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1、双碳目标下新型电力系统发展路径摘要：在我国电力结构中，新能源主要指风电和光伏。在2018年5月出台 关于2018年光伏发电有关事项的通知之后，2019年1月份出台关于积极 推进风电、光伏发电无补贴平价上网有关工作的通知。这两个文件明确了我国 的光伏、风电发电平价上网的目标。煤电发电量目前在我国发电量结构中占比最 高；风电、光伏装机容量在近几年发展较为迅猛。文章针对“ 3060 ”目标提出初 期出现的新能源电源装机不景气、全国多地区实行有序用电、煤电倒挂导致的煤 电出力不足等现象，从煤电和可再生能源发电两个角度展开论述。关键词：双碳；新型电力系统；发展路径引言我国能源行业碳排放占到全国总量的80
2、%以上，而电力行业碳排放在能源行 业中的占比超过40%。实现“双碳”目标，能源是主战场，电力是主力军，电网 是排头兵，电力行业低碳发展也将深刻影响中国“双碳”目标的推进，大力发展 风能、太阳能等可再生新能源发电是关键。什么是新型电力系统？在“双碳”目 标下，电力行业在构建新型电力系统中，从技术层面上主要存在哪些挑战？需要 采取什么对策？本文欲对此进行探讨，以期为我国构建以新能源为主体的新型电 力系统提供参考。1双碳目标分析我国对能源结构体系改革有着十分紧迫的要求，需要降低二氧化碳排放并在 2060年实现碳中和，为了减少碳排放，实现对能源接结构体系的优化，需要在电 力系统中大力发展可再生资源、提
3、升电能终端消费比例，最终实现高碳电力系统 向低碳电力系统的转变。在双碳目标下，需要从整体上优化能源的布局方式，建 立以新能源为主体的电力系统，建立绿色低碳、高效节能的能源体系。2可再生能源发展现状当风电、光伏等新能源比例扩张到一定规模，而作为调蓄功能的储能比例较 小时，电网比较容易出现事故风险导致拉闸限电。特别是在东北、西北等北方地 区，在冬季采暖用电量大的时候，容易出现寒潮降雪导致风电、光伏出力受限， 甚至新能源电力无序脱网的现象。再加上地区之间的电网通道调配空间不足，就 更容易出现拉闸限电甚至发生大范围电网解列崩溃事故。预计2030年，我国的 风电和光伏总装机容量将达到20亿kW，电化学储
4、能规模将达到1.5亿kW。据估 计届时新型储能规模也将达到1亿kW。据此分析，届时各类配套储能占风电、光 伏的比例为12.5%，因此，仅靠电化学储能仍不能满足风电、光伏的灵活性需求。 在建成高比例风电、光伏体系的同时必须大力发展与新能源配套的大规模储能技 术。大规模储能技术按能量的转化方式可分为三类：机械储能、电化学储能和电 磁储能。机械储能包括飞轮储能、压缩空气储能和抽水蓄能；电化学储能包括铅 酸电池、锂离子电池、钠硫电池、全钒液流电池等电池储能；电磁储能包括超导 磁储能和超级电容器储能。其他储能方式包括相变储能和氢储能等。氢储能在所 有的储能种类中有一个突出的优点就是质量能量密度高。从表1
5、中也可以看出， 我国的可再生能源的定义主要不同点在于氢能。可以利用电解水制氢设备将风电、 光伏发出的波动的、间歇的、随机的电能转化为氢能储存起来，待到需要电能的 时候再将氢能通过燃料电池、内燃机、燃气轮机等方式转化为电能。在电一氢一 电转化的过程中只有水的消耗和生成，没有其他的废弃物产生，这是一种绿色的、 可持续的过程。电解水制氢设备可分为电解碱水制氢设备、质子交换膜制氢设备、 固态氧化物电解水制氢设备等，目前工业化应用最广泛的是电解碱水制氢设备。 由于氢燃料电池不受卡诺循环能量转换效率的限制，从这个角度看氢燃料电池是 未来发展的一个重要方向。氢燃料电池目前在交通领域应用较多，未来也可在工 业
