?周孝信院士:新型電力系統(tǒng)建設(shè)面臨的挑戰(zhàn)及應(yīng)對(duì)措施

2024-06-13 17:44 來(lái)源: 南網(wǎng)傳媒觀察????? ? 作者: 0

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新型電力系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的關(guān)鍵載體,也是新型能源體系的重要組成部分。圍繞新型電力系統(tǒng)建設(shè),《南方能源觀察》專訪了中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)電力科學(xué)研究院名譽(yù)院長(zhǎng)周孝信。

在周孝信看來(lái),新型電力系統(tǒng)具有高比例可再生能源和高比例電力電子設(shè)備兩個(gè)重要特征,這對(duì)電力系統(tǒng)提出了靈活性、韌性、穩(wěn)定性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性五大方面的性能要求。提高系統(tǒng)靈活性以應(yīng)對(duì)相關(guān)挑戰(zhàn),是當(dāng)前新型電力系統(tǒng)建設(shè)的迫切需要。

南方能源觀察:在您看來(lái),目前新型電力系統(tǒng)建設(shè)面臨哪些挑戰(zhàn)?

周孝信:隨著風(fēng)電、光伏為代表的新能源不斷開(kāi)發(fā)利用,可再生能源發(fā)電占比將大幅上升。無(wú)論是新能源發(fā)電并網(wǎng),還是大規(guī)模遠(yuǎn)距離外送,都將帶來(lái)電力電子設(shè)備的廣泛應(yīng)用。這一背景下,為保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,新型電力系統(tǒng)面臨靈活性、韌性、穩(wěn)定性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性等5項(xiàng)性能要求和挑戰(zhàn)。

靈活性方面,以風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電為主的電源具有較強(qiáng)的間歇性、波動(dòng)性和隨機(jī)性,調(diào)節(jié)能力相對(duì)較弱,其大規(guī)模并網(wǎng)將顯著增加電力系統(tǒng)對(duì)靈活性資源的需求。源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)同配合,提高系統(tǒng)靈活性,是當(dāng)前新型電力系統(tǒng)建設(shè)的迫切需要。

韌性方面,風(fēng)力、太陽(yáng)能、水力發(fā)電受天氣變化影響大,源側(cè)發(fā)電資源可控性降低將影響電力系統(tǒng)電力供應(yīng)快速恢復(fù)能力,在極端天氣多發(fā)頻發(fā)趨勢(shì)下,電力系統(tǒng)韌性提升需求也將日益迫切。

穩(wěn)定性方面,電力電子設(shè)備與傳統(tǒng)電磁變換裝備相比,抗擾動(dòng)能力差,大量應(yīng)用將帶來(lái)電力系統(tǒng)低慣性、寬頻振蕩、電壓頻率不穩(wěn)定等問(wèn)題。

可靠性方面,電力電子設(shè)備過(guò)載能力弱、抵御故障能力差及新能源發(fā)電不確定性,都將影響風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電并網(wǎng)設(shè)備和系統(tǒng)供電的可靠性。

經(jīng)濟(jì)性方面,為積極應(yīng)對(duì)新型電力系統(tǒng)建設(shè)面臨的上述問(wèn)題,電力系統(tǒng)需新增部署儲(chǔ)能裝置、控制系統(tǒng)及其他設(shè)備,由此將帶來(lái)電力系統(tǒng)總成本增加,需建立有效疏導(dǎo)成本的市場(chǎng)機(jī)制。

南方能源觀察:要提高電力系統(tǒng)的靈活性和韌性,您認(rèn)為需要的關(guān)鍵技術(shù)有哪些?

周孝信:一方面,需積極發(fā)展電化學(xué)、抽水、壓縮空氣等各類儲(chǔ)能,持續(xù)推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步,高度重視并加強(qiáng)儲(chǔ)能安全性,突破長(zhǎng)周期儲(chǔ)能關(guān)鍵核心技術(shù),提高極端天氣下電力系統(tǒng)韌性;進(jìn)一步提升儲(chǔ)能靈活調(diào)節(jié)能力,加強(qiáng)對(duì)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的支撐。另一方面,需深度挖掘電力系統(tǒng)存量靈活性資源,如負(fù)荷側(cè)調(diào)節(jié)資源、煤電靈活性改造等。

南方能源觀察:如何理解您提出的綜合能源生產(chǎn)發(fā)電單元(IEPU)設(shè)想?

