【清华大学】2024新型电力系统技术路线展望报告_239页_28mb

新型电力系统技术路线展望总结

核心内容

新型电力系统是实现碳中和目标的关键支撑体系，旨在推动能源清洁低碳转型，提升新能源消纳能力，保障电力系统的安全、稳定和高效运行。该系统以电网为核心平台，整合源、网、荷、储资源，实现多能互补、灵活调节、智能互动和数字化管理。其建设不仅是电力系统全面升级的重要方向，也是我国实现“双碳”目标的重要路径。

主要观点

1. 新能源并网与系统调节能力的提升
   随着新能源装机容量持续增加，系统面临新能源波动性和间歇性带来的调节压力。新能源需从增量替代转向存量替代，提升其对电网的友好性和支撑能力。为此，需要发展高精度功率预测、网源协调控制、构网型新能源电站、灵活可控光热发电等关键技术。

2. 新型电能传输技术的突破
   新型电力系统将采用多种先进输电技术，如特高压输电、直流电网、柔性交流输电、低频输电和高温超导输电，以应对新能源并网带来的挑战，提升输电效率、系统灵活性和安全性。

3. 柔性智能配电网的发展
   配电网将向柔性交直流配电网、智能态势感知、综合能源集成和新形态规划方向发展，以提升供电可靠性、适应分布式能源接入、优化能源配置和增强系统韧性。

4. 智能用电与供需互动技术
   用电侧将向智能化、灵活化发展，通过智能用电、需求响应、车网互动（V2G）和虚拟电厂（VPP）等技术，提升用户与电网的互动能力，优化负荷管理，增强系统灵活性。

5. 多类型储能技术的灵活应用
   储能技术在新型电力系统中发挥关键作用，涵盖调频、调峰、季节性波动平抑和多类型协同共享等方面。储能系统将与新能源协同，提升系统调节能力和能源利用效率。

6. 电网数字化与智能化转型
   数字化技术将贯穿新型电力系统建设全过程，包括先进传感、智能感知、全景信息分析与运行控制等，以提升电网的可观测性、可控性和运行效率，实现智能调度与优化管理。

7. 电力系统碳核算与碳排放管理
   新型电力系统将引入碳排放核算与计量技术，通过用电间接碳排放实时计量和基于大数据的全口径碳排放测算，推动低碳运行和碳市场建设。

8. 政策与市场机制的完善
   构建新型电力系统需要政策支持和市场机制创新，包括全国统一电力市场、电碳市场、市场规则与技术标准的统一等，以实现电力资源的优化配置和系统运行效率的提升。

关键信息

• 新型电力系统愿景：以清洁能源为主，实现绿色电力消费、安全可控、智慧灵活、开放互动和经济高效。
• 主要技术方向：包括高比例新能源并网支撑、新型电能传输、柔性智能配电网、智能用电、多类型储能、电网数字化、碳核算与碳计量。
• 技术挑战：新能源波动性、系统惯量下降、调节能力不足、负荷侧资源开发、储能技术瓶颈、数字化与市场机制不完善等。
• 发展路径：分为碳达峰期、快速减排期和碳中和期，各阶段电力系统结构、形态和技术需求不同。
• 技术发展预测：新能源装机占比将显著上升，储能容量将快速增加，电力市场将逐步完善，电碳市场将形成统一机制。
• 政策建议：推动源网荷储协同、加强市场机制建设、完善碳核算体系、提升数字化水平、优化能源结构等。

技术发展路线图

• 2021-2030年：以现有技术为基础，提升新能源并网能力，推动电力市场建设，实现清洁电力占比超过50%。
• 2031-2050年：加快技术创新，推动电网结构转型，构建多能互补和灵活调节体系，实现清洁电力占比超过75%。
• 2051-2060年：全面实现碳中和目标，新能源成为电量主体，储能与调节资源高度协同，电碳市场基本建成，电力系统实现零碳运行。

支撑技术与发展趋势

政策建议

• 源：推进清洁能源发展，优化能源结构，提升新能源占比。
• 网：完善电网结构，推动智能电网和能源互联网建设，加强输电能力。
• 荷：提升需求侧灵活性，发展智能用电和需求响应，推动负荷侧资源参与调节。
• 储：发展高安全、长寿命、低成本储能技术，构建多尺度储能体系。
• 数字化：加快数字化转型，提升电网的可观测性、可控性和运行效率。
• 碳视角：建立完善的碳核算与碳交易机制，推动电力系统低碳运行。

结语

《新型电力系统技术路线展望》报告系统梳理了我国电力系统的发展现状与技术挑战，明确了未来发展的路径与技术需求，提出了重点技术发展展望与政策建议。报告为我国实现“双碳”目标提供了重要的技术支撑与决策参考，有助于构建更加智能、高效、安全和绿色的新型电力系统。