新型电力系统与数字化转型

王聪生国家能源互联网产业与技术联盟能源数字化专委会2023.08.10 目录 向未来看转型 01 未来能源发展 人类将走向何方？ “碳中和”我国将在2060年实现 气候变化是全球面临的最严峻挑战之一。2016年，多国领导人共同签署《巴黎协定》，承诺采取行动遏制全球暖化。世界气象组织最新发布数据显示，2011—2020年是工业革命以来最热的10年，而2020年达到了峰值。随着气候变化加剧，全球各地将不断出现极端天气和自然灾害，造成巨大损失。因此，各国必须采取一致行动，才能保证人类的生存与发展。 2020年9月22日，国家主席习近平在第七十五届联合国大会一般性辩论上发表重要讲话。 落实“双碳战略”时间紧任务重 中国面临看更加陡哨的节能减排路径 中国国家主席习近平2020年9月在联合国第75届大会上对碳排放做出承诺，“中国二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和 ·21世纪中国经济快速崛起，但以工业主导的经济结构导致我国过度依赖化石能源，成为全球最大的温室气体排放国，近年来排放量占全球近30%目前中国碳排放量的增长已经放缓，2020年碳排放总量为142亿吨左右。其中主要碳排来源于电力与工业部门，累计占碳排放总量的80%左右 趋势：新能源将得到快速发展 2022年中国电机工程学会年会CSEEANNUALMEETING2022 ■碳中和阶段（2051~2060年）。仍将保留一定规模的火电，产生的碳排放通过负碳技术移除，实现零碳电力系统。到2060年，全社会用电量16万亿干瓦时，发电装机70亿干瓦，清洁能源装机超过60亿干瓦。 趋势：风电光伏已进入快车道 我国沿海主要省份“十四五”海上风电开发目标(万干瓦） 国家能源局：2023年上平年全社会用电量累计43076亿千瓦时 中国青年网中国青年网官方帐号 截至2023年上平年，全国可再生能原装机突破13亿瓦，达至13.22亿瓦，同比增长182%，历史性超过煤电，约占我国总装机的48.8%，其中，水电装机4.18亿干瓦，风电装机3.89亿干瓦，光伏发电装机4.7亿干瓦，生物质发电装机0.43亿千瓦。“更多> 新型电力系统 电力系统面临的问题与挑战 系统面临的挑战 电源结构变化 电网形态变化 调节能力不足电力供应保障难控制、故障防御难安全运行风险增大 风电、光伏增加间歇特性明显转动惯量降低电气距离增加 大电网资源配置微电网快速发展设备电力电子化 随机间歇电源多；快速调节电源少。 从不同视角看新型电力系统 发电视角：因地制宜，多能互补，以新能源为主体。 电网视角：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。摘自：全国电网运行与控制标准化技术委员会 跳出电力看新型电力系统 2021年3月15日召开的中央财经委员会第九次会议提出：要构建清洁低碳安全高效的能源体系，控制化石能源总量，着力提高利用效能，实施可再生能源替代行动，深化电力体制改革，构建以新能源为主体的新型电力系统。 03向未来看转型 数字化基础上新型电力系统 数字化：可识别、可测量、可联接、可计算、可控制转型：由源随荷动向源网荷储多元智能互动转变。 电力物联网平台支撑新能源发展 2023年6月，青海总装机规模4616万千瓦。其中，光伏1912万千瓦，风电971万千瓦，水电1262万千瓦火电396万千瓦，清洁能源装机规模4226万千瓦，占全网总装机规模比重超过九成。2023年上半年，青海发电量477.5亿干瓦时，清洁能源发电量389.1亿千瓦时，占比81.5%。 电力物联网平台的构成及功能 汇集地理信息、网格数据、数值天气预报、各区域风光资源和电网负荷及各场站发电量等数据。 平台可以实现统的运维调度，远程监控、故障诊断，实现智慧大脑+高效前端的运维模式。 发电企业可以对自己所属的电站进行集中的远程监控管理，并对光伏和风机构建组件拖拽式批量启停功能，提升遥控质效，推行“无人值班，少人值守”的运行模式。 电力物联网平台的应用及成效 接入源、网、荷侧各类设备共计214类，接入省内19家发电企业、各类电站197座，接入容量581万千瓦，累计接入数据超过67亿条，每日新增数据量超过80GB。45座新能源电站实现“无人值班、少人值守”模式，降低电站运维成本40%以上。集中监控系统软硬件资源利用率提高20%，能够支撑3000万个测点数据实时采集的应用场景和600座新能源电站。 软件定义电力的代表：虚拟电厂 电力负荷快速增长与电力设施可用土地资源受限之间的矛盾日益凸显，从可持续发展的角度考虑，电力供需互动技术的研发与应用势在必行。 ?2019年最高负荷连续4次创历史新高 。2019年7月中，深圳全市负荷（含深汕、蛇口）4次创新高，统调最高负荷19099.6MW，与2018年相比上升11.0%。 ·输配电设备重满载情况突出，部分区域供电容量不足 ·2019年最高负荷日，深圳重满载主变变低为96台，同比增加41%，10/20kV线路重满载线路330回，同比增长32%。·预计全市共有17个局部区域存在供电容量不足情况 城市土地资源受限，电力设施落地困难 ·2015～2018年期间，共有12座变电站新建项目，15个变电站折建项目，均对变电站用地提出需求 软件定义电力的代表：虚拟电厂 ·截至2018年5月，全市新能源汽车总规模14.2万辆（约占机动车总量4%），仅18个月之后，新能源汽车保有量增长至31万辆，据预测，至2025年，深圳全市新能源汽车总规模约为60万辆； ·电动汽车充电总负荷为1060MW，约占2019年最高负荷的5%。 深圳可控负荷资源主要包括空调负荷、电动汽车充电负荷、分布式电源与诸能3大类，其资源潜力评估结果为： 1）空调负荷 最高负荷日，空调负荷占比32.50%，可调度容量约为618万干瓦。 2）电动汽车充电负荷 按2019年5月深圳市公布的27万辆电动汽车保有情况进行估计，电动汽车充电负荷可调度容量约为168.3万干瓦。 3）分布式电源与储能系统 截至2019年底，深圳全市并网分布式能源（含储能）总容量约为69.3万干瓦。 软件定义电力的代表：虚拟电厂 虚拟电厂：通过可控资源削峰填谷 控制策略：以经济效益最优和调峰效果最优为目标，优化调控虚拟电厂出力，支持系统有功平衡。以2019年最高负荷日为例，负荷的峰值由19.099MW降为16.894MW，峰值降低2.205MW，负荷的峰谷差由7.194MW降低为2.207MW，负荷的峰谷比由1.60:1降为1.15:1。 氢电耦合的直流微电网系统 氢电耦合是利用电制氢装置功率运行范围宽，将氢能与新能源耦合，可有效优化新能源多时间尺度的并网特性，降低新能源对电网的冲击，提升高比例新能源电力系统运行的稳定性与可靠性，同时，可参与系统深度调峰与调频，提升系统运行灵活性，促进新能源消纳。（摘自：国网浙江电科院） 04总结 未来能源要转型，以可再生能源为主，为子孙后代造福 未来电力要转型，分散与集中相结合，为综合能源服务。 未来企业要转型，向数字化、智能化、智慧化方向发展。 2023年电力信息通信新技术大会第六届暨数字化发展论坛 谢谢！THANKYOU