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舒印彪:发展新型电力系统 助力实现“双碳”目标

北极星电力网新闻中心  来源:中国电力企业管理  作者:舒印彪  2021/4/13 9:29:16  我要投稿  

北极星火力发电网讯:2020年9月22日,习近平主席向世界宣布,中国将力争2030年前碳排放达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和。实现碳达峰、碳中和,事关中华民族永续发展和构建人类命运共同体,中国经济社会将发生广泛而深刻的变革。碳达峰、碳中和是一项系统工程,电力行业肩负着重要的历史使命。根据国际能源署(IEA)统计,2019年中国碳排放总量113亿吨,能源领域碳排放量98亿吨,占全国总量的87%,其中,电力行业碳排放42亿吨,占全国总量的37%。因此,实现碳达峰、碳中和,能源电力行业任务最重、责任最大,将承担主力军作用。

(来源:微信公众号“中国电力企业管理”  ID:zgdlqygl  作者:舒印彪

近年来中国电力低碳转型成效显著

一是新能源实现快速发展。截至2020年底,中国风电、太阳能发电装机分别达到2.8亿、2.5亿千瓦,占世界风电、太阳能发电装机的34%、33%,均居世界首位。中国新能源已形成完整的技术研发和生产制造产业供应链体系,海上风电最大单机达1.2万千瓦,光伏210毫米硅片大尺寸组件最大功率可达670瓦。新能源发电成本不断下降,近10年陆上风电、光伏发电成本分别下降40%和82%。

二是大力实施电能替代。加快“以电代煤、以电代油”,2016年以来累计电能替代电量超过9000亿千瓦时。建成覆盖全国主要高速公路的“九纵九横两环”电动汽车城际快充网络,打造世界上规模最大的智慧车联网平台,新能源汽车保有量突破500万辆。中国电能占终端能源消费比重达到27%,过去10年增幅是世界平均水平的2.7倍。

三是特高压有力支撑可再生能源大规模开发利用。特高压是最先进的输电技术,具有远距离、大容量、低损耗的优势,是西部大型水电、新能源基地开发外送的关键技术。10年来,累计投资5150亿元,建成13回交流、16回直流特高压工程,年输送电量4500亿千瓦时,其中70%以上为可再生能源。依托特高压大电网,可再生能源实现基地化、规模化开发,在西南地区金沙江、澜沧江、雅砻江等流域,建成向家坝、溪洛渡、锦屏等巨型水电站,形成千万千瓦级水电基地4个。在“三北”地区甘肃、新疆、宁夏等省区建成千万千瓦级风电基地8个,青海、新疆、内蒙古等省区建成千万千瓦级太阳能发电基地8个。

四是煤电实现清洁高效利用。86%的煤电机组完成超低排放改造,全国供电煤耗降至305克/千瓦时,过去10年下降28克/千瓦时,相当于年减少煤炭消耗1.4亿吨、减排二氧化碳4亿吨。优化存量、控制增量,煤电装机占比历史上首次降至50%以下。大力发展垃圾发电、污泥耦合发电,建成9个煤电CCUS示范项目,二氧化碳捕集能力达40万吨/年。

再电气化是实现“双碳”目标的有效途径

实施再电气化,就是在能源生产侧实现“清洁替代”,在能源消费侧实现“电能替代”,以电为中心、电力系统为平台,以清洁化、电气化、数字化、标准化为方向,构建清洁低碳、安全高效的能源体系。电是现代能源系统的中心,在生产侧,实现碳达峰、碳中和,要大力发展可再生能源,可再生能源资源需要通过转化为电力加以高效利用。在消费侧,工业、交通和建筑等行业实现碳达峰、碳中和的重要途径是大幅提升电气化水平,提高能源利用效率,加快控碳脱碳。在传统电气化基础上,实现高度电气化社会。

