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中国电业与能源:新型电力系统构建方法论研究
来源: | 作者:烽睿科技 | 发布时间: 2023-07-20 | 285 次浏览 | 分享到:

新型电力系统构建方法论研究

国家电网有限公司董事长、党组书记 辛保安
能源是人类文明进步的基础和动力,攸关国计民生和国家安全,关系人类生存和发展。习近平总书记在党的二十大报告中明确指出,“推动经济社会发展绿色化、低碳化是实现高质量发展的关键环节”“积极稳妥推进碳达峰碳中和。深入推进能源革命,加快规划建设新型能源体系”。“双碳”目标下,构建新型电力系统是建设新型能源体系的关键内容和重要载体,是极具挑战性、开创性的系统工程。
当前,高质量统筹能源安全、能源公平和环境可持续三方关系至关重要,这要求经济发展、能源结构以及能源消费方式作出深刻调整。在能源安全方面,随着新能源大规模快速发展,电力电量平衡、系统运行稳定、电力调控管理、关键矿物原料的供应保障等将面临新的挑战;在能源公平方面,新能源大规模开发、煤炭清洁高效利用、碳捕集与利用等降碳措施将推动电力供应成本上升,如何疏导成本并拓展价值提升空间至关重要;在环境可持续方面,我国实现“双碳”目标时间紧、难度大,新能源大规模开发利用受区域环境承载力的限制,能源电力行业愈发成为国家绿色低碳循环发展经济体系的关键组成。构建新型电力系统是推动实现安全、经济、低碳三者相互制约下能源电力高质量发展的关键。

新型电力系统是一个涉及全社会各环节的开放的复杂巨系统,其构建需要统筹发展与安全,保障电力持续可靠供应,保障电网安全稳定运行,促进新能源高效消纳。构建新型电力系统要以服务国家“双碳”目标为根本遵循,准确认识电力系统发展的逻辑和规律,明确新型电力系统“是什么”“怎么建”等关键难点,形成新型电力系统构建的方法论。

01

深刻认识新型电力系统的

五大定位、五大内涵、五大特征


面向百年未有之大变局,新型电力系统要在经济社会发展中锚定五大定位。新型电力系统是推进中国式现代化的基础保障、保障国家能源安全的必然选择、推进碳达峰碳中和的支撑平台、服务构建新发展格局的重要动力、实现能源高质量发展的有机载体。
坚持立足新发展阶段、贯彻新发展理念、服务构建新发展格局,新型电力系统五大内涵逐步清晰。统筹国家能源安全、绿色低碳转型和经济社会高质量发展,需要新型电力系统全环节发力,重点在电源构成、电网形态、负荷特性、技术基础、运行特性等领域主动实现转变。具体来说,电源构成由以化石能源发电为主导,向大规模可再生能源发电转变;电网形态由“输配用”单向逐级输电网络向多元双向混合层次结构网络转变;负荷特性由刚性、消费型向柔性、产消型转变;技术基础由支撑机械电磁系统向支撑机电/半导体混合系统转变;运行特性由“源随荷动”单向计划调控向“源网荷储”多元协同互动转变。

新型电力系统是新型能源体系的重要载体,具备清洁低碳、安全可控、灵活高效、智能友好、开放互动五大特征。新型电力系统是以交流同步运行机制为基础,以大规模高比例可再生能源发电为依托,以常规能源发电为重要组成,以坚强智能电网为平台,源网荷储协同互动和多能互补为重要支撑手段,深度融合低碳能源技术、先进信息通信技术与控制技术,实现电源侧高比例可再生能源广泛接入、电网侧资源安全高效灵活配置、负荷侧多元负荷需求充分满足,适应未来能源体系变革、经济社会发展,与自然环境相协调的电力系统。

