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舒印彪院士:以科技创新支撑新型电力系统的构建
作者:高科技与产业化 发表时间:2024年05月28日
 

近日,2023年中国电机工程学会年会在南京召开。年会自2002年设立以来已成功举办了21届,是我国能源与电力领域最具影响力的年度学术盛会。中国工程院院士、中国电机工程学会理事长、国际电工委员会(IEC)第36届主席舒印彪在大会报告中表示,构建新型电力系统是一项关系全局性、复杂性的系统工程,能源体系、技术体系、产业体系、管理体系和标准体系都将发生根本性的变革。



舒印彪


「中国新型电力系统发展成效显著」

目前,共同应对气候挑战,实现绿色低碳发展已经成为全球的广泛共识。《联合国气候变化框架公约》第28次契约方大会(即 COP28)已在阿联酋迪拜召开,大会以务实推动全球向绿色、低碳气候韧性社会的公众转型为目标,积极推进全球碳减排计划,应对气候变化的共同挑战。中美两国也于20231115日发布《关于加强合作应对气候危机的阳光之乡声明》,提出争取到2030年全球可再生能源装机增至目前的3倍。


作为实现“双碳”目标的枢纽平台,党中央高度重视新型电力系统的建设。20213月,中央财经委第九次会议提出了“构建新型电气系统”这一重大命题。今年7月,中央深改委第二次会议进一步指出,要加快构建清洁低碳、安全充裕、经济高效、供需协同、灵活智能的新型电力系统,更好推动能源生产和消费革命,保障能源安全。


对此,舒印彪在报告中指出,这明确了新型电力系统发展的指导方针。当前,我国电力系统的创新发展取得显著成效。在“四个革命、一个合作”能源安全新战略的指引下,特别是“双碳”目标提出之后,我国电力系统的绿色低碳转型步伐明显加快,已建成世界规模最大的清洁电力供应体系,能源结构、电源结构也得到持续优化。


截至202310月,我国发电总装机达28.1亿千瓦,非化石能源装机达到了50.9%,高于世界平均水平4.7个百分点。过去10年间,我国非化石能源消费比重从9.7%提高到17.5%,增幅是世界同期水平的2.1倍,新能源产业得到快速发展。新能源已成为第二大电源,风电、光伏装机达9.4亿千瓦,约占全球的1/3


舒印彪表示,2022年我国新能源占新增发电装机的比重达68%,占新增发电量的比重达到76%。“在太阳能发电装机中,分布式光伏占比超过40%,有些省份如河南省装机容量已经达到1亿千瓦。我国新能源利用率连续4年超过97%,弃风、弃光的现象得到了极大的解决。”


同时,我国电网安全水平和资源优化配置能力显著提升,全国形成大电网的互联格局,建成以超特高压为骨干网架,各级电网协调发展的全国联网格局。投运跨省区特高压输电通道37条,支撑西南地区建成8个千万千瓦级的水电基地, “三北”地区建成16个千万千瓦级的新能源基地,年输送电量超过6000亿千瓦时,其中70% 都是清洁能源,有力地促进了西部清洁能源的开发和东西部的协调发展。


电网也保持着长期的安全稳定运行,电网抵御重大自然灾害和事故风险的能力显著增强,安全性、经济性运行水平得到极大提升,我国30多年来没有发生大面积停电事故,而同期国际上发生大停电事故超过130起。我国电价也保持相对较低水平,舒印彪指出,这背后是强大的电力科技的创新能力,先进装备制造能力和我国体制优势,为经济社会发展和民生改善提供了重要支撑。


全社会电气化率达到较高水平,大力实施以电代煤、以电代油、以电代气,电能占终端能源的消费比重达27%,超过OECD国家平均水平5个百分点。重点提升工业、建筑、交通等领域的电气化水平,工业、建筑电气化率分别达到26%40%,电动汽车产销量连续8年保持世界第一。目前,新能源汽车保有量超过1800万辆,还积极发展了轨道交通、电动船舶,推进矿山机械电气化。


电力装备创新成果丰硕,水电、核电领跑世界。我国已经投产全球最大的单机容量百万千瓦的水电机组,积极推广国产第三代压水堆核电技术,加快第四代高温气冷堆技术的研发。风光产业研发制造能力也达到世界领先水平。近10年,我国陆上风电和光伏发电成本分别下降60%82%;风电形成完整的产业链,陆上风电、海上风电最大并网单机容量已经达到7兆瓦和16兆瓦。


「把握指导方针与科学技术规律」

舒印彪指出,要把握构建新型电力系统的重大原则和科学技术规律。当前我国二氧化碳排放总量为120亿吨左右,能源活动的碳排放占比达到88%,其中电力行业的碳排放在能源碳排放中占比达到了43%,实现“双碳”目标根本上要大力推进能源转型,打造清洁低碳、安全高效的新型能源体系,构建新型电力系统。


