新型电力系统及“双碳”背景下电网规划策略研究

新型电力系统及“双碳”背景下电网规划策略研究

田雨

国网雄安新区供电公司  河北雄安新区  071600

摘要：近年来，全球多个国家已经相继提出了碳达峰、碳中和的气候控制目标，并将其提升为国家战略。在电力系统中接入新能源发电单元、在配电终端提高新能源发电所占比重是实现“双碳”背景下节能减排的的重要保证，由此便可以预见到电力系统会逐步实现从高碳电力系统向低碳电力系统、甚至零碳电力系统的转变。新型电力系统的规划需重点考虑高比例新能源并网带来的影响系统稳定性的因素，在电网规划中要充分考虑碳排放机理、碳水平表征等因素，为我国电力系统向低碳化、清洁化转型提供指导意见。

关键字：新型电力系统；“双碳”背景；电网规划；策略

1新型电力系统技术特点

新型电力系统是以承载实现碳达峰碳中和，贯彻新发展理念、构建新发展格局、推动高质量发展的内在要求为前提，以满足经济社会发展电力需求为首要目标，以最大化消纳新能源为主要任务，以坚强智能电网为枢纽平台，以源网荷储互动与多能互补为支撑，具有清洁低碳、安全可控、灵活高效、智能友好、开放互动基本特征的电力系统。新型电力系统的概念中已经明确了新能源的重要性，可以从发电侧、电网侧、负荷侧三个角度来描述新型电力系统的技术特点。

（１）发电侧：新能源发电已经从原先的补充性发电，转变为主体性发电，呈现出高占比、高质量、市场化的特点，但是新能源发电大规模接入后导致的稳定性问题，成为制约其进一步发展的重要原因；火力发电机组在充分利用低碳技术的同时，将更多发挥调节等辅助性功能。（２）电网侧：新能源发电的大规模接入以及柔性输电技术的广泛应用使得电力系统电力电子化的属性越发显著，电力系统的动态特性发生显著变化。由于新能源发电以分布式方式接入电力系统，原有的集中式电力系统已经不适用了，电力系统逐步向分布式、扁平化的方向发展，电力系统的架构发生了革命性的变化。（３）负荷侧：新型电力系统具备接纳多种新型负荷和多元化储能单元的能力，能够对接入的负荷进行分类化的高效管理，负荷也参与到电力系统的管理中，实现资源的优化配置、高效利用，保证接入到新型电力系统中的各个单元能够充分发挥自身的作用。

2新型电力系统的建设现状

我国电网企业在推进能源和电能转换方面已积累了大量的经验。如在2020年末，为了加快新能源的消纳和并网，国家电网公司投入了2.4万亿元，以加快电力系统和清洁能源的改造。在电力系统建设方面，我国已经构建了容量为2.3×108kW的跨区域传输电网，在整个电力系统中，清洁能源电力占43%。在能源消费方面，实施了电动车充电系统的加速建设，民航机场、沿海和内陆港口的电化改造，电窑炉、电锅炉的应用等措施。在发电端清洁能源不断被取代的情况下，电力系统稳定机制日益复杂，资源稀缺等问题日益突出。在新能源消纳需求下，电力系统的安全可靠性、运行经济性仍然存在许多问题。目前，我国正致力于降低碳排放，为此需要建立新型电力系统，为实现“双碳”目标做出贡献。需要从能源供给多样化的角度，分析我国目前的能源供应状况，提出发展和优化能源结构时所面临问题的对策。在加速节能减排、治理大气污染的新形势下，我国正在积极探索建立多元化的清洁能源供应系统。除了推进新能源的应用和节能减排，电能消费的地位也日益凸显。在工业化生产中，常规的更换设备、优化燃料等方法已不能适应企业对碳减排的要求。要从根本上减少传统工业生产模式下的碳排放，就必须大力推进热电联产、碳捕获和储存等技术的大规模应用。在运输方面，运输工具的电气化改造是最有效的减少碳排放的方法；在建设方面，技术进步，如采用热泵等，可以强化建筑的节能改造，对减少碳排放也有重要作用。我国将在新能源发展的新形势下，把握新能源发展的机会，积极应对各种挑战，采取各种措施，加速能源供应侧清洁替代和能源消费侧清洁替代。

3新背景下电网规划策略

构建新型电力系统面临诸多挑战的同时，也应该抓住发展的机遇，实施电网科学规划。“十四五”期间是我国现代能源体系发展的快速期，科学规划构建新型电力系统，是保障国家能源转型的重要手段，是实现“双碳”目标的关键举措。新能源将逐步发展为主体电源，为了确保其可靠供应与充分消纳，应该以大规模开发利用新能源为出发点，坚持系统思维，重视问题导向与目标导向，通过技术创新与机制保障，重塑传统电力系统，保障新型电力系统的成功构建，推动能源体系绿色、低碳且高效发展。

电源侧规划。增强电源协调优化，提升供电灵活性。在现代能源体系的规划下，新能源将发生跨越式发展，对系统灵活性要求更高，可靠安全的能源供应需要储能技术、多能互补等多方面的支撑保障。一是提高新能源发电功率预测水平，完善并网标准，加强源网协调能力；二是加快煤电机组灵活性改造，优化传统机组深度调峰能力；三是规划储能技术在电源侧的推广应用，新型储能技术是构建新型电力系统的重要基础，发展电源侧储能，能够改善新能源出力特性，提高新能源的利用率；四是搭建多源互补的分布式供电网，提升电力供应能力。

电网侧规划。创新电网形态，推进能源优化配置。电网是连接电源侧与负荷侧的重要媒介，是能源输送与配置的核心平台。构建新型电力系统应该充分发挥电网的“桥梁”作用，促进新能源高效开发、合理配置和有效消纳。一是加快电网升级改造，提高智能化与数字化水平，推动形成多区域分布式微电网与大电网的协调联动，提升电网灵活性；二是加快建设靠近新能源聚集地以积极消纳新能源为主要目的的智能微电网，减少大规模长距离输电的不便与损耗，提高能源传输与配置效率；三是积极发展柔性直流输电技术，适应高比例新能源的集中接入，实现新能源电力的跨省区输送，提高全网新能源消纳能力；四是规划建设智能高效的调度体系，探索多源互补优化调度机制，充分满足源荷双方的多元化与个性化需求；五是优化电网侧储能布局，发挥其消纳新能源、削峰填谷、增强电网稳定性和应急供电等重要作用。

负荷侧规划。提升电力负荷弹性，积极响应负荷需求。在“双碳”目标的驱动下，多元化能源消费负荷结构大量涌现，为了满足负荷侧的更高要求，应该加强需求侧管理。一是充分挖掘负荷侧资源需求，整合分散响应资源，通过数字技术手段增强负荷侧响应能力，提升用户能效管理水平；二是持续扩大电力生产能力，负荷刚需的高速增长，催生新能源更快、更大规模的开发；三是开拓电力消费新模式，通过整合区域多型能源供应，搭建综合智慧能源系统，以满足多样的电力消费需求，推进新能源消费；四是加快负荷侧储能多元发展，开发多类型储能应用场景，提高用户供电可靠性；五是发挥市场的资源配置作用，完善源网荷储互联机制，构建全国统一电力市场。

结束语：构建新型电力系统对于我国的能源转型意义重大，有助于实现“双碳”目标。本文从新型电力系统的技术特点展开研究，对电源侧、电网侧、负荷侧的规划策略进行了深入的研究与分析。目前国内外对“双碳”背景下的新型电力系统电网规划尚处在起步研究阶段，需要不断的完善和发展。

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