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能源綠色低碳轉型 電力係統向“新”而行——2024新型電力係統發展(崇禮)論壇會議觀察

2024-09-29新聞來源:雜誌社

天闊雲舒、秋色宜人,9月26-27日,由中國電力企業聯合會主辦的2024新型電力係統發展(崇禮)論壇在河北崇禮成功舉辦。

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崇禮所在的張家口壩上地區被稱為“風的故鄉、光的海洋”,在兩年前的北京冬奧會,“張家口的風點亮北京的燈”,寫出了一個享譽全球的綠色故事,實現了奧運曆史上首次全部場館百分之百綠色電能供應,向世界展示了中國綠色低碳轉型發展的決心和行動。


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兩年後的今年,恰逢新中國成立75周年,同時也是習近平總書記提出“四個革命、一個合作”能源安全新戰略十周年,以及我國實施“雙碳”行動四周年。前所未有的曆史交彙期賦予了能源電力全新的使命任務,綠色低碳轉型加速奔跑。本次論壇以 “構建新型電力係統 發展新質生產力”為主題,來自政府部門、電力企業、專業院校等1300多位人士相聚崇禮,共商能源轉型之策,共謀綠色發展之路,共同為新型電力係統建設跨越式發展建言獻策。


新舊更迭 電力係統直麵挑戰


構建新型電力係統,能源的新舊更迭是核心命題,新能源占比逐漸提升是大勢所趨。放眼全球,低碳轉型不僅關乎能源高質量發展,更關乎全球博弈下的國家對外貿易競爭力。


推進綠色低碳發展,打破綠色貿易壁壘,必須大力發展新能源。今年2月29日,中共中央政治局第十二次集體學習首次聚焦“新能源技術與我國的能源安全”這一主題。習近平總書記指出,黨的十八大以來,我國新型能源體係加快構建,能源保障基礎不斷夯實,為經濟社會發展提供了有力支撐。同時也要看到,我國能源發展仍麵臨需求壓力巨大、供給製約較多、綠色低碳轉型任務艱巨等一係列挑戰。應對這些挑戰,出路就是大力發展新能源。


在“雙碳”目標推動下,我國大力推進新型電力係統建設,新能源裝機規模大幅提升,能源結構加快調整。“十四五”以來,我國非化石能源發電裝機規模累計增長78.5%,裝機比重持續提升,從2020年底的44.8%提高至2024年8月底的56.2%。截至8月底,我國新能源發電裝機規模(包括風力發電、太陽能發電、生物質發電)達到12.7億千瓦,占總發電裝機比重超過40%,達到40.7%。新能源持續快速發展帶動非化石能源發電裝機規模及比重持續較快提升,能源電力綠色轉型成效顯著。“8月份,我國非化石能源發電量占當月全社會用電量的40%,同比增加534億千瓦時,占當月全社會用電量增量的三分之二。隨著電源結構的綠色轉型,越來越多電力消費需求將由非化石能源發電提供。” 中國電力企業聯合會常務副理事長楊昆指出。


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電能的“綠色”屬性不斷加強,電力係統向“新”而行,能源格局深度調整,隨之而來的挑戰與日俱增。論壇上,諸多業內人士和專家學者深入分析構建新型電力係統麵臨的挑戰。


國家能源投資集團有限責任公司董事長、黨組書記劉國躍在論壇上指出,當前,世界主要經濟體將氣候、能源安全和產業政策納入更廣泛的經濟戰略,國際上,歐盟碳邊境調節機製等綠色準入壁壘正快速形成並持續強化,加快培育綠色競爭力是大國競爭的必然選擇,我國正在建立能耗雙控向碳排放雙控全麵轉型的新機製,碳排放約束日益收緊,能源行業直麵碳減排大考。


