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新型电力系统装备发展与能源清洁低碳转型

来源: | 作者: | 发布时间: 2023-12-13 | 132 次浏览 | 🔊 点击朗读正文 ❚❚ | 分享到:

  构建新型电力系统,是以习近平同志为核心的党中央着眼加强生态文明建设、保障国家能源安全、实现可持续发展作出的一项重大部署,对我国能源电力转型发展、实现“双碳”目标具有重要意义。新型电力系统呈现“双高”的基本特征,即高比例的新能源设备和电力电子设备,这一新的特征对传统电力系统运行机理提出了重大挑战,需加快新型装备的研发、设计、制造和应用,以适应新型电力系统的发展需求。

  新型电力系统下 电力装备面临机遇与挑战

  新型电力系统的内涵包括低碳、安全、高效三个核心层面:低碳是新型电力系统的核心目标。依靠传统的电源侧和电网侧调节手段,难以满足新能源持续大规模并网消纳的需求。新型电力系统亟需激发负荷侧和新型储能技术等潜力,形成“源网荷储”协同消纳新能源的格局;安全是新型电力系统的基本要求。当前我国多区域交直流混联的大电网结构日趋复杂,间歇性、波动性新能源发电接入电网规模快速扩大,新型电力电子设备应用比例大幅提升,极大地改变了传统电力系统的运行规律和特性。新型电力系统必须在理论分析、控制方法、调节手段等方面创新发展,以应对日益加大的各类风险和挑战;高效是新型电力系统的关键要素。未来高比例新能源与海量用户接入电力系统,给能源资源优化配置的效率带来重大挑战。需加快建设全国统一电力市场,实现更高的资源优化配置效率与更大的能源优化空间。

  在构建新型电力系统的过程中,电力系统将从刚性向柔性发展,与数字化、信息化、智能化特征融合,逐步发展为全面可见、可知、可测、可控的电力系统。电力电子技术在新能源发电和直流输配电等领域发挥着越来越重要的作用,直流输电与电力电子技术将扮演重要角色。构建新型电力系统,涉及新型电力装备技术研发、设计、制造与应用,特别是数字技术赋能新型电力系统,新型电力系统装备发展面临重大机遇与挑战。

  最近,工业和信息化部等五部委联合发布《加快电力装备绿色低碳创新发展行动计划》(工信部重装[2022]105号)提出,坚持市场主导、政府引导、创新驱动、产业升级,以高端智能绿色发展为方向,以绿色低碳科技创新为驱动,以应用创新及示范推广为抓手,加快构建支撑能源清洁生产和能源绿色消费的装备供给体系,推动电力装备高质量发展,助力碳达峰目标顺利实现。计划在5~8年,实现电力装备供给结构显著改善,保障电网输配效率明显提升,高端化、智能化、绿色化发展及示范应用不断加快,国际竞争力进一步增强,基本满足适应非化石能源高比例、大规模接入的新型电力系统建设需要。

  在新型发电装备方面,加速发展清洁低碳发电装备。推进煤电装备节能降碳改造、灵活性改造、供热改造“三改联动”。加快推进燃气轮机研究开发;推进水电机组宽负荷改造,加快可变速抽水蓄能及海上抽水蓄能装备研制应用及高水头冲击式水电机组关键技术研究;加快三代核电装备的批量化,加速四代核电装备研发应用;推进风光储一体化装备发展,推动构网型新能源发电装备研究开发;加快生物质能装备以及海洋能、地热能等开发利用装备的研制和应用。着力攻克可再生能源制氢等技术装备。

  在新型输变电装备方面,提升输变电装备消纳保障能力。面向电网高比例可再生能源、高比例电力电子装备“双高”特性,以及夏、冬季双负荷高峰的需求特点,加快发展特高压输变电、柔性直流输电装备;瞄准安全灵活、绿色低碳的输电网技术装备,持续开展不同电压等级、不同开断容量的发电机断路器及高电压等级真空开关设备的研制,加快大功率电力电子器件、天然酯(植物)绝缘油变压器等研发突破。

  在新型配电装备方面,加快推进配电装备升级换代。发展满足新型电力系统“双高”“双随机”(分布式新能源的随机性和可调负载的随机性)特性的保护与控制配电技术装备。依托智能配电网、主动配电网建设,加快电网之间柔性可控互联。直流与交流深度融合是新型电力系统重要形态特征,直流配用电系统从器件技术、装备技术和系统技术等方面,构建直流配用电系统整套技术体系,以技术产业化推动工程应用,助力国家新能源发展。

  在新型用电装备方面,提高用电设备能效匹配水平。加强高效节能变压器研制及推广应用。加快推广应用高能效电锅炉、电窑炉等装备,拓展工业、交通、建筑等领域电能替代;加快用能系统能效提升,开展重点用电设备系统匹配性节能改造和运行控制优化;积极发展以消纳新能源为主的智能微电网,加速突破综合能源管理和利用、多电源优化互动等技术装备;推动完善废旧电机回收利用体系,鼓励企业开展电机再制造应用。

  基于新能源具有随机性、波动性及间歇性等特点,新型电力系统迫切需要建立“源网荷储”的运作模式,也就是电源、电网、负荷、储能各环节协调互动,实现安全稳定的运行。新型电力系统装备典型应用场景包括:

  “源”端主要在电源侧,未来清洁低碳电源将成为主体,包括第一类像风电、光伏等具有强不确定性的可再生能源;以及第二类可提供灵活性的可靠零碳电源,比如大中型水电、核电、生物质、光热、氢能发电等;以及第三类保留化石能源发电机组,通过灵活性改造用作系统调峰电源。由于我国能源和负荷分布不均的问题,加强特高压建设有助于发挥大电网对清洁能源的配置作用。