周孝信:“雙碳”目標(biāo)下,我國(guó)能源電力系統(tǒng)清潔低碳轉(zhuǎn)型任務(wù)艱巨,如何科學(xué)推進(jìn)傳統(tǒng)煤電升級(jí)改造及有序退出、同時(shí)促進(jìn)新能源消納,成為能源轉(zhuǎn)型路徑規(guī)劃和相關(guān)戰(zhàn)略制定的重要議題。我國(guó)目前在運(yùn)行的燃煤發(fā)電裝機(jī)還比較多,若采用簡(jiǎn)單關(guān)停方式處理,可能造成大規(guī)模存量資產(chǎn)閑置浪費(fèi),也不利于一定時(shí)期內(nèi)能源供應(yīng)平穩(wěn)過(guò)渡,需尋求合理手段推進(jìn)煤電機(jī)組升級(jí)改造,并充分發(fā)揮其基礎(chǔ)性保障和調(diào)節(jié)作用。這是IEPU設(shè)想提出的出發(fā)點(diǎn)。

在IEPU中,將傳統(tǒng)燃煤發(fā)電與風(fēng)電、光伏發(fā)電結(jié)合,捕集燃煤發(fā)電排放的二氧化碳,采用風(fēng)電、光伏發(fā)電進(jìn)行電解水制氫,最終利用二氧化碳與綠氫合成甲醇/甲烷等綠色燃料/原料。一方面,IEPU可以發(fā)揮煤電的基礎(chǔ)性保障和調(diào)節(jié)作用,充分利用電解制氫等裝置的可調(diào)節(jié)特性,為高比例新能源電力系統(tǒng)提供靈活性支撐;另一方面,IEPU所生產(chǎn)的氫氣及合成的甲烷、甲醇等產(chǎn)品可作為綠色燃料或化工原料產(chǎn)品,為化石能源替代提供一定的來(lái)源補(bǔ)充,也可作為未來(lái)新型電力系統(tǒng)的一種儲(chǔ)能介質(zhì),在保證短期及中長(zhǎng)期能源電力可靠供應(yīng)中發(fā)揮重要作用。

目前IPEU的發(fā)展受可再生能源制氫及各類技術(shù)經(jīng)濟(jì)性的制約。此外,這個(gè)設(shè)想的實(shí)現(xiàn)還需要體制機(jī)制的突破和創(chuàng)新,需要電力、化工等行業(yè)共同參與。

南方能源觀察:氫能正從工業(yè)領(lǐng)域走向能源領(lǐng)域,您認(rèn)為未來(lái)氫能在新型電力系統(tǒng)中能夠發(fā)揮什么作用?其發(fā)展面臨什么挑戰(zhàn)?

周孝信:氫能是未來(lái)能源系統(tǒng)的重要組成部分。在我看來(lái),未來(lái)一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢(shì)是“綠電替代+綠氫替代”,“綠電替代”即非化石能源發(fā)電逐步替代化石能源發(fā)電和部分非電利用;“綠氫替代”是指針對(duì)工業(yè)、交通等領(lǐng)域中綠電替代比較困難的情況,用綠氫替代化石燃料利用。

我國(guó)已正在大力推進(jìn)“綠電替代”相關(guān)工作,“綠氫替代”目前初步開(kāi)展了一些研究及工程示范。2022年3月印發(fā)的《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長(zhǎng)期規(guī)劃(2021—2035年)》明確了氫的能源屬性,目前氫能相關(guān)技術(shù)、設(shè)備、工業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景仍在研究探索中,經(jīng)濟(jì)性問(wèn)題也有待解決。

南方能源觀察:根據(jù)資源稟賦特點(diǎn),您認(rèn)為在建設(shè)新型電力系統(tǒng)過(guò)程中,南方區(qū)域的優(yōu)勢(shì)是什么?未來(lái)重點(diǎn)應(yīng)在哪些方面推進(jìn)工作?

周孝信:近年來(lái),南方電網(wǎng)大力加強(qiáng)電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),有力提升了電網(wǎng)安全穩(wěn)定性。在建設(shè)新型電力系統(tǒng)的過(guò)程中,南方區(qū)域的海上風(fēng)電、核電、天然氣發(fā)展均具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。廣東在分布式能源建設(shè)上具有一定經(jīng)驗(yàn),未來(lái)可在這一方面繼續(xù)開(kāi)展進(jìn)一步的技術(shù)研究和工程實(shí)踐。另外,建議推進(jìn)南方區(qū)域能源供應(yīng)的多元化發(fā)展,可考慮開(kāi)展氫能示范工程,例如利用目前廣東海上風(fēng)電快速發(fā)展優(yōu)勢(shì),探索海上風(fēng)電制氫應(yīng)用。在“綠電替代+綠氫替代”方面,多措并舉,為能源電力轉(zhuǎn)型提供支撐。(潘秋杏)

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