6、中大规模应用。目前的技术条件下，电一氢一电的转化效率并不高，仅为 30%50%左右。若考虑氢燃料电池的热电联供作用，电一氢一电的转化效率可提 高至60%80%左右。3新型电力系统的发展路径3.1挖掘负荷侧资源需求潜力在双碳背景下，对能源的消费将会形成全新的模式，负荷的结构也会朝着多 元化的方向发展，负荷的变化特性也会更为复杂。需要加强对需求侧潜力的挖掘， 加强电力系统的双向互动，建立起全新的电源消纳模式，实现系统内的过功能互 补，提升能源消费的电气化水平。强化对负荷侧的管理。通过挖掘用户侧可调节 的资源，利用数字化手段可以实现设备的状态调节，以及完成对所需信息的监测 工作，满足对负荷的控制需求
7、，通过加强对充电桩、分布式电源系统的实时管理， 可以继续对用户资源进行更深层次的挖掘，并且能够实现网络内部资源的联合互 动。为进一步强化对用户侧的控制，也要加入对大数据技术使用，提升对负荷的 反应能力。强化对负荷侧电力需求市场相应机制的建设。通过符合聚合商参与实 践的全新盈利模式，可以激励更多的负荷聚合商参与到市场交易中，实现更有效 的能源消纳。对于后续涌现出来的全新能源模式，也要继续探索新业态，建立起 更加灵活的市场，满足运营模式需求，提升需求侧的响应力度，实现技术推广。3.2集中式和分布式相结合目前，我国电网结构形态保持东北、华北、西北、华中、华东、南方六大区 域电网格局，各区域既相互联系
8、又相对独立，区域内进一步优化网架结构，形成 清晰合理、分层分区的主网架，在各主网架中又有相对独立的集中式电网系统。 分布式发电是指利用各种可用和分散存在的能源，包括可再生能源和本地可方便 获取的化石类燃料（本文主要指可再生能源）进行发电供能的技术。微电网是指由 分布式电源、储能装置、能量变换装置、相关负荷和监控、保护装置汇集而成的 小型发配电系统，是一个能够实现自我控制、保护的自治系统。微电网既可以与 外部电网并网运行，也可以孤立运行，其特点是电力的潮流可以双向流动。将分 布式电源以微电网的形式接入到配电网进行并网运行，与电网互为支撑，是发挥 分布式电源效能的最有效方式，可以有效减小电网堵塞。
9、当然，大量分布式电源 的并网运行，必将对微电网及所接入配电系统的运行特性、电能质量、电压与频 率调节以及继电保护等方面产生诸多影响。新型电力系统能有效处理分布式发电 以微电网形式并入集中式大电网的关系，使大系统、分布式系统（微电网系统）深 度融合、共同发展。集中式和分布式（微电网）相结合，可增加新能源发电在新型 电力系统中的份额，减少碳排放；新能源发电就地消纳，减少大规模远距离输送， 降低电网运行方面的风险。结束语实现“双碳”目标，构建以新能源为主体的新型电力系统，就是从以化石能 源发电为主，逐渐转变为以新能源发电为主；科学有序地减少煤电在新型电力系 统中的份额，但仍然要发挥煤电在电网中的特殊
10、作用，重新确定煤电的定位，建 立其调峰、备用、托底功能的地位；建立“源网荷储”一体化协调发展系统，解 决清洁能源消纳过程中的电网波动问题，确保电网安全稳定高效运行。加强电网 技术和通信技术、计算机技术的融合，提升电网的感知能力和控制精度，完善在 电源侧、电网侧、负荷侧的管理工作，加强对其他辅助市场的构建，为电力系统 的转型创造良好条件，实现双碳目标。参考文献1 马长跃.试析电力系统节能技术方法J.电子元器件与信息技 术,2019,3(11):115-116+128.2 刘东芸.节能优化下的电力系统供配电研究J.科学技术创新,2019(22):168-169.3 党杰.电力系统碳排放及低碳电力系统规划J.电子技术与软件工 程,2019(01):209.4 黄敏,迟鹏飞.面向清洁能源发电并网的低碳电力系统优化调度模型J. 中国战略新兴产业,2018(24):28.5 钟亮，施泉生.电力系统节能控制系统改进设计与实现J.现代电子技 术，2018,41(10):136-139.
