2023-05-17-中国电力科学研究院-电力系统碳中和路径与新型电力系统构建关键技术_29页_13mb

电力系统碳中和路径与新型电力系统构建关键技术总结

核心内容概述

中国在应对气候变化方面做出了明确承诺，提出“双碳”目标（碳达峰、碳中和），并致力于构建以新能源为主体的新型电力系统。电力系统碳中和将经历碳达峰、深度低碳和零碳三个阶段，2060年新能源装机将超过60%。实现这一目标需要加强碳管理、技术创新和标准体系建设，同时应对新能源并网带来的系统级挑战。

主要观点

• 气候变化的严峻性：化石燃料排放是全球气温升高的主要原因，若不采取措施，本世纪末全球温升可能超过4°C，引发一系列生态灾难。
• 双碳目标的承诺：中国承诺在2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和，电力行业作为碳排放大户，承担着重要责任。
• 电力系统碳中和路径：电力系统将逐步实现从高碳向低碳转型，2028年前后进入碳排放峰值平台期，2060年实现零碳电力系统。
• 新能源并网的挑战：新能源的随机波动、弱电网支撑、系统安全稳定控制等问题成为新型电力系统构建的关键障碍。
• 关键技术突破方向：包括构网型控制技术、惯量与调频支撑技术、CCUS（碳捕集、利用与封存）、氢能技术等。
• 国际标准与合作：IEC（国际电工委员会）正在推动新能源并网的国际标准制定，中国在其中扮演重要角色。

关键信息

1. 碳中和概念

• 碳中和是指通过节能减排、植树造林等方式抵消碳排放，实现“零排放”。
• 中国“双碳”目标：2030年前碳达峰，2060年前碳中和。
• 电力行业占全国碳排放的40%，是实现双碳目标的核心领域。

2. 电力系统碳中和演化路径

• 2021年电力行业碳排放为42亿吨，预计2028年左右进入峰值平台期（约45亿吨）。
• 2060年新能源装机将达52亿千瓦，发电量占比61%，水电、核电发电量占比13%和16%。
• 煤电、气电发电量将分别降至7%和3%，CCUS应用规模进一步扩大。

3. 新型电力系统构建关键技术

• 构网型控制技术：模拟同步发电机的运行机制，提升新能源设备对电网的支撑能力。
• 惯量与调频支撑技术：通过附加调频控制或储能，提升系统频率稳定性。
• CCUS技术：预计2030年成本降至310~770元/吨，2060年进一步降至140~410元/吨。
• 氢能技术：电制氢将成为未来电力需求增长的重要因素，助力能源系统深度脱碳。

4. 新能源并网的系统级问题

• 电力电量平衡问题：新能源发电波动性强，与负荷季节性不匹配，导致供电保障能力不足。
• 系统安全稳定问题：新能源接入导致系统短路比下降，弱电网运行时稳定性变差。
• 国际案例与启示：如美国德州风电场次同步振荡、英国大规模停电事故，均反映出新能源并网的复杂性和风险。
• 技术应对措施：需完善并网控制策略、加强电网监测与分析、推广构网型控制技术等。

5. 国际标准与政策支持

• IEC（国际电工委员会）正在制定新能源并网的国际标准，中国在其中担任重要角色。
• 工作组5（JWG5）关注新能源接入大电网的系统级问题，相关标准正在推进。
• 国家电网公司牵头制定电力低碳技术标准体系，涵盖5个技术方向、15个标准系列、28项具体标准。

结语

构建以新能源为主体的新型电力系统是实现“双碳”目标的重要途径。面对系统电力电量平衡、安全稳定控制和深度脱碳等挑战，需加快关键技术突破和标准体系建设，推动电力系统向清洁低碳、安全高效方向转型。