2023年1月6日,国家能源局发布《新型电力系统发展蓝皮书(征求意见稿)》(以下简称《蓝皮书》),并向社会广泛征求意见。
《蓝皮书》由国家能源局组织电规总院、水规总院、国核规划院、国网经研院、国网能源院和中电联等重量级电力行业规划、咨询、战略等研究机构联袂打造。
《蓝皮书》对现阶段我国电力系统面临的问题和挑战进行了深入剖析,主要集中在6个方面:
一是多重因素叠加,部分地区电力供应紧张,保障电力供应安全面临突出挑战。
火电经营困难,叠加能耗双控以及水电出力的不确定性,部分地区电力供应紧张。
2022年夏季西南水电基地出力大幅降低,仍让人记忆犹新。
新能源装机比重持续增加,但未能形成电力供应的可靠替代。
2022年8月份多地出现极热无风、高温无光等极端天气,新能源出力大幅降低,短时内火电无法补充,造成很多地区用电告急。
二是新能源快速发展,系统调节能力提升面临诸多掣肘,新能源消纳形势依然严峻。
新能源占比的不断提高,其间歇性、随机性、波动性特点快速消耗电力系统灵活调节资源。
截至2021年底,非化石能源装机规模达11.2亿千瓦,占比达到47%,首次超过煤电装机规模(11.1亿千瓦)。一旦新能源发电出现大规模处理降低或脱网,电力系统将面临无电可调的尴尬境地。
三是高比例可再生能源和高比例电力电子设备的双高特性日益凸显,系统运行压力持续增加。
新型电力系统低惯量、低阻尼、弱电压支撑等特征明显。
系统主体多元化、电网形态复杂化、运行方式多样化的特点愈发明显,对电力系统安全、高效、优化运行提出了更大挑战。
(来源:《蓝皮书》)
四是传统电力调度方式难以完全适应新形势新业态,调控技术手段、调度机制、信息安全防护等亟待升级。
电力系统对新能源、分布式电源、新型储能、电动汽车等信息感知能力不足。
现有调度方式,不能适应高比例新能源并网条件下源网荷储多向互动的灵活变化。
调度系统的信息安全防护能力亟需提升。
五是电力关键核心技术装备的自主化、国产化水平偏低,电力系统科技创新驱动效能需持续提升。
氢能、新型核电、碳捕捉利用及封存(CCUS)、燃料电池、大型燃气轮机、高温材料等核心技术装备长期被国外垄断。
支撑新型电力系统构建的卡脖子技术和核心装备亟需攻关突破。
六是电力系统转型发展过程中仍然面临诸多障碍和风险挑战,亟需完善适应新型电力系统的体制机制。
《蓝皮书》将新型电力系统的基本特征归纳为4类,分别为安全高效(基本目标)、清洁低碳(核心目标)、柔性灵活(重要支撑)、智慧融合(基础保障)。
(来源:《蓝皮书》)
《蓝皮书》制定了新型电力系统的三步走发展路径,即加速转型期(当前至2030年)、总体形成期(2030年至2045年)、巩固完善期(2045年至2060年)。
(来源:《蓝皮书》)
新型电力系统的总体架构是着力打造以锚定一个基本目标,聚焦一条主线引领,加强四大体系建设,强化三维创新支撑为主的新型电力系统总体架构。
新型电力系统一目标、一主线、四体系、三支撑
一是加强电力供应保障性支撑体系建设
在四个体系中,电力保供是基础、是核心,毕竟,无论多么绿色、多么智能,一旦出现老百姓用不上电、工业企业无电停产等问题,还是不能容忍的。
在充分发挥水、核、风、光、煤、气等多能互补优势的同时,煤电仍是电力安全保障的压舱石,承担基础保障的重担,因此《蓝皮书》提出按需规划清洁高效火电合理布局、在受端地区适当布局一批煤炭储配保障基地,提升煤炭应急保障能力、依托省区外电力与本地电源共同满足新增电力需求,实现电从远方来与电从身边来相辅相成。
曾几何时,随着新能源电力的快速发展,遏制火电发展的声音此起彼伏,《蓝皮书》多次提到火电保供压舱石的作用,为清洁高效火电的选点布局奠定了政策基础。
二是加强新能源高效开发利用体系建设
加大力度规划建设以大型风电光伏基地为基础、以其周边清洁高效先进节能的煤电为支撑、以稳定安全可靠的特高压输变电线路为载体的新能源开发利用体系。
我国的大型风电光伏基地主要集中在西北和北部地区的沙漠、戈壁地区,很多地方周边也分布着大量的优质煤炭基地,未来西北和北部地区的新能源与清洁高效先进节能的煤电将形成优势互补、强强联合,打造我国的能源输出地。
而与此对应,用于西电东送、北电南送的特高压交直流输电线路将再次获得大规模建设,将能源中心的电量源源不断的输送至东南负荷中心地带。
