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用数字化破解电力系统“双高”难题——数字电网或成新型电力系统最佳实践

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“数字电网不是与物理电网割裂开的另一张信息网,也不可简单地把电网企业数字化转型和相关信息化工作理解为数字电网。数字电网是电网在物理世界与数字世界的深度融合产物。”近日,南网数研院党委副书记、董事、总经理李鹏在《数字电网推动构建以新能源为主体的新型电力系统白皮书》(以下简称《白皮书》)发布会上接受记者采访时表示,数字电网将成为承载新型电力系统的最佳形态。

加快推动数字平台与物理

系统深度融合

“新型电力系统中新能源将成为主力电源,高渗透率接入的新能源将深刻改变传统电力系统的形态、特性和机理,在新型电力系统中,系统波动性急剧增大,惯量明显降低;系统分布式特征更加明显、设备数量急剧增加;多元化市场的利益格局更加复杂。” 李鹏介绍说。

据悉,在能源生产环节,数字技术将支撑电力系统拥有更加敏锐的“五官”和更加聪明的“大脑”,大幅提升新能源的“可观、可测、可控”水平,支持千万台级新能源设备作为主力电源参与电力系统调控过程,这将奠定新型电力系统充分消纳新能源、确保安全运行和清洁低碳的关键基础。

在能源供给环节,数字技术将支撑新型电力系统中万物互联和全面感知,及时发现和预警电网风险,做出智能判断和决策。数字技术将加速电网管理数字化转型,推动电网多专业高效协同,确保面向千万级新能源客户的高效vn77com尼斯人手机版水平。数字技术将塑造新型能源产业生态,促进上下游联动。

在能源消费环节,数字技术将是促进节能减排、实现“解放用户”的关键手段,提供更加灵活、高效、个性化的用能普惠vn77com尼斯人手机版以及能效管理、节能vn77com尼斯人手机版等增值vn77com尼斯人手机版,促进负荷侧可调节资源与新能源互动,满足客户对美好生活的能源电力需求。

大规模新能源发电并网

消纳仍是首要难题

“构建以新能源为主体的新型电力系统没有不可克服的技术障碍,关键在于确保安全可靠的前提下经济上具有可行性。”南网首席技术专家、南网科研院党委书记、董事长饶宏认为,新型电力系统最大的特征是新能源发电占据主体地位,新型电力系统与传统电力系统相比有两个重大区别。首先是高比例新能源特征,新能源发电出力依赖风光等自然条件,随机性、波动性明显,电力系统潮流复杂多变;其次是新型电力系统采用基于电力电子变换的换流器实现能量变换,具有高度电力电子化特征。这两方面的特征(即“双高”)使得新型电力系统与传统电力系统相比,在结构形态、系统特性存在较大差别,控制难度更大。目前的理论与技术难以满足新型电力系统安全运行要求,需要系统性、原创性的技术突破。

“南方电网通过近20年不懈努力,已经在柔性直流输电、交直流大电网规划运行等领域取得了世界级的成果。我相信,通过我们的持续攻关,将在新型电力系统基础理论、分析方法、控制技术等方面实现全面突破,支撑提前实现双碳目标。我们已经布局开展相关关键技术的研究。”饶宏说。

饶宏表示,新型电力系统内涵丰富,包括发输配用各个环节,涉及政府、企业、用户等多方主体,需要综合协调处理好众多问题。但构建以新能源为主体的新型电力系统首先面临的是大规模新能源发电如何高效并网与消纳、系统功率如何实现多时间尺度的平衡、系统各环节效率如何提升降低供电成本等重大技术难题。

“技术问题解决了,我们就能有更好的基础、更大的回旋空间解决其他类型的问题。所以,我们说科技创新处于核心地位,抓住科技创新就能抓住构建新型电力系统全局的牛鼻子。”饶宏坦言。

新型电力系统助推

电力供给零碳化

“构建以新能源为主体的新型电力系统是一场硬仗,面临的挑战主要是解决‘清洁、可靠、经济’不可能三角的矛盾。”南网能源院党委书记、董事长吴宝英表示。

数据显示,2020年底,南方电网五省区非化石能源装机和电量占比分别达到56%和53%,居世界前列,风电、光伏发电利用率均达99.7%,区域能源结构转型成效显著。据预测,到2030年和2060年,我国新能源发电量占比将分别超过25%和60%,电力供给将朝着逐步实现零碳化迈进。

“未来,新能源逐步成为主体是最显著的特征,绿色低碳是最重要的标志,电源结构将发生重大调整。”吴宝英介绍,新能源装机将以数倍于电力需求的速度增长,规模迅速扩大。以南方电网为例,未来10年,将新增新能源装机2亿千瓦,占比提高22个百分点。2030年,南方电网非化石能源装机占比提升至65%、发电量占比提升至61%。

此外,《白皮书》显示,未来,电力供给将朝着逐步实现零碳化迈进,终端能源消费“新电气化”进程也将加快。南方电网公司将利用数字技术,构建适应新型电力系统的现代供电vn77com尼斯人手机版体系。在“十四五”和“十五五”期间,将推动南方五省区区域分别新增1亿千瓦风光新能源装机,新能源装机将从目前0.5亿千瓦增加到2030年2.5亿千瓦,支撑提前实现碳达峰。