以新能源为主体的电力系统将发生革命性改变。按照“双碳”目标,基于中国能源禀赋,我们对未来40年的能源转型进行推演。预计到2060年,中国非化石能源消费比重将达到83%,电能消费比重达到70%,全社会用电量超过16万亿千瓦时,新能源发电装机达到50亿千瓦,新能源发电量占比由目前的8%提高到60%以上。大规模新能源发电具有间歇性、随机性和波动性,给电力系统平衡调节和灵活运行带来重大挑战,高比例新能源、高比例电力电子装备广泛接入,电力系统的稳定特性、安全控制和生产模式都将发生根本性改变。

构建以新能源为主体的新型电力系统

传统电力系统将向新型电力系统转变。过去一百多年来,电力系统已经形成以化石能源为主体的技术体系,在规划运行和安全管理等方面具有成熟的技术,达到很高的水平,保障了可靠的电力供应。未来,将加快向以新能源为主体的新型电力系统转变。电力系统的结构形态发生变化,从高碳电力系统,变为深度低碳或零碳电力系统;从以机械电磁系统为主,变为以电力电子器件为主;从确定性可控连续电源,变为不确定性随机波动电源;从高转动惯量系统,变为弱转动惯量系统。

构建新型电力系统,需要统筹发展与安全,保障电力持续可靠供应,充分利用数字技术和智慧能源技术,在传统电力系统基础上,增强灵活性和柔性,提高资源优化配置能力,实现多能互补、源网荷储高效协同,有效平衡新能源的波动性、随机性和不确定性,实现智慧友好。

新型电力系统具有四个方面基本特征:一是广泛互联。形成更加坚强的互联互通网络平台,发挥大电网优势,获取时间差季节差互补、风光水火互相调剂和跨地区跨流域补偿调节等效益,实现各类发电资源充分共享、互为备用。二是智能互动。现代信息通信技术与电力技术深度融合,实现信息化、智慧化、互动化,改变传统能源电力配置方式,由部分感知、单向控制、计划为主,转变为高度感知、双向互动、智能高效。三是灵活柔性。新能源要能主动平抑出力波动,提高发电品质,成为友好型电源,具备可调可控能力,提升主动支撑性能。电网具备充足的调峰调频能力,实现灵活柔性控制,增强抗扰动能力,保障多能互补,更好地适应新能源发展需要。电力用户既是电能消费者又是生产者,加强主动配电网建设,由过去单一的网随荷动,变为荷随网动、源网荷协调互动。四是安全可控。实现交流与直流、各电压等级协调发展,建设新一代调控系统,筑牢安全“三道防线”,有效防范系统故障和大面积停电风险。

清洁低碳转型是全球面临的共同挑战,需要各国科技界、企业界开展更加广泛的国际合作,共享合作成果。充分发挥科技创新引领作用,实现产学研用协同,加快突破关键核心技术。在基础前瞻领域,重点攻关高效率高安全大容量储能、氢能及燃料电池、高效率光伏发电材料、新型绝缘材料、超导材料、宽禁带电力电子器件等技术。在工程应用领域,重点攻关CCUS、高效率低成本新能源发电、大规模海上风电、虚拟电厂、源网荷储协调运行、主动需求响应、综合能源系统等技术。

清洁低碳发展已成为未来趋势,中国华能将勇当能源转型排头兵,大力调整能源结构,加快建设世界一流现代化清洁能源企业,力争2025年前实现碳达峰,“十四五”清洁能源装机占比超过50%,2035年超过75%。中国华能将积极推进新型电力系统建设,加强低碳技术研发,创新商业模式和融资方式,完善产业政策和技术标准,为实现碳达峰、碳中和作出积极贡献。

本文刊载于《中国电力企业管理》2021年03期,作者系中国华能集团有限公司党组书记、董事长,中国工程院院士

人物介绍

舒印彪 1958年7月出生于河北涿州,博士研究生,中共党员,1982年2月参加工作,教授级高级工程师,中国工程院院士。现任中国华能集团有限公司党组书记、董事长,十三届全国政协委员、人口资源环境委员会委员,国际电工委员会(IEC)第36届主席。

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