02

深刻把握新型电力系统的构建逻辑


基于新型电力系统的定位、内涵和特征,新型电力系统构建应以“十个坚持”为基本原则。具体来说,新型电力系统构建要以坚持党的领导加强党的建设、坚持推动绿色发展能源革命、坚持科技自立自强、坚持统筹好发展和安全、坚持统筹好保供和转型、坚持促进产业协同、坚持服务大局、坚持守正创新、坚持问题导向、坚持系统观念的“十个坚持”为基本原则,紧跟时代步伐、顺应实践发展,做到统筹兼顾、全面推进、突出重点、精准发力。
新型电力系统构建应遵循历史逻辑、现实逻辑、发展逻辑等三大逻辑,在夯实新型电力系统构建的优势基础上,解决当前重大理论和实践问题,从而实现服务新型能源体系建设和我国社会主义现代化强国建设的宏观愿景。
在历史逻辑方面,新型电力系统构建要立足我国能源领域的突出优势,夯实新型电力系统的基础条件。党的十八大以来,我国坚定不移推进能源革命,能源清洁低碳转型取得历史性成就,能源高质量发展迈出了坚实步伐。总体上看,新型电力系统构建的优势基础主要有4个方面:党的领导与中国特色社会主义制度优势,完备的电力工业体系优势,超大规模市场优势,经济社会发展多元化大纵深优势。
在现实逻辑方面,新型电力系统构建要明确能源转型与高质量发展的新特征和新需求,统筹好全局与局部、当前和长远、国内和国际,以及市场、政策等相互间的关系。总体上看,围绕继续深入推动“四个革命、一个合作”能源安全新战略的主线,需要关注的重大理论和实践问题主要体现在以下5个方面:尽快探索更加集约高效的用能方式,控制能源消费总量,抑制不合理能源消费;持续提升能源安全供给能力,建立覆盖战略性资源安全供给、产供储销体系可靠运行、安全风险管控和应急保障能力有效协同的全方位能源供给体系;通过推动构建能源领域重大科技创新范式,统筹好新型电力系统产业打造经济增长新动能的重要作用和提高产业链安全保障能力的重要目标;坚持在能源电力领域深化改革,处理好宏观调控、市场和法治的关系;以电力行业为切入点提高国际能源合作水平。

在发展逻辑方面,着眼未来,要以构建新型电力系统服务建设新型能源体系,以电力系统支撑能源在我国经济社会发展中作用的发挥。新型电力系统是新型能源体系的关键组成部分,新型电力系统构建是以电力系统支撑能源在我国经济社会发展中发挥作用的重要途径。从新型能源体系的内涵和要求来看,新型能源体系建设的出发点和落脚点仍是能源安全问题。新型能源体系建设的第一驱动力是重大科技创新。新型能源体系建设的强劲动力是产业创新和商业模式创新。新型能源体系建设的核心要义是能源治理体系和治理能力现代化。新型能源体系建设的重要途径是提高国际能源合作水平。

03

加快构建新型电力系统创新体系


近年来,我国已经基本形成了政府、企业、科研院所及高校,技术创新支撑服务体系四角相倚的国家创新体系。党的二十大报告强调“坚持创新在我国现代化建设全局中的核心地位”。国家科技创新体系既包含具有创新主体、创新活动、创新要素等“硬”条件的创新能力体系,也包括体现促进创新的体制机制、创新文化、创新生态等“软”环境的制度体系。在涉及国家安全和国家战略的重要领域,更加需要在研判技术发展趋势的基础上,健全新型举国体制,打破资源、技术、人才等要素的瓶颈和制约,增强创新体系整体效能,提升体系化能力并全面推动各类主体集中攻关的创新突破。
新型电力系统是国家现代化重大工程和破解经济、能源和环境协同发展瓶颈的重要聚焦点,需要结合外部环境的重大变化,统筹全面建成社会主义现代化强国目标对经济、能源和环境提出的新要求,依托国家创新体系,推动形成新型举国体制下具有普适意义的创新组织体系范式。新型电力系统构建的方法论即遵循“宏观形势研判—能源发展实际—驱动体系打造”的总体思路,在对当前形势研判基础上,立足我国能源发展实际,形成包含理论创新、形态创新、技术创新、产业创新、组织创新五大维度的创新体系,推动新型电力系统构建并服务新型能源体系建设。
在理论创新维度,要以凝聚发展共识为引领,创新能源电力基础理论体系,推动我国基础科学研究组织化融通化,推动多学科与新型电力系统交叉融合创新。具体来说,推动全社会层面凝聚共识,形成对新型电力系统构建过程中阶段性主要矛盾和解决途径的基本认识;开展新型电力系统基础理论研究,建立“安全—经济—低碳”三元均衡约束下的电力系统构建与运行理论体系;创新能源电力领域科学研究方向,强化跨学科、大交叉、深融合,推动新型电力系统软技术体系在理论和实践的辩证发展中不断完善。
在形态创新维度,要在认识能源系统形态演化特点的基础上,研判源网荷储形态创新趋势,发挥电网作用,以新型电力系统引领现代能源系统转型升级与新型能源体系建设。具体来说,创新构建能源系统形态演化机理和认知,形成推动能源系统形态扩展重塑的标准范式;以电网引领能源系统形态转型升级,发挥电网在实现大能源体系多维度统筹中的重要作用;以电网包容性进一步推动大能源系统向经济系统延伸,推动大能源系统向更加安全、高效、经济方向迈进。
在技术创新维度,要遵循系统观念和技术规律,全面推进新型电力系统技术创新体系建设,提升能源领域技术创新能力。具体来说,构建包含基础性、紧迫性、前瞻性和颠覆性四类重大科技创新技术的新型电力系统技术创新体系;充分发挥知识产权和标准的战略引领作用,建立新型电力系统知识产权与技术标准支撑体系;推动相关重大科技基础设施和平台建设,构建资源集聚、优势互补、合作共赢的协同创新机制。
在产业创新维度,要全景式认识新型电力系统产业发展趋势,识别基础产业、数字产业、新兴产业等不同类别的电力产业在价值形态、协同模式和空间布局上的新特征新趋势,实现新型电力系统产业链高质量发展,创新打造能源产业生态圈。具体来说,刻画新型电力系统产业全景,动态研判新型用能市场和业态;立足新型电力系统产业价值创造模式,以点带面推动业态创新;创新产业投融资方式,促进金融与电力实体产业良性循环;创新企业发展模式和产业引领方式;在国内形成产业转移新模式,在国际上形成全球资源配置和市场格局。

