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中国科学院院士周孝信:以数字化推动源网荷储协调发展

日期:2021-05-18    来源:南方电网报  作者:宿雪晶 陈细英 田凌

国际太阳能光伏网

2021
05/18
09:55
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关键词: 周孝信 源网荷储 新能源电力

“以新能源为主体的新型电力系统,它比我原来提出的新一代电力系统要求更高。”5月14日,中国科学院院士周孝信在江苏家中接受南网传媒记者采访,就新能源发展、数字化技术等分享观点。他表示,南方电网公司发布的《南方电网公司建设新型电力系统行动方案(2021-2030年)白皮书》,为数字化与新型电力系统的紧密结合提供了一体化的行动方案,具有南方电网的特点,建议以数字化推动源网荷储协调发展,加强先进储能技术研发,创建新型电力系统的理论和技术体系,助力“双碳”目标实现。

新型电力系统是能源电力可持续发展的大方向

记者:您在几年前提出的“新一代电力系统”,与“以新能源为主体的新型电力系统”有不少共通之处,请问电力系统发展经过了哪些阶段?目前呈现出什么特点?

周孝信:2013年我在《中国电机工程学报》上发表文章提出了“三代电网”的概念。第一代电网,指20世纪前50年,低电压、小机组、小电网为主的电力系统发展初级阶段。随着第二次世界大战结束后全球经济恢复和新中国成立,尤其是中国改革开放以来,经济发展对电力的需求急速增加,电网和相关技术的发展发生巨大变化,大电网、大机组、超/特高压交直流输电组成了第二代电力系统的大格局,但第二代电力系统的电源结构主要基于化石能源,面对其进一步发展对环境的严重污染和日益严重的全球气候变化的危机,这种模式难以持续。第三代电网即新一代电力系统,始于本世纪初期,是以可再生能源和低碳清洁能源发电为主,是大机组和中小机组相结合,大电网和中小电网以及微电网并存的新时代,是可持续的能源电力发展新模式。

对于新一代电力系统,我从技术上概括了它的四个主要特征:高比例可再生能源电力系统、高比例电力电子装备电力系统、多能互补综合能源电力系统、信息物理融合的智慧能源电力系统。现在看来,这些特征与新型电力系统有不少共通之处,而新型电力系统是以新能源为主体,要求更高。在碳达峰、碳中和大背景下,加快构建以新能源为主体的新型电力系统,具有很大的挑战性,但这是人类利用能源电力可持续发展的大方向。

制氢储能是新型电力系统应对中长周期能源电力波动确保供应安全的重要保障

记者:以新能源为主体是新型电力系统最为显著的特征,如何应对大规模新能源接入给电网带来的影响?

周孝信:面对新一代电力系统的构建,我提出了六类具有全局性影响的关键技术。其中三类是“安全高效低成本长寿命新型储能技术”、“清洁高效低成本氢能生产储运转化和应用技术”和“数字化、人工智能和能源互联网技术”。由于新能源发电波动性和间歇性强,大量接入电网会直接影响电力系统的安全稳定运行,这是需要全人类共同攻克的难题。储能则可以很好地平衡新能源的波动。我国自上世纪六十年代开始开发建设抽水蓄能电站,随着我国新兴能源的大规模开发利用,目前抽水蓄能电站的配置已由过去侧重于用电负荷中心逐步向能源基地、送出端和落地端等多方面发展。近年来以化学电池为主的新型储能装置在电力系统中快速发展,未来将与抽水蓄能电站一起成为应对新能源短周期波动性间歇性的主要措施;但对风电光伏发电等受异常天气变化影响的中长周期功率和能量波动来看,清洁制氢和储氢将是最为经济有效的方式,即利用可再生能源制氢,将随时变化不可控的清洁电力转化为可储存、便于运输的绿色液体气体燃料和化工原料,这既是对可再生能源的充分利用,又能通过储氢和氢转化产品(甲烷、甲醇等)成为应对新能源中长周期波动的备用清洁能量来源,还可以在电网运行中通过调节电解水装置等给电网带来新的灵活性调节手段。从这个意义上看,制氢、储氢和用氢,应该是未来新型电力系统的重要组成部分。当前,我们要充分利用新能源占比逐步提高过程的时间窗口,进一步研发制氢储氢和氢转化技术,提高效率,降低成本,为未来新型电力系统的安全可靠稳定运行做好充分准备。

数字化推动源网荷储协调发展

记者:建设新型电力系统刻不容缓,南方电网公司在近期发布了《数字电网推动构建以新能源为主体的新型电力系统白皮书》《建设新型电力系统行动方案(2021-2030年)白皮书》,请问您对此有什么建议?

周孝信:这两本新的《白皮书》将数字化和新型电力系统结合得非常紧密,从概念理念到目标任务,提供了一体化的行动方案,都具有南方电网的特点。

数字化改革不是为了数字化而数字化,是为了解决电网、电力系统存在的问题。特别是当新能源的比例越来越高时,需要充分运用数字化、信息化手段来推动源网荷储协调发展,以应对新能源发电出力的波动性、间歇性,以及新型电力系统规划设计、调度运行、保护控制等方面的一系列难题。其中,数据的实时性、可靠性和完整性是应用的前提。为此,我们要加强基础理论研究,攻克关键技术,创建新型电力系统的理论和技术体系,为实现可持续发展作出能源电力行业应有的贡献。

记者:在建设新型电力系统的实施过程中,您认为还需考虑哪些方面?

周孝信:一是增强新型电力系统的韧性。电网的韧性,是指能够全面、快速、准确感知电网运行态势,协同电网内外部资源,对各类扰动做出主动预判与积极准备,主动防御,快速恢复重要负荷和电网正常运行的能力。增强电网的韧性,也是电网数字化要解决的重要问题。在构建新型电力系统的过程中,要高度重视解决可能遇到的各种各样自然灾害影响,或是一些无法预估的运行风险,将其纳入构建新型电力系统的规划设计和研发工作中。

二是协同发展。南方电网供电区域内既有经济发展比肩世界一流湾区的粤港澳大湾区,也有自然条件恶劣的西部欠发达地区。如何带动薄弱环节同频共振,因地制宜建设促进欠发达地区发展的新型电力系统,让所有人共享构建新型电力系统的发展成果,也是我们要密切关注的。

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