“双碳”背景下，构建新型电力系统的挑战与建议

“双碳” 背景下，构建新型电力系统的挑战与建议

陈黎

国网随州供电公司 湖北 随州 441300

摘要：在构建新型电力系统、服务“双碳”目标的背景下，赋予了电力行业全新的责任使命与基本特征。以新能源为主体的新型电力系统的建设，需要充分利用智能技术，实现数字与物理系统深度融合，以数据流引领和优化能量流、业务流。文章主要研究分析了新型电力系统带来的机遇和挑战，以及加快构建新型电力系统服务碳达峰、碳中和的实践路径，可供同行借鉴。

关键词：碳中和；碳达峰；新型电力系统；构建；实践路径

2021年3月15日中央财经委员会第九次会议提出“构建以新能源为主体的新型电力系统”任务，正式开启了我国电力系统实现清洁转型的“大幕”。构建以新能源为主体的新型电力系统，是我国电力领域完成“双碳”目标的重要战略举措。

我们的总书记习近平在第七十五届联合国大会上作出了碳达峰、碳中和的郑重承诺，简称为“双碳”。其主要是强调构建以新能源为主的新型电力系统，同时也明确了“双碳”背景下我国能源电力转型发展的方向。

我国的能源电力领域作为骨干企业，国家的很多电网公司正在面临着一个紧迫的任务，也就是贯彻能源安全的新战略“双碳”部署，加快推动构建以新能源为主体的新型的电力系统，为全面建设社会主义现代化国家提供一个清洁低碳、安全效能比较高的电力保障。

1.新型电力系统主要特征

传统电力系统是以常规火电机组为主力电源，交流同步机为主导的交流电网，拥有高转动惯量支撑、源随荷动特点。新型电力系统是以新能源为主体电源，高比例电力电子化器件的交直流混联电网，拥有高比例新能源、高比例电力电子化设备、高度信息化数字化、高源

网荷储协调动态互动、低转动惯量等（“四高一低”）特点，储能将与电源、电网和负荷并列成为新型电力系统四大主要要素，并将在电源侧、电网侧和用户侧广泛应用，“电能存储”是新型电力系统的一个显著特征。新型电力系统与传统电力系统异同（见表1）所示。

传统电力系统基于常规电源发电侧的精准控制，以实现“源随荷动”电力平衡，新型电力

系统中，在发电侧高比例新能源由于强随机性、间歇性特征明显，用电侧随着大量电动汽车、

可控负荷、分布式电源、微电网、储能等多种高随机性、高灵活性形态的新兴负荷大量接入，

电源侧和负荷侧界限将日益模糊，实现“源荷互动”下电力平衡是新型电力系统主要使命。未来

表1新型电力系统发展形态特征

3.“双碳”背景下，新型电力系统面临的挑战

新型电力系统以新能源在电源结构中占据主导地位。新能源具有随机性、波动性、间歇性特点，系统调节资源需求大，且新能源大规模并网后系统呈现高度电力电子化特征。新型电力系统在持续可靠供电、电网安全稳定和系统成本等方面将面临重大挑战。

一是供电可靠性方面。新能源对电力平衡的支撑能力不足，随着新能源发电占比提升，新能源小发期间电力供应不足和大发期间消纳困难的问题将频繁交替出现，特别是在极热极寒无风、连续阴雨等特殊天气下，电力平衡保障问题突出，供电可靠性面临调整。

二是系统稳定方面。随着新能源发电等电力电子静止设备大量替代旋转同步电源，电力系统等值转动惯量将大幅降低，新能源机组在扰动下容易脱网可能引发大面积停电风险，电力电子设备比例不断升高、交互影响加强，电力系统面临新的稳定问题。

三是电网设备安全运行方面。电力系统运行关键参数频繁越限，严重冲击电网设备安全运行，随着高比例新能源的并网，不同程度地出现了短路电流超标问题，超过设备额定限额。构建以传统同步发电机为主体之上的系统运行控制设备与技术，难以满足新型电力系统安全运行的要求。

