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    1. 突破关键核心技术 推进电力系统转型

      信息来源:南方电网报  发布时间2022-12-27

        编者按:在近日举行的2022碳达峰碳中和论坛暨深圳国际低碳城论坛上,中国工程院院士、电力系统电力电子技术专家汤广福通过视频发表了主题为《“双碳”目标下我国电力系统清洁转型发展路径》的演讲,分析我国电力系统转型路径。本报摘录整理演讲内容,以飨读者。

        电力系统转型发展路径包括三个阶段:到2030年前为转型期,届时新能源装机规模占据主要地位,灵活性电源和需求稳步提升;到2050年前为形成期,届时新能源电量占比跃居首位;到2060年为成熟期,届时风光发电量占比提升至60%,新能源成为电力、电量责任主体。

        提升火电灵活性

        发展非化石能源和储电

        在能源清洁生产方面,2020年我国火电发电量占比高达71.2%,因此,转型必须在发挥火电基础作用的同时,充分提升其清洁化和灵活性调整能力。必须大规模发展风光发电,预计风光装机总量占比到2035年为52.5%、到2060年72.5%。风光装机到2030年会超过火电,成为第一大装机主体;发电量到2040年超越火电,成为第一大电量主体。

        非化石能源电量到2030年占比达46%,2060年占比达94%,这就是我们的目标。预计火电2030年达峰,装机15.8亿千瓦,其中煤电2030年达峰,为13.7亿千瓦,然后进入快速下降期。气电2040年达峰,约3亿千瓦。水电2045年基本开发完毕,约5亿千瓦。核电2050年达峰,约2.3亿千瓦,后稳步推进到2060年增至4亿千瓦以上。

        当前我国灵活电以储电和燃气为主,占比不足4%,难以支持更高比例的新能源消纳。因此需要大力发展燃气和储电发展,预计2030年储电的装机将超过1.2亿千瓦,2060年各种机构预测差距比较大,可能超6亿到8亿千瓦,成为重要的融合电源。与此同时还要研制具有灵活调整能力的火电机组,到2060年7亿千瓦装机的火电大部分转变为灵活电源,同时还有储能和氢能结合,使电源容量达到20亿千瓦以上,可以有效支撑到2060年风电光伏约50亿千瓦装机容量的消纳。

        突破关键技术

        研究系统形态演化

        需要突破的关键技术有很多。

        在电力能源清洁生产方面,一是发展风电核心组件和技术。开展深海风电场成套关键技术研究及示范,实现10兆瓦及以上风机变桨系统、主轴承、超长叶片等“卡脖子”组件和材料自主化,为风能规模化开发提供支撑。

        二是开发变革性发电技术。实现30%的高效稳定钙钛矿晶硅叠层光伏组件制备,推动变革性技术光伏电池的规模化应用,促进电源清洁化发展。

        三是攻克煤炭高效灵活发电技术。实现煤炭发电调节范围、速度与燃气发电相当,支撑煤炭从兜底保供向安全、低碳、高效的灵活电能转变。

        四是突破碳捕集利用与封存技术。实现低能耗二氧化碳捕集与封存技术开发,为2060年碳中和目标实现提供兜底保障。

        在电力能源传输方面,到2030年必须加强电网对清洁能源的调节能力,保障新型电力系统稳定性。2060年我国电网系统电源将以新能源为主,接入频率相对固定的交流电时,需要大量电力电子变换器进行多重变换,因此必须增强电网的变频特性。

        西电东送在相当时间内会持续增加。跨区输电容量在2030年、2060年预计分别达到2.7亿千瓦到6亿千瓦,2060年西北跨区外送直流规模约为当前的2.5倍以上,东中部2060年用电需求将达到9.4万亿千瓦时,海上风电、分布式光伏发电仍然不满足本地的电力需求,跨省电力呈现逐渐增大趋势,到2040年以后趋于平稳。

        2030年前电网形态以混合大电网为主,局部电网仍分区,2040年后多端直流、多能互补形态基本是明确的,2060年有多个区域同步电网、多个分区电网通过直流异步互连。

        要研究新型电力系统形态演化分析方法。鉴于新能源比重提升,提出适应50%以上新能源电量占比的形态及其基础理论。攻克西电东送特高压输电关键技术,支持特高压直流有效发展;突破柔性输电装备关键技术,大幅提升系统的柔性能力;还要突破绿氢与储能技术,实现储能的规模化电力存储,满足新型电力系统削峰填谷、消纳可再生能源的需要。

        发展数字化智能化技术

        保障能源供需平衡

        在电力能源供需方面,通过电力系统的数字化、智能化技术使消费侧灵活参与电网互动。电能占比由27%提升到2060年的79%,届时全社会用电量预计达到15.7万亿千瓦时,需求响应比例在2060年达15%,这是非常大的资源。分布式电源持续提高,各类负荷聚合商快速发展,参与市场竞争。

        要突破打造“电、热、氢、气”多联供技术,实现多类型能源之间互联互通,构建覆盖“产、输、储、用”全链条的能源互联网,实现综合能源系统平均能耗降低20%以上。突破“人、车、桩、网”协同互动技术,构建“源、网、荷、储”互动平台,实现可调节资源规模化接入、有序充电、辅助调频、削峰填谷等等。突破地理信息及数据虚拟技术,实现能源数据与物理闭环的感知、分析、控制,打造安全、高效、共享、共赢的能源数字化应用生态。

        南网传媒全媒体记者 帅泉 综合深圳国际低碳城市论坛微信公众号整理

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