中國工程院院士舒印彪認為,構建新型電力係統,在技術層麵存在電力電量平衡和係統安全穩定運行兩方麵挑戰。“高比例新能源並網帶來電力電量平衡模式問題,”舒印彪指出,“由於新能源出力受天氣影響巨大,新能源係統的運行便與天氣變化具有超強相關性,體現在不僅日內具有顯著的波動性,而且隨著季節變化呈現周期性和間歇性,顯著改變了電力係統的平衡機製和平衡方法,從過去可控的電源跟蹤變化的用電負荷單向平衡模式,轉變為源荷雙隨機、源網荷儲多主體互動的複雜平衡模式。目前,業內對氣候氣象和新能源出力特性耦合機理尚缺乏認識,現有的係統調節機製和調峰能力無法適應新能源大規模發展帶來的平衡問題。”


在係統安全運行方麵,舒印彪指出,新能源慣量小,且其運行在最大功率追蹤的模式時,不具備上調的一次調頻能力,頻率支撐能力大幅下降。此外,新能源機組動態無功支撐能力較常規電源弱,且新能源發電逐級升壓接入電網,與主網的電氣距離是常規機組的2-3倍,降低了係統的電壓穩定水平。


中國工程院院士劉吉臻表示:“我國能源電力需求仍將快速增長,極端條件下風光出力不足嚴重影響電力係統可靠性,電壓、頻率穩定問題凸顯,給電網安全穩定運行帶來前所未有的挑戰,此外,靈活電源的最大調節能力與新能源波動不匹配,製約了新能源消納。”


高比例新能源下的電力係統升級重塑是全球麵臨的全新課題,沒有先例可借鑒,沒有經驗可參考,考驗當頭,何以破局?堅持創新驅動,加快形成新質生產力成為行業共識。


科技創新是發展新質生產力的核心要素,也是建設新型電力係統的關鍵所在。國家電網公司董事長、黨組書記張智剛表示,今後一段時間,構建新型電力係統將處在技術的無人區,電力行業比以往任何時候都更需要自主創新,要加快發展新質生產力,深入實施創新驅動發展戰略,進一步深化科技體製機製創新改革,抓住碳達峰之前的窗口期,加大力度推進新型電力係統的基礎理論、關鍵核心技術和顛覆性技術,以源源不斷的創新動力為新型電力係統建設提供堅強的支撐。


清華大學副校長曾嶸指出,隨著新型電力係統建設深入推進,電力技術已經進入“無人區”,當前我們需要進行真正基礎性、原創性、引領性的自主創新。在這個過程中要樹立問題導向的觀念,一定要找準真問題,麵向“真需求,大需求”,注重源頭創新,才能真正實現科技自立自強。國家能源局監管總監黃學農表示,當前我國正處於中國式現代化進程的關鍵時期,電力需求將保持較快增長,同時“雙碳”背景下能源綠色加快轉型,結構、生態、特性持續發生變化,為統籌好電力安全供應和綠色低碳發展,必須有新思路、新方法、新舉措。


立足當前發展階段,聚焦近期新型電力係統建設亟待突破的關鍵領域,國家發展改革委、國家能源局、國家數據局出台《加快構建新型電力係統行動方案(2024—2027年)》,提出重點開展電力係統穩定保障行動、大規模高比例新能源外送攻堅行動、電動汽車充電設施網絡拓展行動等9項專項行動。“明確具體任務,在關鍵環節取得新突破,以小切口解決大問題,加快推進新型電力係統取得實效。”黃學農表示。


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創新驅動 加快形成能源新質生產力


企業是創新的主體,是推動形成新質生產力的生力軍。在推動能源轉型和構建新型電力係統的實踐中,各電力企業積極響應國家戰略,創新成果競相湧現,創新能級不斷躍升:


