力电子装备接入电网,实现多能互补的综合能源生产和供给,在智能电网基础上支持构建能源互联网,是新一代电力系统的显著技术特征,也将带来能源转型中对电力系统的重大技术挑战,为电力系统理论和技术进步带来新的研究方向和发展机遇。
4)包括新一代人工智能在内的几类技术的突破有可能对未来能源电力系统各环节的发展形态、系统整体效率、运行控制方式和运营模式带来变革性、颠覆性影响,也是针对新一代电力系统前瞻性研究的重要方向。
(周孝信 陈树勇 鲁宗相 黄彦浩 马士聪 赵强)
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1月31日,全球能源互联网发展合作组织(集团公司)2024年工作会议召开。合作组织主席、中国国家电网有限公司董事长辛保安出席会议并讲话。合作组织驻会副主席刘泽洪主持会议并作总结讲话,全球能源互联网集团有限公司董事长、国家电网公司副总经理陈国平作集团公司工作报告。辛保安表示,2023年,合作
1月26日,国网光山县供电公司召开二届四次职代会暨2024年工作会议,认真落实市供电公司四届四次职代会暨2024年工作会议、县委经济工作会议部署,总结工作、分析形势、部署任务,为建设具有中国特色国际领先的能源互联网企业,奋力谱写“两个更好”、推进现代化光山建设作出新的更大贡献。2023年,国网
1月24日,国家电网有限公司2024年审计工作会召开。会议以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导,认真贯彻习近平总书记关于审计工作的重要指示批示精神,全面落实二十届中央审计委员会第一次会议和全国审计工作会议精神,按照公司“两会”要求,持续提高审计监督整体效能,以新时代审计工作高质量发
1月11日,国网山西省电力公司利用自主研发的生产控制大区网络安全漏洞自主挖掘平台,发现漏洞1处并立即落实整改。随着能源互联网的快速发展,分布式能源、储能、电动汽车等交互式、移动式设施广泛接入电网,网络安全防御关口增多、难度加大。为解决生产控制大区网络安全漏洞发现不及时、修复滞后等问题
4月22日,从IEC(国际电工委员会)相关工作组秘书处获悉,国网天津电科院技术人员丁一成功当选IECTC8/SC8B第8工作组——“Decentralizedmultipleenergysystems(分散式多能系统)”召集人,这是电科院员工首次当选IEC工作组召集人,实现了电科院在国际标准领域的新突破。据悉,IECTC8/SC8B第8工作组成
投资是拉动经济增长的“三驾马车”之一。今年以来,一大批清洁能源工程项目建设有力推进,为端牢能源饭碗、加快绿色转型提供坚实支撑,也为有效需求提供供给,支撑经济持续回升向好。国家统计局数据显示,今年一季度,全国固定资产投资(不含农户)100042亿元,同比增长4.5%,比上年全年加快1.5个百分
农历正月十五刚过,春寒料峭,沿着福建漳州古雷开发区霞美镇海岸线驱车,堤岸一侧是由方形塘池组成的海产养殖基地,一侧是成片的滩涂,绵延10多公里海岸线。漳州霞美镇牡蛎养殖历史悠久,是全国牡蛎产业集散中心,村里的养殖户正忙着清点收成。而另一侧,沉寂多年的滩涂也将迎来新的变化。2023年11月,
4月10日,四川“十五五”构建水风光氢天然气等多能互补新型能源体系研究课题比选结果公示。根据公示,按照综合评分法,确定国家电投集团西南能源研究院有限公司为本项目中选研究单位。比选排名:1.国家电投集团西南能源研究院有限公司得分:90.0分2.重庆理工大学得分:69.7分3.四川天斯特电力设计咨询
4月7日,中国华电党组书记、董事长江毅,党组副书记、董事、总经理叶向东在集团总部与国家电网公司董事长、党组书记张智刚举行会谈。双方围绕深入学习贯彻习近平总书记重要讲话和重要指示批示精神,落实全国两会部署,保障国家能源安全稳定,推进绿色低碳转型,因地制宜发展新质生产力,加快构建新型电
4月1日,国家发展改革委国家能源局农业农村部关于组织开展“千乡万村驭风行动”的通知,通知指出,鼓励依法通过土地使用权入股等方式共享“千乡万村驭风行动”风电项目收益,探索乡村能源合作新模式。鼓励风电与分布式光伏等其他清洁能源形成乡村多能互补综合能源系统,对实施效果显著的项目,适时纳入
记者19日从国家太阳能光热产业技术创新战略联盟获悉,由中国电建西北院牵头EPC总承包的全球在建单机最大的塔式光热发电项目——中广核新能源青海德令哈光储热一体化200万千瓦(光热20万千瓦)项目日前正式开工,标志着国内储能配比率最高的光热储多能互补项目正式开工,这也是全球最大单机容量塔式光热发
3月4日,南方五省区(广东、广西、云南、贵州、海南)新能源单日发电量创历史新高,达到10.4亿千瓦时,占当天区域内总发电量的25.7%。其中,风电发电量为7.1亿千瓦时,光伏发电量为2.6亿千瓦时,生物质发电量为0.7亿千瓦时。据南方电网相关负责人介绍,2023年以来,南方区域新能源装机加速推进,新增新
