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如何在保证能源安全与经济的前提下 顺利实现双碳目标

北极星输配电网  来源:国家电网报  作者:曾鸣 申炜杰  2021/6/7 11:00:15  我要投稿  
所属频道: 电网建设  关键词:碳中和 碳达峰 电力企业

北极星输配电网讯:2020年9月22日,习近平主席在第七十五届联合国大会一般性辩论上的讲话中指出,“中国将提高国家自主贡献力度,采取更加有力的政策和措施,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”。2021年3月15日,中央财经委员会第九次会议指出,“十四五”是碳达峰的关键期、窗口期,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。习近平总书记关于碳达峰、碳中和的系列重要部署为气候环境治理和可持续发展方向指明了道路方向,彰显了我国坚持绿色低碳发展的战略定力,体现了我国推动构建人类命运共同体的大国担当。

碳排放主要来源于化石能源消耗,能源体系的绿色低碳转型是实现双碳目标的基础保障。然而,能源体系服务于国家和社会发展,除了低碳性以外,安全性与经济性也同样至关重要。必须认识到,在现有技术条件下能源体系的低碳性、安全性与经济性还存在一定的矛盾。一方面,风力、光伏等新能源由于出力的波动性和间歇性,大规模并网将对电网的安全稳定运行造成冲击;另一方面,新能源的发电成本还普遍较高,若完全靠新能源行业压缩利润空间将导致企业面临巨大的经营压力,不利于新能源产业的发展。若将发电成本直接传导至终端用户,将大幅增加社会的生产生活成本,不符合国家关于降低全社会用能成本的战略要求。供需双侧对于能源安全、经济性的要求使得建设以新能源为主体的新型电力系统任务艰巨。如何协调解决能源体系低碳性、安全性和经济性三者之间的矛盾,成为我国实现碳达峰、碳中和目标的关键。

碳达峰、碳中和目标涉及能源的生产、传输、消费和存储,实现碳减排与能源安全性和经济性的协调发展,既需要从源、网、荷、储各环节多管齐下,更需要从系统层面对能源体系进行统筹优化布局。本文从能源供给、能源消费、电网运行、储能配置、综合能源系统和能源互联网六个方面提出安全、经济的碳减排措施,助力碳达峰、碳中和目标实现。

新能源与火电协调共济,安全高效发展核能

在能源供给方面,持续大力发展风能、太阳能、生物质能等新能源,研制应用效率更高、成本更低的风力发电和太阳能发电设施;加速常规煤电机组灵活性和超低排放技术的研发和改造,通过火电机组与新能源机组协调运行,以应对高比例可再生能源发电接入电力系统所带来的运行问题;在2030年和2035年实现可再生能源发电量分别达到全社会用电量的40.5%和46.5%。此外,安全高效适度发展核能,重视核安全、核废料处理利用技术和新一代大型核能发电技术的研发。在总体上形成新能源满足基荷和腰荷,火电满足峰荷的多元协同发展的清洁能源供应体系,同时保障电力系统的安全性和经济性。

完善需求响应市场机制,源荷互动降本增效

需求响应可通过激励的方式刺激或诱导用户改变电力需求,利用灵活性负荷可削减、可平移的特性,达到削峰填谷、缓解用能紧张、延缓电网投资等目的。碳达峰、碳中和目标下,需求响应作为一种安全、经济的能源需求侧管理手段,利用电、热、冷、气等不同能源形式间的耦合互补关系,激发综合能源网络的灵活性,提升能源利用效率,降低供能和用能成本;现行的需求响应主要以有序用电的方式开展,在激励机制上存在峰谷价差小、峰谷时段划分不合理、补贴方式单一等问题,未来随着电力市场建设的完善,将需求侧资源纳入辅助服务市场和现货市场,使需求侧资源成为与供给侧资源对等的灵活性资源参与电力市场竞争,将更加凸显需求侧资源的价值;随着“大云物移智链边”等现代化信息技术在能源电力系统的深化应用,具备实时化、智能化的用户侧设备自动响应将会逐步得到发展。智能设备将具备为用户提供智能决策的能力,协助市场主体更加高效地参与需求响应,提升能源系统的安全性和经济性。

加快推动智能电网建设,提升输电输能效率

基于新一代电力电子器件、装置和系统,构建我国新型特高压/超高压直流输电系统,满足我国可再生能源接入及大范围优化配置的需要;研制应用超导输电技术、环境友好型气体绝缘管道输电和输电输气超导混合输能管线,解决特殊地区的输电难题,应对负荷量持续增长、负荷特性变化和能源需求品类多样化等多重挑战,提高输电输能效率,实现更加安全、经济、环保的能源电力输送。

优化各类型储能布局方案,探索共赢商业模式

加速推进各类储能技术研发应用和产业化进程,研究开发适应不同应用场景下的储能技术,为大规模集中式可再生能源的接入提供平滑输出、削峰填谷等服务,借助高效、低成本、长寿命的储能装置,支撑分布式能源、微电网广泛应用;推进储能技术产业化进程,将储能作为多类型能源转换的重要媒介,充分发挥储能在多网融合中的纽带作用,以储能为能源网络互联中的关键连接点与能源池,将电力系统与其他系统连接,推动能源电力的灵活交易和开放共享;通过政策引导,以及鼓励电源侧、电网侧、用户侧及第三方独立储能供应商等各类型投资主体参与储能系统的建设和应用,推进示范项目建设,探索储能的应用场景和商业模式,以安全、经济的方式发挥储能对能源系统快速减碳的支撑作用。

基于综合能源系统仿真,实现多目标动态协调

依托综合能源系统,拓展综合能源服务,推动综合能源系统落地。围绕“两高三低”目标,开展综合能源系统仿真,为系统落地提供基础性理论支撑与方向指导,并选取典型区域开展冷热电三联供、分布式光伏、储能、用能负荷协同优化,动态协调碳减排、安全性和经济性等目标。提升综合能源服务水平,创新综合能源服务商业模式,掌握不同客户对于电、热、气等异质能的服务需求,因地制宜使用能源托管、多能互补等商业模式,提供定制化综合能源解决方案。

建设能源互联网,推动各行业绿色低碳转型

能源互联网是一种可实现能量双向流动的能量对等交换与共享网络,通过综合运用先进的电力电子技术、信息技术和智能管理技术,将大量由分布式能量采集装置、分布式能量储存装置和各种类型负载构成的新型电力网络、石油网络、天然气网络等能源节点互联起来。构建面向分布式清洁可再生能源生产和消费的能源互联网,实现多能网络协调、分布式可再生能源应用能效提升、信息能量一体化,推动能源市场运营业务开展,依托“大云物移智链边”,推动电力生产、传输、消费的能源流、信息流有效贯通,在能源生产和消费各环节对煤、油、气等化石能源进行全方位深度替代,以能源体系碳减排推动全社会碳减排,为我国实现碳达峰、碳中和目标提供安全、经济的能源保障。

综上,能源电力行业是贯彻落实碳达峰、碳中和目标工作的重点领域,要从源、网、荷、储各个环节和系统层面综合施策。这是在保证能源安全性、经济性的前提条件下,实现快速碳减排的必由之路。

(作者单位:华北电力大学能源互联网研究中心)

原标题:如何在保证能源安全与经济的前提下 顺利实现双碳目标?

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