——國家電網公司聚焦產業升級,著力培育壯大戰新產業和未來產業,統籌推進傳統產業升級,不斷塑造發展新動能新優勢,係統布局新一代信息技術、新能源、工業芯片、電動汽車等戰略性新興產業,成功研製具有自主知識產權的電力工控芯片290餘款,圍繞高端輸變電,配用電,智能運檢和電力調度4大支鏈,組織實施強鏈補鏈重大項目,聚焦量子精密測量,算力網絡,可控核聚變等,開辟發展新領域新賽道;


——華能集團構建源頭替代、過程降碳、終端捕碳的煤電低碳技術體係。建成投運全球首座第四代核電站山東石島灣高溫氣冷堆示範工程,實現我國第四代核電技術領先;投運世界首個非補燃鹽穴壓縮空氣儲能電站,研製首套國產化18兆瓦海上風電機組,研發效率領先的大麵積鈣鈦礦晶矽太陽能電池,建設國內首套燃燒前、燃燒後和相變型二氧化碳捕集裝置;


——大唐集團推進能源電力科技創新,開展西藏紮拉世界首台500兆瓦高水頭衝擊式水電機組項目,建設山東鄆城世界首台630攝氏度超超臨界二次再熱燃煤發電機組,以及寧夏中寧世界首套100兆瓦地下硐室壓縮空氣儲能項目、湖北潛江全球最大鈉離子儲能示範電站,打造浙江象山國內首個大型海岸灘塗漁光互補項目重點平台;


——華電集團在國內率先構建覆蓋煤電、氣電、水電、 風光電領域的“華電睿”係列電力工控產品,與合作單位建設投產首台全國產F級50 兆瓦重型燃機,並順利通過2000小時滿負荷商業運行產品鑒定。超大容量風電能量轉換技術、海上風電安全高效開發技術、燃煤發電靈活高效技術、高壩工程智能建設技術等重點示範項目取得創新成果;積極探索綠色氫氨醇等非電利用新模式,在青海、內蒙古、遼寧等地建設投運不同技術路徑的風光電製氫示範項目;


——國家能源集團以大項目建設帶動科技創新和產業裝備升級,堅定創新是企業責任的理念,以“支撐能源轉型的煤炭清潔高效利用”國家重大專項為牽引,聚焦煤炭綠色智能開發,煤炭清潔高效發電,新一代煤製油氣,碳捕集利用和封存等技術,推動能源新質生產力和戰新產業發展,把能源技術及關聯產業培育成為帶動產業升級的新增長極;


——國家電投持續推動綠色低碳技術實踐,大力推進二氧化碳捕捉封存及CCUS等零碳、低碳、負碳技術研究和示範,投運上海長興島項目,碳捕集效率維持在90%以上,大力建設虛擬電廠,在湖州、蘇州、深圳、重慶等多地已建設百餘個項目。蘇州綜合智慧能源項目與虛擬電廠有機結合,獲得第28屆聯合國氣候變化大會能源轉型變革者獎項。


千帆競發、百花齊放,麵對滾滾而來的“雙碳”潮流,電力企業激流勇進,在科技創新的道路上勇攀高峰。


新型電力係統不僅新在“硬件”,也新在“軟件”。推動新型電力係統建設,需要技術創新和機製創新“雙核驅動”。隨著“中發9號文”的發布,新一輪電力體製改革拉開序幕。9年來,改革取得了顯著成效,推動了電力產業結構轉型與市場化建設,但立足於當下形勢,適應新型電力係統的市場體係需要進一步完善。“政策和市場的作用正在對轉型產生重大影響,盡管新能源邊際成本不斷下降,但大規模新能源並網推動電力輔助服務與容量成本大幅上升,以化石能源為主的傳統市場不再適應高比例新電源的電力係統。”舒印彪表示。


