2023-05-07-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

报告摘要

南方电网建设新型电力系统的创新实践总结

核心内容

南方电网公司作为中国重要的电力企业之一，正积极应对国家“碳达峰、碳中和”战略部署，全面推进新型电力系统的建设。新型电力系统是构建新型能源体系的重要支撑，其发展将推动我国能源结构向清洁低碳、安全高效方向转变。南网通过技术创新、数字化转型和多能协同等方式，探索新型电力系统建设路径，解决新能源大规模接入带来的挑战。

主要观点

新型电力系统的特征：新型电力系统具有多能协同互补、源网荷储互动、多网融合互联等“三大形态”，同时具备高度电力电子化、高度不确定性、高频动态特性等显著特征。
面临的问题和挑战：新型电力系统建设面临电力可靠供应、电网安全运行、电能经济供应等挑战，包括新能源的随机性、波动性、间歇性，以及系统转动惯量降低、电压稳定性下降、功角稳定复杂化、宽频振荡风险增加等。
数字电网的作用：数字电网是支撑新型电力系统的关键载体，具备广泛连接、数智驱动、开放共享等特征，通过数字技术提升电网的智能化、高效化和安全化水平。
南网的创新实践：南网在特高压直流输电、虚拟电厂运营、自主化软件研发、新能源预测、数字电网建设、关键技术攻关等方面开展了一系列创新实践，取得了显著成效。

关键信息

一、新型电力系统的理解和认识

国家战略部署：
- 2020年，习总书记承诺“碳达峰、碳中和”。
- 2021年，中央财经委员会第九次会议首次提出构建新型电力系统。
- 2022年，习总书记提出加快规划建设新型能源体系。
新型能源体系发展趋势：
- 绿色替代：预计2020年我国一次能源转换为电能的比重为45%，2030年提升至55%，2060年达到85%。
- 电能替代：预计2020年我国电能占终端能源消费比重为27%，2030年提升至35%，2060年达到70%。
- 电源结构变化：预计2020-2060年，风电、光伏等新能源发电装机规模由25%提升至75%，煤电装机由49%下降至10%左右。
- 全社会用电量与终端电气化率：预计2020-2060年，全社会用电量将由8万亿提升至约16万亿千瓦时，终端电气化率由27%提升至70%。
新型电力系统“三大形态”：
- 多能协同互补：统筹冷、热、气、电等用能需求，促进可再生能源消纳。
- 源网荷储互动：提升电力系统动态平衡能力，实现供需精准匹配。
- 多网融合互联：推动大电网与微电网、车联网、工业互联网等柔性互联，构建绿色、高效、开放的现代能源生态体系。
数字电网的内涵与特征：
- 数字电网是超级物联网，集成先进数字技术与电网技术，实现源、网、荷、储横向互联和人、机、物纵向互通。
- 具备广泛连接、数智驱动、开放共享等特征，为新型电力系统提供数字支撑。

二、新型电力系统建设面临的问题和挑战

电力可靠供应挑战：
- 新能源发电具有随机性和波动性，影响供需平衡。
- 新能源出力无法匹配负荷变化，需配置大量储能和调节资源。
电网安全运行挑战：
- 新能源大规模接入导致转动惯量降低、无功电压支撑能力下降。
- 电网动态响应加快，但抗扰动能力变弱。
- 设备数量多、分布广，数据量达到亿级，管理复杂度上升。
电能经济供应挑战：
- 新能源能量密度低，需配置大量储能和调节资源，增加系统冗余。
- 新能源基地远离负荷中心，输电和运维成本高。
新型电力系统显著特征：
- 新能源占主体，电源结构发生变革。
- 系统呈现高度电力电子化，动态特性复杂。
- 系统规模体量和复杂度急剧增加，高度不确定性。

三、南网创新实践与实效

统筹布局与全面推进：
- 南网自2021年起印发多项工作方案，推进新型电力系统建设。
- 建成“八交十一直”区域互联结构，形成覆盖全国的电网主网架。
关键技术攻关：
- 新型电力系统构建与分析技术：突破异步分区电网协同控制、智能调度、全电磁暂态仿真等关键技术。
- 仿真技术与自主软件研发：开发自主化计算分析软件体系，搭建电力系统仿真云平台，实现计算效率提升360倍。
- 海上风电新型送出技术：研发大规模海上风电远距离低成本输电、海上柔性直流关键装备等技术。
- 新型电工材料与电力装备：推广环保型电缆、环保气体绝缘设备、电力电子变压器等新技术。
- 柔性直流新技术：研发100%新能源孤网外送、多装备自同步协调等技术。
- 新型负荷侧调控技术：构建虚拟电厂运营平台，实现分布式资源接入和灵活调控。
- 绿色电氢与先进储能技术：推动氢能绿色制备、多元高效转换、大规模储能系统集成等技术发展。
创新成果：
- 建成国内首个网地一体虚拟电厂运营管理平台。
- 开发新能源多时空尺度精确预测智慧平台。
- 自主研发DSP仿真软件和RTDS实时仿真模型。
- 推动国产化电力专用芯片研发，提升电网智能化水平。
- 实现新能源并网性能评估与测试，保障电力系统安全稳定运行。