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為經濟社會發(fā)展持續(xù)提供低碳能源——訪上海交通大學電子信息與電氣工程學院長聘教授嚴正

《國家電網》發(fā)布時間:2021-05-24 11:21:07  作者:劉芳芳

  構建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)是能源革命內涵的深化,為我國電力工業(yè)發(fā)展指明了方向。本刊記者就如何構建新型電力系統(tǒng)等問題采訪了上海交通大學電子信息與電氣工程學院長聘教授嚴正。

  《國家電網》:新型電力系統(tǒng)具備哪些特征?

  嚴正:構建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng),意味著未來電力系統(tǒng)的主要能源形式將是風電、光伏發(fā)電等可再生能源發(fā)電, 同時大量分布式新能源還將接入用戶側,電力系統(tǒng)將面對源、荷兩端的重大變化。構建新型電力系統(tǒng),具有重大歷史意義,其特征主要呈現為:

  一、高比例新能源接入。未來新能源高比例接入將呈現集中式與分布式并重的態(tài)勢,包括西北、華北、東北地區(qū)的大規(guī)模風光基地,東部沿海地區(qū)的海上風電基地,以及數量可觀、就近消納的分布式電源。

  二、大規(guī)模靈活性資源配置。儲能與需求側響應等靈活性資源將迅速發(fā)展,以保障新能源消納與系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。預計到2060年,我國儲能裝機將達4.2億千瓦,需求響應規(guī)模有望達到3.6億千瓦。

  三、終端負荷多元化。隨著電能逐漸成為主要能源消費品種,終端用能結構的電氣化水平持續(xù)提升,電動汽車、智能家居、屋頂光伏、家用儲能等設備的廣泛應用,將促進海量多元化終端電能產消者的形成。

  四、電網高度數字化。面對源荷的高度不確定性,數字化將成為保證電力系統(tǒng)安全可靠運行的重要延拓技術。伴隨著“數字中國”理念的不斷深化及內涵的不斷豐富,“數字電力系統(tǒng)”將是我國率先建成的重大數字化基礎設施。

  《國家電網》:構建新型電力系統(tǒng)是一個革命性、系統(tǒng)性的工程,您認為其核心和關鍵是什么?

  嚴正:總體來說,新能源占主導地位將是新型電力系統(tǒng)的核心特征。以實現該核心特征為目標,需要采取構建廣泛互聯(lián)的大電網平臺、加強電網基礎設施智能互動能力、優(yōu)化電網靈活柔性資源配置、提升電力系統(tǒng)安全運行水平等關鍵措施。此外,還應盡快推動和發(fā)展以下兩類“融合”:

  一、以碳達峰、碳中和目標為引領,加強油、氣、煤、電等不同類別能源企業(yè)之間的協(xié)調貫通,形成發(fā)展合力,提高新型電力系統(tǒng)在實現再電氣化進程中的主導作用。

  二、在不斷推進發(fā)-輸-用-儲各環(huán)節(jié)能源基礎設施建設的基礎上,加強中國特色社會主義理論與工程技術科學的滲透、融合,持續(xù)推進中國特色的能源市場化進程,理順并充分發(fā)揮不同能源形態(tài)在能源鏈上的價值,提高能源利用效率。

  《國家電網》:在現有電力系統(tǒng)的基礎上構建新型電力系統(tǒng),將面臨哪些挑戰(zhàn)?

  嚴正:研究適應高比例新能源電網運行需求的生產模式和運行技術手段,成為構建新型電力系統(tǒng)的主要內容。為應對高比例新能源帶來的一系列挑戰(zhàn),新型電力系統(tǒng)在提升新能源友好并網及主動支撐性能、新能源發(fā)電效率與運行可靠性的基礎上,還需采取以下措施:

  一、加強新型電力系統(tǒng)建設的頂層設計,做好系統(tǒng)規(guī)劃。合理規(guī)劃應對新能源發(fā)電隨機性的調峰電源體系建設, 優(yōu)化電網平臺資源配置,提高系統(tǒng)靈活性。

  二、加強大型電力系統(tǒng)主網架的物理與數學模型的精準建模和仿真。目前,對于新能源大規(guī)模接入系統(tǒng)的復雜運行工況,在系統(tǒng)層面仍缺乏對某些復雜振蕩現象物理機理的準確把握,需要加強大系統(tǒng)層面上的基礎研究,提高對電網各種復雜工況的仿真分析能力。

  三、加強以信息與通信技術為基礎的二次系統(tǒng)建設。通過人工智能、大數據等先進算法及云平臺,彌補物理建模上的不足。通過電力物理信息融合,實現源網荷儲的高效互動,以及電力業(yè)務與應用全場景智能化。

  《國家電網》:如何處理好能源安全和能源綠色低碳轉型的關系?構建新型電力系統(tǒng)對實現碳達峰、碳中和目標有何意義?

  嚴正:硬件方面,加強在“卡脖子”技術上的突破,加強對于新型電力系統(tǒng)關鍵技術的科研攻關投入與技術推廣應用,如改進新能源發(fā)電材料技術,延長新能源發(fā)電及儲能設備的使用壽命等。

  軟件方面,加強對大規(guī)模復雜電力系統(tǒng)的物理機理基礎研究,提高電網調度控制領域關鍵核心軟件算法的國產化水平,提高電力電子化、強隨機性運行環(huán)境下對電力系統(tǒng)的感知和預警能力。

  政策方面,加強頂層設計和相關政策研究,以實現碳達峰、碳中和目標為基礎,梳理不同形式能源價格對電能價格的影響,構建面向新型電力系統(tǒng)的市場體系創(chuàng)新機制,在全社會促進清潔能源接入并提高用戶側電能的利用效率。

  在碳達峰、碳中和目標中,綠色低碳能源主要是以電能的形式加以利用的。因此,電力系統(tǒng)是最大的能源轉化與運輸基礎設施。新型電力系統(tǒng)在電源側采用清潔能源替代傳統(tǒng)能源,在用戶側通過電能替代實現低碳減排,為經濟社會發(fā)展提供持續(xù)的低碳電能,意義重大。

  《國家電網》:未來,發(fā)電側、電網側和用電側的生態(tài)圖景如何?電網企業(yè)如何更好地發(fā)揮作用?

  嚴正:未來電網較現在將更為復雜和龐大。其中,電源側大型能源基地的開發(fā)將趨于飽和;分布式能源的接入多種多樣,更新?lián)Q代快,分布式能源將會長期存在;電網側由于能源分布存在時空差異,整體運行方式復雜多變,要求具備更快速靈活的調控能力。同時,配電網覆蓋面廣,直接面對用戶,智能化水平急待提高,會成為長期發(fā)展重點;用戶側用電形式將更加便捷可靠,將擁有更加豐富的與價格及供電可靠性捆綁的用電選擇權。

  構建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)已箭在弦上,國家電網有限公司作為我國能源電力領域的領頭企業(yè),正在為實現碳達峰、碳中和目標貢獻重要力量。一方面,電網智能化水平大幅提高。通過構建堅強智能電網和能源互聯(lián)網,保證電能傳輸的安全高效,提高事故處理的能力。另一方面,資產利用率持續(xù)提升。通過加強源網荷儲協(xié)同控制,打造智慧能源綜合服務體系,確保電力系統(tǒng)作為電能輸送平臺,為經濟社會發(fā)展提供綠色高效的可持續(xù)服務。同時,持續(xù)開展產學研協(xié)同的技術攻關及試驗示范,對新型電力系統(tǒng)關鍵技術開展系統(tǒng)深入研究,發(fā)展和鞏固電網企業(yè)在能源領域的優(yōu)勢。

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