華電集團董事長、黨組書記江毅表示,當前部分地區風電、光伏新能源消納不足,新能源綠色價值尚未充分體現,靈活性調節資源價值體現不足,輔助服務成本有待合理疏導,市場機製尚待進一步探索和完善。“建議完善電力市場機製,促進新型電力係統高效利用。健全新能源市場化發展長效機製,分類施策,保障項目合理投資回報,促進新能源產業可持續健康發展,完善輔助服務市場機製,充分發揮火電、水電、儲能各類電源的調節能力,以市場機製促進新能源有效消納;加強電力市場、綠證綠電,碳交易等各類市場之間的銜接,建立充分體現新能源綠色價值的市場體係。”江毅指出。


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先行先試 因地製宜探索轉型方案


我國幅員遼闊,不同地區能源轉型麵臨的任務存在較大差異,在建設新型電力係統的過程中,也麵臨著不同的挑戰。論壇上,來自國網冀北電力有限公司、國網浙江電力有限公司、國網新疆電力有限公司、南方電網深圳供電局相關負責人分享了企業各具特色的創新舉措和經驗心得,一個個生動的典型案例充分發揮了先行探路、引領示範、輻射帶動作用。


本次論壇的承辦單位國網冀北電力公司便是先行先試的典範之一。依托張家口國家清潔能源基地、國家可再生能源示範區,冀北是我國新型電力係統建設的前沿。“壩上一場風,從春吹到冬”,在張家口,曾經令人困擾的大風已成為其建設可再生能源示範區的重要“底氣”。2015年7月,國務院批複同意設立張家口可再生能源示範區,張家口成為全國首個也是目前唯一一個國家級可再生能源示範區。從此,建設可再生能源示範區成為張家口承擔的重大國家戰略任務,也成為張家口實現高質量發展的重要引擎。


國網冀北電力有限公司董事長、黨委書記張瑋表示,冀北建設新型電力係統條件得天獨厚,轉型要素齊全,新能源資源稟賦優越,張家口、承德地區新能源可開發規模達到1億千瓦,整個係統兼具送、受端特點,能源轉型場景豐富。


麵對高比例新能源並網,張瑋表示,新能源消納、平衡供需、安全穩定控製是當前冀北電網麵臨的三大挑戰,對加快構建新型電力係統形成了倒逼之勢。對此,國網冀北電力在實踐中著重抓四方麵,即認知強化、頂層設計、重點突破、迭代升級。“根據我們的新型電力係統全域綜合示範行動方案,先後安排了365個科技研發和工程實踐項目,目前階段性完成了55個,也取得了一些成效,比如‘十四五’以來規劃建設2項特高壓、19項500千伏工程用於新能源送出,張承地區新能源送出裝機容量提升至7200萬千瓦;再如大力推廣‘新能源+儲能+分布式調相機’模式,累計提升新能源送出能力129.5萬千瓦,年增發電量20.9億千瓦時。”張瑋表示。


同樣具有優越能源資源稟賦的新疆,麵臨的問題卻和冀北有所不同。新疆一盤棋,南疆是棋眼,2021年,國網新疆電力有限公司發布了新型電力係統實施方案,明確了構建新型電力係統的10個方麵39項重點任務,全力推動南疆新型電力係統示範區建設。


南疆地處我國西部邊陲,與東部負荷中心直線距離4300千米,時區相差3小時,從新能源發電時空特性來看,我國東部負荷晚高峰與西部新能源發電特性在時間上匹配性好,晚高峰時段具有1~2小時重疊時間。“南疆新能源可開發量21億千瓦,電力送出需求大,理論上可以支撐東部負荷中心高峰用電,具有較高開發價值。” 國網新疆電力有限公司副總經理許濤表示,“但南疆網架薄弱,主網架支撐能力不足,氣候變化大,容易引發電網連鎖故障,整體來看,南疆區域內供保障和外送能力均麵臨嚴峻形勢。”


為破解南疆之困,國網新疆電力按照“建強交流電網保內供、加強聯絡互濟強外送”思路,分三個階段建設南疆環塔裏木盆地大環網,打造南疆堅強主網架,提升南疆各級電網協調發展水平,建設兩條特高壓直流送出工程,南疆整體電力送出能力達到2600萬千瓦,支撐南疆四個千萬千瓦級新能源基地送出,提升南疆電網資源配置能力,促進經濟發展和能源清潔低碳轉型。


