【中国电力科学研究院】2024面向双碳目标的新型电力系统演进路径与挑战报告_40页_14mb

面向双碳目标的新型电力系统演进路径与挑战总结

一、背景

我国自2020年起提出“双碳”战略目标，2021年明确建设以新能源为主体的新型电力系统。该系统以智能电网为基础平台，以太阳能、风能等新能源发电为主体，融合低碳能源技术、先进信息通信技术与控制技术，实现源网荷储协同互动和多能互补。

• 能源结构转型：预计2060年我国一次能源消费总量约为46亿吨标煤，非化石能源占比将超过80%，风、光成为主要能源，主要以电能形式利用。
• 终端能源消费：电力占终端能源消费比例将超过70%，成为能源资源配置的主要平台。
• 新型电力系统特征：具备清洁低碳、安全可控、灵活高效、智能友好、开放互动等特征。

二、新型电力系统演进路径

新型电力系统存在两条主要演进路径：低碳路径和零碳路径。其中，零碳路径是重点研究方向，包含三种可能的演进方向：

1. 大规模新能源+煤电+CCUS

• 特点：延续现有发展模式，保留煤电但需依靠CCUS技术实现碳排放移除。
• 预测：2030年煤电装机保持约13.5~14亿千瓦，2060年保留约8.2~10.7亿千瓦。预计2060年CCUS移除碳排放量达10亿吨/年。

2. 超大规模新能源+储能+需求侧响应

• 特点：在新能源大规模发展的同时，增加储能和需求侧响应技术，解决日内调峰和电力平衡问题。
• 预测：新能源利用率随储能装机变化显著提升，储能利用小时数与储能装机量呈正相关。

3. 更大规模新能源+储能+电氢

• 特点：利用电氢技术应对日电量不足，降低电力保供压力，新增保供电源。
• 预测：新能源装机需达到最大负荷的3.5倍以上，储能达到最大负荷的100%，火电保留50%以上用于调节和托底支撑。

三、电力系统电碳协同技术

1. 碳排放测算

• 基础边界条件：基于电力大数据和电-碳计算模型，开展碳排放测算，实现全国及分地区、分行业的月度碳排放计算、监测与分析。
• 平台建设：国家电网公司建设的全国碳排放监测分析服务平台已通过国家发改委验收，测算偏差率控制在5%以内。

2. 电力碳评估试验能力建设

• 目标：建立科学合理的碳评估体系，实现“未来态”规划、“现在态”监测、“多场景”降碳。
• 平台：国家电网公司新型电力系统碳评估实验室，支撑新型电力系统建设全过程的碳评估。

3. 绿色供应链建设

• 措施：将碳减排约束纳入电力系统建设，推动绿色低碳化，控制碳排放。

4. 电力低碳标准化工作

• 标准体系：形成涵盖6个技术方向、20+2个标准系列的电力低碳技术标准体系框架。

四、新能源并网挑战与措施

1. 挑战

• 高效消纳：新能源波动性和随机性影响功率平衡能力。
• 安全运行：新能源发电设备抗扰性弱，易引发电网安全问题。
• 极端天气影响：如澳大利亚、美国加州、英国、新疆等地的停电事故，显示新能源对极端天气的敏感性。

2. 措施

• 预测技术提升：采用深度学习等人工智能技术，提高预测精度和时长至10天，预测精度提升至97%。
• 平台建设：建设数值天气预报系统、张北试验检测基地、海上风电试验基地、数模混合新能源发电实时仿真平台等，提升新能源并网能力。

五、结语

• 碳减排策略：宜“先慢后快”，CCUS技术对煤电去留和低碳转型路径影响深远。
• 新能源发展：新能源成本下降有利于加快低碳转型，但需关注系统安全和消纳压力。
• 建议：加强科研攻关、装备研发、工程示范和标准编制，支撑新型电力系统构建，保障电力安全可靠供应和新能源高效利用，助力实现双碳战略目标。