他指出,首先必须把握好新型电力系统建设的20字指导方针——即今年7月中央全面深化改革委员会第二次会议定调的新型电力系统“清洁低碳、安全充裕、经济高效、供需协同、灵活智能”。


“第二,要把握好新型电力系统构建的科学技术规律。在‘双碳’目标指引下,以电为中心、以新型电力系统为平台,实现能源生产侧清洁替代和能源消费侧电能替代,建设高度电气化社会,充分认识电力需求刚性增长和负荷的变化规律。”舒印彪指出,全社会用电量预计将由目前的8.6万亿千瓦时,增长到2060年的16~18万亿千瓦时,“在此过程中,电力系统保持实时连续可靠供电的技术要求当然是不变的。随着化石能源逐步被新能源替代,电力系统的物理形态、动态特性和安全稳定机理也都将发生深刻改变,这就要求我们要从基本的理论、控制原理、分析方法上要进行系统研究,深化对新型电力系统随机规划、安全稳定分析、协同控制等理论方法的认知和创新。”


未来,中国电力系统仍然面临着电力电量的实时平衡问题、安全稳定问题、极端天气对电力系统安全影响、网络攻击、强电磁脉冲与产业链、供应链等安全问题。


「加强新型电气系统理论研究和技术创新」

目前,我国电力工业已经形成巨大的市场规模,拥有深厚的技术产业基础和具有中国特色的体制机制优势。舒印彪指出,构建新型电力系统是一项关系全局性、复杂性的系统工程,能源体系、技术体系、产业体系、管理体系和标准体系都将发生根本性的变革。“聚焦国家战略需求,聚合创新要素,整合创新资源,发挥‘四大’优势,中国新型电力系统技术必将成为全球能源电力科技创新高地。”


他指出,首先要加强新型电力系统规划,完善供需平衡新的设计方法 ;发挥好电网资源配置平台作用,提高电网互联互通、互济互调的能力,依托大电网,实现时间、空间上的负荷互补,全时间尺度保障电力系统可靠性和充裕性,提高配电网接纳新能源和多元负荷的能力。

二是要提高新型电力系统安全智能控制水平。电网运行控制要实现智能化,加强新型电力系统稳定机理研究;建立主动防御体系,巩固完善好“三道防线”,加强构网型风电、光伏发电、储能等装备研究和推广应用,增强故障主动防御能力。


三是推进关键技术装备的创新突破。舒印彪指出,在清洁发电技术方面,要发展“沙戈荒”大基地安全可靠送出,研发耐风沙新能源技术装备、高效光热发电、新能源智慧运维、海上风电平台轻量化等关键技术装备。在电网技术方面,要发展特高压、柔性输电、直流电网等先进输电技术,以及主动配电网、直流配电网、智能柔性配电等技术。


发展储能氢能技术,推动电化学储能、压缩空气储能、飞轮重力储能等向大容量、高效率、灵活化方向发展,特别是要发展氢储能等长时储能技术。在碳普及技术,推广应用CCVSBECCS等技术,要重点突破溶剂材料普及工艺流程等技术,推进大规模二氧化碳驱油、封存和化工应用。


四是打造数字化、智能化的电力系统。基于大数据、云计算、物联网、5G、人工智能等技术,实现电力基础设施信息的联通、生产、传输、存储、消费各环节的全面感知、智能互动。同时,加强数字孪生、区块链、传感器、物联网等技术在电力系统的应用,探索建立电力系统大模型,提高对新型电力系统运行态势的实时感知和分析控制能力。


五是加强标准与市场体系建设。舒印彪指出:“标准是连接科技创新和产业发展的桥梁,中国标准化发展起步相对较晚,与发达国家相比制定国际标准数量就更少。我国主要是采用国外制定的国际标准,随着我国新型电力系统的加快发展,也凸显出标准滞后技术产业发展,协同性不强,适应性不足,国际化水平不高等问题,要加强新型电力系统标准体系建设,研制关键共性技术标准,通过标准促进科技成果转化和加速推广应用。”积极应对欧盟碳边境调节机制,完善碳排放核查核算制度,建立产品全生命周期碳足迹标准,搭建电力产品碳足迹数据平台,推动碳足迹绿电、绿证标准互认与检测认证互通;发挥市场配置资源的决定性作用。加快推进全国统一电力市场建设,健全辅助服务、容量补偿等机制,提升电动汽车可中断负荷等需求侧响应能力,加强电力市场与碳市场的耦合联动。


六是着力保障产业链供应链安全,增强矿产资源保障能力,围绕锂、钴、镍、锰,高纯石英砂等关键原料,完善资源管理政策,探索不同技术路线和原料的替代技术,减少对稀缺矿物的依赖,提升电力产业链、供应链韧性,提高电力工控芯片、基础软件和元器件的自主可控水平,建立重点资源循环利用体系,推动电池批次利用与回收再利用,光伏组件和风机设备回收再利用等技术。

(本文未经报告人审核)

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