浙江和深圳則是東部沿海地區能源轉型的典型代表。東部發達地區人口密集、資源受限,在轉型中必須具有更強的精耕意識,激發更大的創新活力。


國網浙江電力有限公司副總經理陳嶸作交流發言時表示,浙江新型電力係統建設,既有全國共性特征,更有自身個性挑戰,需要破解四大難題,即高比例外來電下大受端電網構建問題、高負荷增長下保供和穩價問題、高互動需求下電網數字化智能化轉型問題、高質量發展下新型電力體製配套問題。


“大受端、高負荷”是浙江電力係統的重要特征,也是其構建省域新型電力係統要破解的首要難題。“受自身資源稟賦所限,浙江能源對外依存度高。今年夏天浙江最高負荷達1.23億千瓦,其中,外來電貢獻超1/3、最高達41%,如何增強與全國大電網的聯絡受入、提升網架承載能力,是浙江需要迫切解決的問題,難度也很大。”陳嶸表示。


聚焦新型電力係統“清潔低碳、安全充裕、經濟高效、供需協同、靈活智能”五大特征,結合浙江省情網情及麵臨的問題,國網浙江電力抓住技術、管理、市場協同創新這一核心問題,研究提出“三網一改”的解決方案,即“3+1”框架。三網即構建資源配置型堅強主網,構建高效互動新型配網,構建全域服務型數字電網。一改指的是推動政策、市場、管理等體製機製改革。“三網是新質生產力,一改是新型生產關係,3+1相互依賴,相互促進。實踐證明,‘3+1’框架很好地突出了電網在新型電力係統建設過程當中的引領作用。”陳嶸表示。


深圳在推進新型電力係統建設過程中有著和浙江相似的問題。深圳電網屬於超大型城市電網,呈現“三高一限”特征,即高負荷密度、高供電可靠性、高電能質量要求、土地資源受限。如何滿足高綠電需求、如何突破高負荷密度電網發展難題、如何更好實現電能經濟供應、如何實現保障高品質供電、如何加快實現電碳轉型、如何高效協網新型負荷資源是深圳電網麵臨的六大關鍵問題。


“針對深圳新型電力係統建設六大關鍵問題,深圳在電源側加強市外綠電供給,在電網側加快打造柔性靈活、高度 數字化的電網樞紐平台,在負荷側推動海量分布式資源與電源電網綠色互動,努力建成具有‘六高’特征的現代化城市新型電力係統示範樣板。2023年以來,深圳新型電力係統建設成果也獲得社會各界高度評價。” 南方電網深圳供電局副總經理陳健表示。


論壇上,中電聯發布電力行業產品碳足跡與環境產品聲明平台,該平台聚焦“算碳”“知碳”“控碳”三大核心功能,充分發揮標準化引領、數字化引擎、專業化賦智、市場化賦能的作用,為電力行業企業提供產品碳足跡(CFP)與環境產品聲明(EPD)服務,助力電力行業產業鏈綠色低碳發展。


構建新型電力係統是一項複雜的係統工程,涵蓋領域廣,涉及環節多,持續時間長,需要電力行業各方形成合力,攜手共進。電力行業凝心聚力、向“新”而行,深入貫徹能源安全新戰略,積極服務“雙碳”目標和經濟社會綠色發展,持續推動低碳轉型升級,加快建設新型電力係統,走出了具有中國特色的電力發展道路。


中國電力企業聯合會將一如既往發揮好橋梁紐帶和行業智庫作用,凝聚行業共識和力量,緊緊圍繞新型電力係統建設搭平台、促交流、強服務,進一步推動新型電力係統和新型能源體係建設,為實現雙碳目標作出新的更大貢獻。(文/《中國電力企業管理》翁爽)