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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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编者按近年来全球化石能源的大规模使用造成了严重的环境污染与气候恶化,这对人类生存与发展带来了严峻挑战。重塑能源互联系统、转变能源消费观念已成为全球共识,加速能源互联系统的转型成为能源高质量发展的有效支撑。与此同时,集数字化和智能化一体的数字孪生技术的迅速崛起为能源系统发展提供了良
近日,由国家电网有限公司高级培训中心(简称“国网高培中心”)作为主要编制单位参与编制的国际标准ISO/TR29996“Educationandlearningservices–Distanceanddigitallearningservices(DDLS)-Casestudies”(《教育与学习服务—远程与数字学习服务(DDLS)-案例研究》)正式发布,这是国家电网有限公司
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
5月14日,甘孜州委常委会召开(扩大)会议,传达学习省委十二届五次全会精神,安排部署贯彻落实工作。州委书记沈阳主持会议并讲话。会议指出,这次全会是在全省各级各部门认真贯彻落实习近平总书记来川视察重要指示和在新时代推动西部大开发座谈会上重要讲话精神的重要时刻,在推动实现“十四五”规划目
从国网青海省电力公司获悉,由国网青海电力牵头的“高比例新能源电力系统多能互补优化配置与运行关键技术及应用”项目通过中国电机工程学会成果评价,研究成果获评国际领先水平。该项目由国网青海省电力公司牵头,联合中国电力科学研究院有限公司、国电南瑞科技股份有限公司等国内知名科研机构以及清华
北极星售电网获悉,5月13日,吉林省辽源市人民政府发布关于印发辽源市碳达峰实施方案的通知,方案提到,提升产业园区低碳竞争力。基于钢铁产业的带动能力,围绕钢铁企业规划低碳工业园,引入和发展钢铁产业链相关的生产、生活关联企业,推动以节能环保装备制造为核心的存量绿色产业进一步升级,补全绿
5月11日,中国大唐集团有限公司党组成员、总会计师陶云鹏在总部与来访的中国出口信用保险公司党委委员、副总经理张辉会谈,双方就深化海外业务合作进行沟通交流。陶云鹏对张辉到访中国大唐表示欢迎,感谢中国信保长期以来给予中国大唐的支持和帮助。他指出,中国大唐致力于保障能源电力安全稳定供应,
5月10日,记者从国网青海电科院获悉,日前,由国网青海电力牵头的“高比例新能源电力系统多能互补优化配置与运行关键技术及应用”项目通过中国电机工程学会成果评价,研究成果获评“国际领先”,标志着中国高比例新能源电力系统多能互补优化配置与运行关键技术领域取得重大突破。近年来,随着风力、光
5月8日,华润电力发布了华润沧州光火储氢一体化多能互补示范项目60MW(120MWh)配套储能PC总承包工程招标公告。本工程为工程总承包(PC)模式,招标范围包括但不限于以下范围:即包括本工程的设备制造、设备采购、设备监造、设备验收、运输及储存、安装、试验、调试、试运行、培训、土建工程、竣工验收及
5月6日,辽源市龙山区举行新领地现代纺织产业园暨龙山工业开发区绿电智慧产业园项目签约奠基仪式。市委副书记李晨芳,市委常委、常务副市长王军,副市长李明,中交一公局建工集团有限公司董事长荆艳会,辽源北方袜业集团有限责任公司董事长金华,国网吉林省电力有限公司辽源供电公司总经理、党委副书记
4月30日,随着华能大沙坝光伏电站15万千瓦装机全容量并网投产,华能云南分公司多能互补基地装机规模突破3000万千瓦。华能大沙坝光伏电站位于云南保山,是“央企入滇”项目之一,电站采用农光互补模式,采取集约型布置,配套新建一座220千伏升压站。电站投运后,每年可提供清洁电量超2.53亿千瓦时,相当
5月6日,辽源市龙山区举行新领地现代纺织产业园暨龙山工业开发区绿电智慧产业园项目签约奠基仪式。龙山工业开发区绿电智慧产业园示范项目是由龙山区委、区政府与大唐吉林发电辽源分公司、国网辽源供电公司共同谋划的自带负荷风光火电互补项目。项目总投资6.7亿元,主要建设13台风机、安装5MW光伏和相关
北极星售电网获悉,近日,新疆昌吉州生态环境局发布新疆呼图壁县电力源网荷储一体化项目环境影响评价文件受理情况的公示。新疆呼图壁县电力源网荷储一体化项目位于新疆维吾尔自治区昌吉回族自治州呼图壁县五工台镇,建设单位是中电呼图壁新能源有限公司。公示期为2024年5月6日-2024年5月10日(5个工作
