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新一代电力系统的四大特征
第三代电力系统是100多年来第一代、第二代电力系统的传承和发展,是新形势下推动能源转型发展、构成新一代能源系统核心的新一代电力系统。新一代电力系统主要有四大特征:
1.拥有高比例的可再生能源
我国新能源近些年呈现爆发式增长,2005~2017年风电装机容量增长近150倍,2010~2015年光伏增长100倍,2015年后每年装机量接近翻倍增长。未来可再生能源发电量占比仍将逐步提高,2040年超过50%,2050年达67%左右,逐步成为电力系统第一大主力电源。
2.拥有高比例的电力电子装备
随着风光快速发展,新能源大量替代传统火电,风电、太阳能,发电装机量持续增加,在总发电装机量的占比不断提高。预计2050年我国风光总装机占比将接近70%。电力电子装备在源端应用日益广泛,如直驱式风电机组变流器、光伏电站和分布式光伏逆变器、非水储能电站和分布式储能逆变器。
在输变电领域,大容量电力电子换流器直流输电的快速发展,2010年以来一共先后投入了13条特高压直流输电工程。在西电东输的带动下,将来的输电容量还要继续增大,电力电子装备在电力系统的比例会越来越高。
另外,变频负荷大量使用也是其中一个特点,这将依赖于现代电力电子换流与功率控制技术,据估计未来将有90%的电力需要经过电力变换后使用,含有电力变换中间接口装置的多样性、强非线性负荷数量将急剧增加。比如民用、工业、交通各方面,电动汽车等等都要使用电力电子装置。
3.实现多能互补的综合能源
电力系统要扩展范围,除了提供电力以外,在多种能源互补的情况下,还要做一个综合能源供应商,有两方面内容,一是源端基地建成综合能源电力系统,包括水电、风电、太阳能发电、灵活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和就地消纳转化;二是终端消费综合能源电力系统,多种方式实现热、电、冷联供多能互补,提高能源利用效率。
4.实现信息物理融合的智能电力系统
网络的信息流和电力流有效结合,在能源互联网下信息系统和物理系统将渗透到每个设备。以电网为核心构建能源网,整合各种可再生能源、传统能源。以互联网思维和理念改造传统电力系统,以用户为中心构建能源电力共享平台,实现智能电力系统的开放、共享和高效。
新一代电力系统的关键技术
在新一代电力系统中,有很多新技术出现并迅速崛起,主要包括新能源发电技术、储能技术、电力电子技术、新型输电技术、电力系统稳定性分析与控制技术、人工智能技术。
1.高效、低成本的太阳能、风能发电技术
光伏和光热发电效率近年来不断提升,主要得益于新材料的开发、制造工艺的改善以及相应光伏电池转化效率的提升。另外,风光发电成本持续降低,近10年来我国光伏组件价格从每瓦近50元降到2.22元,逆变器从每瓦2元降到0.2元左右,光伏系统成本从每瓦60元降到5元左右,2018年光伏领跑基地最低中标电价已降低至0.31元/度。预计未来十年我国陆上风电度电成本将下降约30%左右。
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