3月7日,山西省芮城县人民政府办公室发布关于2024年《政府工作报告》重点工作任务分解的通知。文件指出,在继续做大光伏、风电体量的同时,强化储能调峰设施配套,兼顾煤炭清洁高效利用,全力构建“风光水火储”多能互补综合能源供给体系。加快投资28.3亿元的3个大基地项目进度,确保6月底前实现全容量
北极星氢能网获悉,2月28日,国华投资河北分公司赤城风氢储多能互补示范项目成功并网,为“两会”保供新增绿色动力。国华投资河北分公司成立于2011年5月24日,负责开发和运营国华投资在冀新能源业务。截至目前,公司主营业务范围涉及河北省石家庄、张家口、沧州、衡水、承德、秦皇岛、唐山、廊坊八个地
2月26日,中国华能集团有限公司党组书记、董事长温枢刚在2024年新能源项目建设推进会上宣布,总规模近3400万千瓦的新能源项目集中开工、复工。公司总经理、党组副书记邓建玲在推进会上讲话。会议由公司党组成员、副总经理樊启祥主持,公司领导张文峰、王益华、王文宗、王利民、李向良等出席。华能此次
2023年,河北省发展改革委坚持以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导,认真践行习近平生态文明思想,全面落实习近平总书记对河北工作的重要指示批示精神和党中央决策部署,坚定不移走生态优先、节约集约、绿色低碳的高质量发展道路,协同推进经济高质量发展和生态环境高水平保护,推动经济社会发展
中共中央政治局4月30日召开会议,决定今年7月在北京召开中国共产党第二十届中央委员会第三次全体会议,主要议程是,中共中央政治局向中央委员会报告工作,重点研究进一步全面深化改革、推进中国式现代化问题。会议分析研究当前经济形势和经济工作,审议《关于持续深入推进长三角一体化高质量发展若干政
北极星储能网获悉,截至3月底,山东省新能源和可再生能源发电装机规模达到9728.1万千瓦,占总装机量45.1%,新型储能规模达到398.3万千瓦,居全国首位。
近日,大唐蔚县新能源公司首次成功申领由国家可再生能源信息管理中心核发的绿色电力证书,共计1169张。绿色电力证书(绿证)是国家对符合环保和能效标准的可再生能源项目颁发的认证,它代表了可再生能源电量的环境属性,是可再生能源电力生产与消费的唯一凭证。该公司新能源项目经历国家可再生能源信息
4月29日,国家能源局举行新闻发布会,发布一季度能源形势和可再生能源并网运行情况,介绍新型储能发展和电网安全“三项行动”有关情况,并回答记者提问。[新能源和可再生能源司副司长潘慧敏]各位记者朋友大家上午好,下面我就2024年一季度可再生能源并网情况作一简要介绍。国家能源局全面贯彻落实党的
北极星电力网获悉,4月29日,国家能源局召开新闻发布会。国家能源局新能源和可再生能源司副司长潘慧敏介绍,2024年一季度,全国可再生能源新增装机6367万千瓦,同比增长34%,占新增装机的92%。截至2024年3月底,全国可再生能源装机达到15.85亿千瓦,同比增长26%,约占我国总装机的52.9%,其中,风电和
北极星氢能网获悉,近日,内蒙古自治区科技厅公示了2024年度自治区科技创新重大示范工程“揭榜挂帅”项目拟立项通知,其中由内蒙古电力(集团)有限责任公司牵头申报的“可再生能源制氢、制氨关键技术研究与应用”和内蒙古捷氢科技有限公司牵头申报的“宽功率波动适应性百千瓦级PEM电解水制氢装备的开
2024年4月26日,国家能源局综合司发布《关于公开征求可再生能源绿色电力证书核发和交易规则(征求意见稿)》(以下简称“征求意见稿”)的通知,这是既国家发展改革委财政部国家能源局《关于做好可再生能源绿色电力证书全覆盖工作促进可再生能源电力消费的通知》(发改能源〔2023〕1044号)(以下简称
4月26日,国家能源局综合司关于公开征求《可再生能源绿色电力证书核发和交易规则(征求意见稿)》意见的通知。可再生能源绿色电力证书核发和交易规则(征求意见稿)第一章总则第一条为规范可再生能源绿色电力证书(GreenElectricityCertificate(GEC),以下简称绿证)核发和交易,依法维护各方合法权
近日,远景能源印度分公司凭借其独树一帜的挑战者精神及信任、多元化的职场文化及其对净零碳转型重大贡献,荣获全球职场文化权威机构GreatPlaceToWork(卓越职场研究所)的“卓越职场”认证!该认证是全球最权威的雇主品牌认证之一,通过“尊重、友爱、信赖、自豪、公平”五大维度,调研员工并由全球专
时隔17年,新版《全额保障性收购可再生能源电量监管办法》于2024年2月5日经国家发展与改革委第9次委务会议审议通过,自2024年4月1日起正式施行。在北极星太阳能光伏网、北极星储能网举办的2024分布式光储创新峰会上,国网能源研究院资深专家李琼慧对新出台的《全额保障性收购可再生能源电量监管办法》
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