北极星售电网获悉,近日,中新建电力第三师图木舒克市源网荷储一体化项目(二期)中标结果公布,中标单位为新疆兵安电力建设有限责任公司,中标价格49236.847227万元,工期210日历天。本项目规划总装机容量400MW,本期建设200MW,##场区内的##组件及配套建筑工程。招标范围包括200MW##场区、升压站及配
广东省能源局发布了关于2024年公共机构节能降碳工作安排。分类开展“碳达峰”试点研究工作。加快更换国家明令淘汰的落后用能产品和设备。鼓励应用市场化机制,采用合同能源管理开展节能改造,研究探索小散项目集中整合托管模式和分片区、分类型集中整合托管模式。修订《广东省公共机构合同能源管理办法
北极星售电网序号,5月15日,财政部发布关于就国际会计准则理事会发布的可再生电力合同征求意见稿公开征求意见的函。2024年5月8日,国际会计准则理事会(IASB)发布了《可再生电力合同(征求意见稿)》(以下简称征求意见稿),拟对《国际财务报告准则第9号——金融工具》(以下简称《国际财务报告准则
5月15日,宁夏回族自治区人民政府印发《宁夏回族自治区空气质量持续改善行动实施方案》(以下简称《方案》),提出大力发展新能源和清洁能源。建设光伏、风电基地,推进垃圾发电、生物燃料等生物质能发展,支持新能源发电和新材料、数据中心等载能产业比邻发展,促进绿色能源就近消纳,争取增加天然气
澳大利亚国库部长吉姆·查默斯5月14日公布阿尔巴尼斯政府的第三份联邦预算案。预算案中包括未来10年投资227亿澳元(约合150亿美元)的“澳大利亚未来制造”计划(FutureMadeinAustralia),该计划旨在吸引对关键产业的投资,并将澳大利亚打造成可再生能源超级大国。澳政府的投资方向包括:10亿澳元的专
南苏丹环境与林业部副部长约瑟夫·阿弗里诺在苏德研究院(SUDD)组织的一次活动中呼吁政府优先考虑可再生能源以吸引投资者。可再生能源是来自自然资源的能源,包括水力、太阳能和风能等。约瑟夫表示,南苏丹拥有丰富的水力、太阳能、风能、地热和天然气等资源,可促进经济发展。通过可再生能源吸引投资
伍德麦肯兹最新研究报告Battleforthefuture2023:AsiaPacificpowerandrenewablescompetitivenessoverview(《制胜未来2023:亚太区电力与可再生能源竞争力分析报告》)指出,亚太区域市场的可再生能源发电成本,即平准化度电成本(LCOE)正在大幅下降,并于2023年降至历史新低。会议推荐:大咖云集!第
据报道,波兰经济研究所(PIE)报告显示,自2004年加入欧盟以来,波兰的可再生能源发电量增长了11倍,硬煤和褐煤发电量下降了1.5倍。2004-2023年,波兰煤炭发电占总发电量的比例由94%降至59%,可再生能源发电量占比由3%升至27%。
按照《国家能源局关于对2023年电力领域综合监管等发现问题整改落实情况进行监督的通知》要求,目前,东北能源监管局已基本完成蒙东地区电力领域综合监管发现问题整改落实情况的跟踪监督工作。东北能源监管局党组高度重视此次问题整改的跟踪监督工作,成立了由主要负责同志任组长、分管负责同志任副组长
【摘要】近几年,国际能源转型面临新形势新变化。一方面,碳密集型经济复苏和国际地缘冲突引发能源格局调整给能源转型带来挑战;另一方面,各国、各地区推出大量政策、法案助力本土清洁能源供应链建设,推动能源转型发展。本文综合梳理国际能源转型策略动向,系统研判国际能源转型市场投资趋势,以期为
4月1日,《全额保障性收购可再生能源电量监管办法》(以下简称“新版办法”)开始施行。同时,原国家电监会印发的《电网企业全额收购可再生能源电量监管办法》(以下简称“老版办法”)废止。前后相隔17年,两份文件之所以完成历史性“接力”,是因为我国可再生能源发展的宏观环境、行业形势和可再生能
优美科与Gasum签署第二份为期10年的绿电协议(PPA),为其位于芬兰科科拉(Kokkola)的生产基地提供可再生能源电力。在2035年之前,Gasum每年将向优美科提供约35吉瓦时经认证的可再生能源电力,这些电力来自于芬兰一处无补贴的陆上风电场。该风电场于2023年12月投入使用。优美科ESG执行副总裁GéraldineN
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