四是电网安全与新能源消纳能力方面。暂态过电压问题日益严重，严重影响电网安全与新能源消纳能力。当随着新能源占比不断增加，系统动态储备及支撑能力持续下降，系统过电压问题会更加突出，严重影响电网安全稳定运行和直流通道输送能力。

五是系统成本方面。新能源能量密度小、发电年利用小时数低，且大型新能源基地通常远离负荷中心,配套建设的送出通道利用率低、投资大，成本回收难度将增加。新能源消纳的系统成本将大幅上升。

4.“双碳”背景下，构建新型电力系统的对策

一是加快调整电源结构。推进能源供给革命，紧紧抓住能源绿色低碳发展这一关键，加快发展非化石能源，坚持集中式和分布式并举，大力发展风电、光伏发电等新能源，科学有序推进水电开发，安全稳妥推进核电开发，不断提高能源结构清洁低碳化水平。有序发展气电，发挥气电作为调节电源在新旧系统交替中重要的过渡桥梁作用。加快电气化进程，积极推进钢铁、水泥、有色等重点行业加快电能替代，推广电驱动、电加热等技术，大幅提升建筑交通领域电气化水平。

二是着力增强调节能力。积极推动煤电灵活性改造，逐步实现由主力型电源向调节型电源转变，释放其大规模存量调节能力。大力发展抽水蓄能电站，为提升系统调节能力、消纳更多新能源做好准备。积极发展“新能源+调节性电源”模式，灵活选择风、光、储或一体化互补开发模式，平抑新能源出力的波动性，提高电源侧出力的可靠性和稳定性。充分发挥煤电托底保供作用，用好存量、严控增量，有序推进现役煤电机组改造升级，着力提高利用效能，减少碳排放。

三是全面提升低碳技术。坚持科技自立自强，加快新能源技术科技联合攻关，积极发展高效率、低成本的风电、光伏发电，海上风电，光热发电等技术。抓好低碳前沿技术研究，加快推广应用减污降碳技术，加强碳捕集利用和封存、综合智慧能源、储能、氢能等技术研发应用，推动绿色低碳技术实现新突破，充分发挥技术创新实现“双碳”目标的关键支撑作用。尤其是中央能源企业要超前布局低碳前沿技术，加快打造原创技术策源地和现代产业链链长。

四是有效建立市场机制。积极参与全国碳市场建设与运行，健全管理体制机制，提升碳市场应对和管理能力。研究碳排放权、用能权及电力市场等多市场耦合发展管理模式，充分发挥市场机制在资源优化配置中的决定性作用。推动电力市场、碳市场融合发展，将电力市场和碳市场的交易产品、参与主体、市场机制深度融合，形成低碳绿色“产品”在各环节的市场竞争优势，进一步激发全社会减排动力。充分挖掘需求侧响应资源，推动电力系统由“源随荷动”向“源荷互动”转变。

五是积极塑造绿色形象。积极践行绿色发展理念，推行绿色生产、绿色办公、绿色生活，推广采用节能环保汽车、高效能设备，强化建筑、供暖、家居家电节能，提高全社会节能意识，营造绿色低碳生活新时尚。坚持开放、绿色、廉洁理念，加强国际低碳领域合作，加大境外新能源项目开拓力度，高质量共建“绿色丝绸之路”，加强国际传播能力建设，讲好中国绿色低碳发展故事。积极构建常态化碳信息披露机制，传播绿色低碳理念，提升绿色低碳品牌形象。

5.结束语

实现碳达峰、碳中和目标，能源行业是主战场，电力行业是主力军。因此，电网企业要进一步开展能源治理、构建清洁低碳的能源体系，推动构建新型电力系统和服务实现“双碳”目标举措，奋力开创“十四五”高质量发展新局面。

参考文献：

[1]南方电网公司建设新型电力系统行动方案（2021-2030年）白皮书.2021.04.

[2]张森林.新型电力系统中新能源参与电力市场机制的思考[J].中国电力企业管理，2021（06）：23-27.