【中国南方电网】南方电网建设新型电力系统的创新实践（2023）_49页_25mb

南方电网建设新型电力系统的创新实践总结

一、新型电力系统的理解和认识

（一）国家对能源体系和新型电力系统的战略部署

• 2020年9月，习总书记提出“碳达峰、碳中和”承诺，推动全球能源转型。
• 2021年3月，中央财经委员会第九次会议首次提出构建新型电力系统，强调清洁低碳、安全高效。
• 2022年，习总书记提出加快规划建设新型能源体系，推动能源结构优化，实现“先立后破”。

（二）新型能源体系的内涵与特征

• 新能源占比逐步提高：新能源成为能源体系的重要组成部分，推动能源独立与安全。
• 多能协同互补：整合冷、热、气、电等能源形式，提高能源利用效率。
• 源网荷储互动：实现电力系统动态平衡，保障供需精准匹配。
• 多网融合互联：构建能源枢纽平台，实现电力系统与车联网、工业互联网等多网融合。

（三）新型能源体系的发展趋势

• 绿色替代：预计2020年我国电能占一次能源转换的比重为45%，2030年提升至55%，2060年达到85%。
• 电能替代：预计2020年电能占终端能源消费的比重为27%，2030年提升至35%，2060年达到70%。
• 新能源发电装机占比提升：预计2020-2060年，风电、光伏等新能源装机占比将从25%提升至75%，煤电装机占比将从49%降至10%。
• 全社会用电量增长：预计2020-2060年，全社会用电量将从8万亿提升至约16万亿千瓦时。

（四）新型电力系统“三大形态”

1. 多能协同互补：通过风光水火储多能互补和冷热气电联供，提高能源利用效率。
2. 源网荷储互动：实现各环节紧密耦合，提升电力系统动态平衡能力。
3. 多网融合互联：构建基于电力系统的能源枢纽平台，实现与多种能源网络的柔性互联。

（五）数字电网是支撑新型电力系统的关键载体

• 数字电网内涵：集成先进数字技术与电网技术，实现源、网、荷、储横向互联，人、机、物纵向互通。
• 数字电网特征：
  • 广泛连接：覆盖海量物联终端。
  • 数智驱动：数据优化电网运营，人工智能提升决策效率。
  • 开放共享：连接发电侧与负荷侧，构建能源生态圈。

二、新型电力系统建设面临的问题和挑战

（一）新型电力系统面临的新问题和新挑战

• 电力可靠供应挑战：新能源出力波动大、随机性强，难以匹配负荷变化。
• 电网安全运行挑战：新能源接入导致系统转动惯量降低、动态响应变快，增加频率和电压稳定风险。
• 电能经济供应挑战：新能源能量密度低、利用率低，导致系统冗余度增加，提升供电成本。

（二）电力可靠供应面临挑战

• 新能源出力受自然条件影响，存在“看天吃饭”的特性。
• 新能源发电的波动性、随机性对电力系统实时平衡和长周期电量平衡提出更高要求。
• 新能源连续低出力对电力供应造成严重影响，如广东桂山海上风电低出力持续7天以上。

（三）电力安全运行面临挑战

• 系统呈现高度电力电子化：导致系统转动惯量小、动态响应快，抗扰动能力下降。
• 宽频振荡风险：电力电子设备引入负阻尼，可能引发系统振荡。
• 系统稳定性复杂化：新能源控制策略、接入位置等影响功角稳定，引入新稳定机理。

（四）电能经济供应面临挑战

• 系统灵活性资源需求增加：需配置大规模储能、灵活调节电源等，提升系统成本。
• 新能源基地远离负荷中心：输电及运维成本高，影响经济性。
• 新能源发电利用小时数低：需提高冗余度，保障电力供应。

三、南网创新实践与实效

（一）统筹布局，全面推进新型电力系统建设

• 南方电网自2021年起发布多项工作方案，如《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》、《南方电网公司碳达峰行动方案》等。
• 建设目标：2025年前具备新型电力系统基本特征，2030年前基本建成，2045年前全面建成，2060年前全面支撑碳中和。

（二）新型电力系统实践成效

• 特高压直流输电：建成“八交十一直”区域互联结构，实现大规模新能源并网。
• 虚拟电厂运营：建成国内首个网地一体虚拟电厂运营管理平台，聚合负荷侧资源参与调控。
• 自主化软件研发：开发DSP软件体系和仿真云计算平台，计算效率提升360倍。
• 新能源预测平台：利用人工智能和大数据技术，实现多时空尺度新能源功率预测。
• 数字电网建设：推动数字技术与电网深度融合，实现运行状态精准监测和智能分层决策。

（三）关键技术攻关

1. 新型电力系统构建与分析技术：

   • 异步分区电网协同控制技术
   • 新型电力系统智能调度技术
   • 自主化交直流复杂大电网全电磁暂态仿真技术

2. 新型电力系统仿真技术与自主软件研发：

   • 基于异构超级计算机的实时仿真技术
   • 高能流密度电力装备多场耦合建模
   • 国产定制化优化模型构建与求解技术

3. 海上风电新型送出技术：

   • 大规模海上风电远距离低成本输电技术
   • 海上柔性直流关键装备
   • 海上轻量化换流平台技术

4. 新型电工材料与安全运行技术：

   • 环保型电缆和气体绝缘设备
   • 电力电子变压器
   • 智能断路器与高压断路器

5. 柔性直流新技术与电力电子变换技术：

   • 100%新能源孤网外送技术
   • 多装备多场站自同步协调
   • 超多变流器并联系统惯量支撑和调频技术

6. 新型负荷侧柔性调控与精准计量技术：

   • 柔性负荷泛化特性在线辨识与建模
   • 虚拟电厂组网与协同控制
   • 分布式资源集成接入与需求侧调控

7. 绿色电氢和先进储能技术：

   • 氢能绿色制备及多元高效转换技术
   • 海水电解制氢技术
   • 大规模储能系统集成与智能运维

（四）示范体系与区域发展

• 贵州省：地市级2项，县区级8项
• 广东省（含深圳）：省级1项，地市级3项，县区级14项
• 海南省：省级1项，地市级1项，县区级9项

四、总结

南方电网在新型电力系统建设中，围绕国家“双碳”目标，通过技术创新和系统优化，积极推动能源结构转型和电力系统升级。公司聚焦数字电网、特高压输电、虚拟电厂、新能源预测、自主化软件研发、海上风电送出、储能与氢能等关键领域，取得了一系列成果，为新型电力系统构建提供了有力支撑。未来，南方电网将继续深化技术创新，推动新型电力系统不断完善，助力实现碳达峰与碳中和目标。