在组织创新维度,要以畅通和推动传统与新兴生产要素聚合为核心,牵引构建行业大平台组织模式,以市场、机制、平台建设全面提升能源领域资源配置能力和管理效能。具体来说,明确传统和新兴要素定位,推动多要素聚合;加强新型电力系统的市场协同;推动新型电力系统的机制优化;依托新型电力系统技术创新联盟,强化其在凝聚各方共识、推动各要素优化组合、努力抢占能源电力科技制高点的重要作用。

04

深化新型电力系统研究与实践



构建新型电力系统涉及领域多、影响范围广,是一场战略性、革命性、全局性变革。下一步,结合中国式现代化发展目标与新型能源体系建设要求,瞄准新型电力系统基础理论、核心技术、关键装备、前沿领域,应在以下方面开展探索、研究与实践。

一是坚持系统思维开展能源转型研究。在电源侧,攻克新能源发电主动支撑技术,提升新能源组网能力和煤炭清洁化利用水平。在电网侧,提升大电网仿真和先进输电技术,全力支撑沙漠戈壁荒漠大型风光电基地大规模开发、高水平外送。在负荷侧,突破多能转换利用、节能降碳等技术,助力实现能源消费的电气化、高效化、减量化。

二是深化电力保供形势分析与技术创新。坚持统筹发展与安全,研判不同发展阶段下影响因素,融合应用“大云物移智链”技术,加快电力系统安全稳定控制关键技术研发,尽快在煤电与新能源发电协调优化调度、需求侧资源互动响应、源网荷储协同联动、电氢碳融合等方面取得突破,持续提升系统灵活调节能力、安全承载能力、应急保供能力。
三是推动电力创新链产业链融合发展。围绕新型储能、电碳协同等重大技术创新方向,加快新兴产业布局和培育。贯通技术研发、标准互认、成果转化、装备制造的创新链条,推动新业务、新模式、新业态蓬勃发展。强化“产学研用”深度融合,促进创新成果应用,加快研制新型电力系统首台首套技术装备,推动形成世界一流的现代产业集群。
四是深入研究新型电力系统发展路线图。结合能源配置日趋平台化、能源生产加速清洁化、能源消费高度电气化、能源科技创新融合化、能源业态持续数字化等重要发展趋势,充分发挥新型电力系统技术创新联盟的平台、桥梁、纽带作用,采用理论与实证相结合的方法,分析新型电力系统演化的关键节点、形态和特征,展望未来发展情景。
来源:中国电业与能源

—【 THE END 】—

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