推动新能源集中与分布并举、陆上与海上并举、就地利用与远距离外送并举,构建新能源多元化开发利用新格局。
除了大规模清洁能源跨区配置,就地分散式新能源也将是未来电力系统的一种重要形态,这就要求分布式智能电网快速发展,以适应新能源并网消纳的需求。
(来源:《蓝皮书》)
三是加强储能规模化布局应用体系建设
统筹系统需求与资源条件,推动抽水蓄能多元化发展和应用。因地制宜开展中小型抽水蓄能电站建设,探索推进水电梯级融合改造,持续推动新能源与抽水蓄能一体化发展。
储能是新型电力系统的重要组成部分,在众多储能方式中,抽水蓄能是最为成熟、最为传统的一种。
结合电力系统实际需求,统筹推进源网荷各侧新型储能多应用场景快速发展。重点依托系统友好型新能源+储能电站、基地化新能源开发外送等模式合理布局电源侧新型储能。统筹布局电网侧独立储能及电网功能替代性储能。灵活发展用户侧新型储能。
(来源:《蓝皮书》)
近年来国家对于新型储能的发展也是非常重视,其中2022年初发改委等部门就发布了《十四五新型储能发展实施方案》,从源、网、荷三个方面对新型储能的发展方向进行了明确。2022年中,发改委等部门再次发布《关于进一步推动新型储能参与电力市场和调度运用的通知》,在电力市场中给了新型储能一席之地。
而长时储能也是新型储能中的一个重要分支,对于解决电力系统跨季平衡问题是一种非常具有优势的解决方案。
(来源:《蓝皮书》)
四是加强加强电力系统智慧化运行体系建设
依托电力系统设备设施、运行控制等各类技术以及云大物移智链边等数字技术的创新升级,推动建设适应新能源发展的新型智慧化调度运行体系,推动电网向能源互联网升级,打造新型数字基础设施,构建能源数字经济平台,助力构建高质量的新型电力系统。
一是强化新型电力系统标准和规范创新
新型电力系统建设涉及电力系统上中下游企业和众多产业,只有标准统一,才能够实现各产业的高效协同发展。、
正所谓三流的国家做产品、二流的国家出技术、一流的国家定标准,在新型电力系统建设起步阶段就开始谋划标准和规范的顶层设计,不仅是满足我国新型电力系统健康快速发展的内在近期需求,也是在实现标准走出去,并进一步掌握更多国际话语权的外在远期谋划。
《蓝皮书》对源网荷储各环节、电力安全领域、电力市场领域以及新技术、新业态等方面的标准和规范创新方向进行了明确。
二是强化核心技术攻关和重大装备应用创新
我国在电力系统部分核心技术方面仍存在卡脖子问题,为了建设掌握自主识产权的新型电力系统,开展核心技术攻关就成为我们必须全力攻克的对象。
在清洁高效发电技术装备领域,提出远海风电开发、大型海上风机、高效低成本晶体硅电池、系统友好型新能源电站、分布式新能源聚合、电力电子变流器虚拟同步控制、新型高功率电力半导体开关器件研发、三代核电优化和四代核电开发、煤基超临界CO2发电、整体煤气化燃料电池发电(IGFC)等技术方面的攻关。
在先进友好输电技术装备领域,提出高电压大容量柔性直流和柔性交流输电、多端特高压柔直技术、高可靠性低能耗新型变压器、低能耗断路器及输电线路、大容量海缆、海上平台轻型化、低频输电、超导直流输电等技术方面的攻关。
在灵活高效分布式配电网技术领域,提出源网荷储组网协同运行控制、分布式发电协调优化、分布式电源并网及电压协调控制等技术方面的攻关。
在规模化、高安全性新型储能技术装备领域,提出钠离子电池、液流电池等多元化技术路线,压缩空气储能、飞轮储能、重力储能等技术,绿氢开发及安全高效应用等技术方面的攻关。
在电力系统安全稳定运行技术领域,提出含有大规模新能源接入电力系统的动态过程仿真模型等值、宽频振荡分析与抑制、安全稳定风险在线预防控制、新型电力系统综合防御体系构建等技术方面的攻关。
三是强化相关配套政策与体制机制创新
配套政策与体制机制是构建新型电力系统的制度保障,是充分发挥市场在资源配置中的决定性作用、推动有效市场和有为政府相结合的关键支撑。
《蓝皮书》提出建立适应新型电力系统的电力市场体系、完善新型电力系统建设的投融资和财税政策体系、打造自主创新的技术研发体系、构筑竞争有活力的电力工业体系、完善先进高效的电力行业治理体系等5个方面的政策和体制机制保障措施。
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