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能源新业态不断涌现 电力规划变革迫在眼前

北极星输配电网  来源:中国工业新闻网  作者:王耀华  2018/9/12 9:25:00  我要投稿  
所属频道: 电网建设  关键词:电力规划 电能替代 需求侧

北极星输配电网讯:最近十年来,我国电力结构发生重大变化,2017年,非化石能源发电装机占总装机的比重已达41%。非化石能源占比逐步提高,将成为主导能源。预计2020年、2035年、2050年,我国一次能源消费总量分别为48亿吨、58亿吨、60亿吨标煤。非化石能源消费分别为8亿吨、18亿吨、31亿吨标煤,在一次能源消费中的占比将分别达到17%、32%、51%。

随着能源转型的持续推进,未来能源将呈现出清洁、低碳、快速的发展趋势。煤炭和石油消费总量逐步下降,2035年、2050年合计占比将降至53%和30%。天然气消费量逐步提高,2035年、2050年将达到16%和19%。风能、太阳能等非化石能源基本都用于发电,煤炭主要利用方式也是发电。预计2020年、2035年、2050年,发电用能分别达到23亿吨、34亿吨、39亿吨标煤,占一次能源消费比重由目前的42%,提升至47%、59%、66%。在终端能源消费环节,体现为电能对化石能源的深度替代,包括存量替代和增量替代。预计2020年、2035年、2050年,电能占终端能源消费比重将由目前的23.5%,提升至25%、30%、40%。由此可见,电能与能源利用之间存在着密切关系,电能在终端能源中的消费比重将进一步加大。也因此,搞好电力规划,对于合理利用好能源,将具有越来越重要的现实意义。

新形势下电力发展面临新问题

全球正开启一轮以清洁低碳为主要特征的能源转型。联合国气候变化《巴黎协定》加速了各国政府和企业的转型步伐,以实现本世纪下半叶全球温室气体净零排放的目标。BP预测全球将持续电气化进程,到2040年,约70%的一次能源增长将用于电力生产,电力需求增长比其他能源快3倍。IEA署长毕罗尔明确表示,电力将成为能源的未来。

在新的能源体系目标下,电力发展也出现了新的问题。传统电力规划中,电力需求作为规划的边界条件,相对固定。随着用户能源消费模式的主动性增加,电力需求更加柔性可调节,成为可规划要素,从而改变电力供需平衡机理。

传统电力规划主要涉及常规电源和电网。风电、太阳能发电等波动性可再生能源大规模开发利用,分布式能源、电动汽车、微电网、储能等新型用能设备大量接入,电力系统与其他能源系统和行业的联系程度更加紧密,电力系统变得更加复杂,也对系统安全性、经济性、灵活性等提出更高要求。

传统电力规划中,能源消费者仅作为规划结果的被动接受方,能源供应者的行为模式刻画单一且相对固定。随着消费者产-销-用的多重角色和多元化需求释放,能源市场机制更加丰富完善,能源供应者的收益函数更加综合复杂,各类主体之间的互动和影响大幅增加,带来行为模式的不确定性,也使政策决策过程更加复杂化。

信息化智能化也对电力能源的发展带来理论方法挑战。大数据、云计算、物联网、移动终端、虚拟现实等现代信息技术和人工智能快速发展并与能源技术深度融合,加之海量微小电力电子设备接入,实现电力系统电力电子化、物理信息一体化和智能化,对电力系统分析、优化、设计和控制的理论和方法带来全新挑战。

此外,使用电能替代散烧煤、燃油的能源消费方式改变了部分领域电力需求演化固有趋势,这要求在需求预测环节充分考虑各行业电能替代潜力。一揽子节电计划和能效项目实现与在电源侧新建发电机组等效的作用,这要求将能效电厂与常规电厂进行统筹求解。电力用户接收到供电方发出的减负荷直接补偿激励,需求侧资源具有实时响应潜力,这要求计及需求响应对削减系统峰荷、减少电源与电网扩容投资、作为灵活性资源促进新能源消纳等方面的作用。储能既可等效于发电机组,亦可等效于用电负荷,支撑实时电力平衡。分布式发电减少集中式发电和大电网建设规模,要考虑其对电网潮流的影响。电动汽车充电负荷较大,部分条件下可向电网反送电,可作为一种理想的需求响应资源或等效的储能资源。可参照需求响应或储能的运作方式,参与供需平衡,促进系统优化运行。

电力规划应从整体把握

随着电力系统不同环节间耦合逐渐增加、电力系统与其他系统关联趋于紧密,应更多考虑系统整体成本最小化。为更好保障对清洁能源的消纳利用,可将新能源消纳效果、清洁能源在能源电力结构中的占比等作为关键约束性目标。多能源系统耦合运行情况下,燃气系统、热力系统等其他能源系统可向电力系统传递风险。信息物理系统不断发展背景下,信息系统的安全故障也将危及电力系统。在规划中需充分考虑通过多环节协调、多系统互补提高能效的方式,促进系统整体效率提升。

能源电力系统特性日益复杂,企业投资与系统运行更加注重精益高效,未来规划需更多借助计算机优化算法。跨环节、跨系统耦合关联趋于紧密,电力系统不确定性因素逐渐增多。随着电力市场建设推进与新型商业模式涌现,各类电源与用户侧资源的投资决策主体增多,要研究市场环境下个体决策特征,在系统整体规划中考虑多主体交互影响。

积极发展能源新业态

随着多能源系统联系日益紧密,热力系统、天然气系统、交通系统等其他系统与电力系统进行耦合,实现多系统协调优化。各类需求侧资源与储能也将纳入规划考虑范畴,通过打破能源生产、传输、消费、存储环节界限,实现整体优化。

分布式电源、微电网进入发展窗口期,注重实现集中式发电与分布式发电协调发展、大电网与微电网协调发展。随着新能源发电等波动性元素在电力系统中的规模逐渐提高,灵活性正成为制约系统经济安全运行的关键因素。电力规划时需确保系统灵活性资源发展规模与波动性元素带来的调节压力相适应,以保障清洁能源消纳利用效果。随着经济社会发展进步,能源电力用户个性化需求日益增多。在用能方式、可靠性等方面的系统整体发展目标与个体差异化需求也将会进一步得到发展。(本文根据国网研究院副院长王耀华在2018中国电力发展规划论坛上的发言整理)

原标题:能源新业态不断涌现 电力规划变革迫在眼前

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