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2024 07/10

潘秋杏

来源:南网50Hz

周孝信:构建新型能源体系要攻克技术难题,也要打破管理机制障碍

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摘要:南方电网公司在科技创新上,尤其在数字化方面表现突出。建议强化数据共享与协同,深度融合数字化技术与业务,加大创新人才培养与引进,促进科技成果转化,加强国际合作。通过这些措施,提升电网规划、建设、运营管理的智能化水平,增强电网可靠性和安全性,推动公司在全球能源转型中高质量发展。

中国科学院院士 中国电力科学研究院名誉院长 周孝信探讨能源电力行业,作为支撑实现中国式现代化的关键领域所面临的新机遇、新挑战。

南网50Hz:风电光伏已成为我国新增电源装机的主体。随着风电光伏渗透率不断提升,可以通过什么方式来应对风光发电的波动性和不稳定性?

周孝信:风电、光伏受天气变化影响大,这就要对天气变化进行准确预测,适时分析其对未来风电、光伏发电的影响。特别是要做好灾害性天气预测预报。

应对风光的波动性和不稳定性需要大量灵活性资源。在非化石能源占比不高的当下,化石能源依然发挥着灵活性调节的支撑作用。煤电通过灵活性改造已具备一定的调节能力,天然气发电也具备灵活性,配合常规水电、抽水蓄能和新型储能的加快发展,可以满足当前和之后一段时间电网运行的需要。我们的研究表明,在实现“双碳”目标的推动下,未来我国以风电光伏为主的可再生能源消费在电力消费中的比重可能高达80%以上,仅依靠少量煤电和天然气发电、常规水电和抽水蓄能、各种新型储能等措施,已无法满足电力系统运行必需的灵活性需求。一种办法是对存量燃煤电厂进行改造,逐渐增加绿色燃料的比例,如生物质燃料、绿氢及绿氢制成的绿氨等,在提供绿色电力的同时,对电网运行提供灵活性。绿氢燃气发电也是一种可行的办法,其机组的快速启停可为电网提供更强的灵活调节能力。

近年来极端气候事件频发,导致国内外一些地区电力供应发生中断,这就要求电力系统事故发生后能够快速恢复正常运行,使电网具有较强的韧性。在电网规划层面,需要以比较大的区域电网为基础来规划主网,比如以大区或省级电网,或者以京津冀、长三角、粤港澳大湾区等国家级经济区电网为基础,在区域内建立比较坚强的超特高压电力主干网络,在此基础上,基于“余缺互济、应急互备”的原则建设区域电网之间的电力交换能力,避免电网连锁故障的大范围蔓延。在区域内部,统筹规划好外来电、本地骨干电源,部署好储能等各类灵活性资源,布局完善的安全稳定措施,大力发展分布式新能源,建立多能互补的新型配电系统等。

针对大量电力电子设备接入电力系统带来的惯量下降、宽频振荡等稳定性相关问题,可以通过发展构网型控制技术来解决,包括构网型的装置、控制器及控制方法等,使各类新能源发电和新型储能等接入交流电网的电力电子装置基本上具备同步发电机的功能和特性,与传统水电、火电、核电等同步电源一起,构成电力系统稳定性和可靠性的支撑力量。

南网50Hz:近年来,分布式光伏和风电、电动汽车及充电桩等新型主体大规模接入对电网发展带来了哪些挑战?电网企业应如何应对?

周孝信:这种情况下,配电网应该受到特别关注,要兼顾绿色发展和用能需求,在发生故障的情况下还能保证最基本的能源电力供应。

我曾经提出过在城乡配电网中逐步形成综合能源产消单元(IECU)的设想,如供电台区或者几个相邻的台区、高技术开发园区等条件具备的都可以作为这样的IECU单元。IECU内部采取能源电力需求生产自治管理的模式,各单元之间可通过柔性连接,实现互通有无。IECU既可以作为电网调度的基本单元,也可以是电力市场的基本单元,通过采用数字化、智能化技术,与大电网形成良性互动,为电力系统提供灵活性、韧性资源。对此设想的实现,既需要攻克技术难题,也要打破管理机制存在的障碍。

南网50Hz:在提出碳中和承诺成为全球趋势的背景下,碳排放日益受到关注。在您看来,目前碳排放追踪溯源存在哪些困难?电力行业特别是电网企业能发挥怎样的作用?

周孝信:各种来源的电进入到电网后,混合在一起,要准确定量区分和追溯含碳电力的来源是一个困难的问题。国内外对此进行了大量研究。清华大学康重庆教授团队研究建立的碳流分析理论和电力系统碳排放追踪系统,为低碳调度运行、碳交易等工作提供了基础。

电力系统由多元主体构成,电网作为连接能源电力生产和消费的平台,在确保电力系统安全稳定运行的同时,要配合整个电力系统的碳排放跟踪,统筹管理输配电、不同主体的碳排放等。

南网50Hz:您认为在推进新型能源体系建设的过程中,新出现的人工智能等技术会对能源电力领域的科技创新带来怎样的影响?

周孝信:人工智能在能源电力系统中的应用已成为现代能源行业的重要趋势,人工智能将逐渐成为能源电力系统规划设计、调度运行、设备管理以及装备设计和材料筛选等业务管理和优化的重要工具。

人工智能的发展需要大量数据支撑,从电力专业领域内部看,设备部门有设备的数据、运行部门有运行的数据,从外部来看,还有环境和气象数据等,需要不同领域各部门数据的共享来支撑电力领域人工智能的发展。

南网50Hz:在您印象中,南方电网公司在科技创新方面最突出的特点是什么?对于未来推进高质量发展,您有何建议?

周孝信:在我看来,南方电网在数字化方面是做得最突出的。高质量发展既需要有最先进的技术,也需要有最先进的管理。比如在数据共享方面,就需要有先进的管理机制来协调,基于共享的思维,才能促进新质生产力的发展。

此外,不应仅局限于自身行业的专业领域,要考虑到整个能源系统的发展,发挥不同专业领域的优势,跨界合作、优势互补,这样才能使构建新型能源体系的步伐迈得更好更快。


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