北極星智能電網(wǎng)在線訊:編者按：在近日舉行的2022碳達(dá)峰碳中和論壇暨深圳國(guó)際低碳城論壇上，中國(guó)工程院院士、電力系統(tǒng)電力電子技術(shù)專家湯廣福通過(guò)視頻發(fā)表了主題為《“雙碳”目標(biāo)下我國(guó)電力系統(tǒng)清潔轉(zhuǎn)型發(fā)展路徑》的演講，分析我國(guó)電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型路徑。本報(bào)摘錄整理演講內(nèi)容，以饗讀者。

電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型發(fā)展路徑包括三個(gè)階段：到2030年前為轉(zhuǎn)型期，屆時(shí)新能源裝機(jī)規(guī)模占據(jù)主要地位，靈活性電源和需求穩(wěn)步提升；到2050年前為形成期，屆時(shí)新能源電量占比躍居首位；到2060年為成熟期，屆時(shí)風(fēng)光發(fā)電量占比提升至60%，新能源成為電力、電量責(zé)任主體。

提升火電靈活性

(資料圖片僅供參考)

發(fā)展非化石能源和儲(chǔ)電

在能源清潔生產(chǎn)方面，2020年我國(guó)火電發(fā)電量占比高達(dá)71.2%，因此，轉(zhuǎn)型必須在發(fā)揮火電基礎(chǔ)作用的同時(shí)，充分提升其清潔化和靈活性調(diào)整能力。必須大規(guī)模發(fā)展風(fēng)光發(fā)電，預(yù)計(jì)風(fēng)光裝機(jī)總量占比到2035年為52.5%、到2060年72.5%。風(fēng)光裝機(jī)到2030年會(huì)超過(guò)火電，成為第一大裝機(jī)主體；發(fā)電量到2040年超越火電，成為第一大電量主體。

非化石能源電量到2030年占比達(dá)46%，2060年占比達(dá)94%，這就是我們的目標(biāo)。預(yù)計(jì)火電2030年達(dá)峰，裝機(jī)15.8億千瓦，其中煤電2030年達(dá)峰，為13.7億千瓦，然后進(jìn)入快速下降期。氣電2040年達(dá)峰，約3億千瓦。水電2045年基本開(kāi)發(fā)完畢，約5億千瓦。核電2050年達(dá)峰，約2.3億千瓦，后穩(wěn)步推進(jìn)到2060年增至4億千瓦以上。

當(dāng)前我國(guó)靈活電以儲(chǔ)電和燃?xì)鉃橹鳎急炔蛔?%，難以支持更高比例的新能源消納。因此需要大力發(fā)展燃?xì)夂蛢?chǔ)電發(fā)展，預(yù)計(jì)2030年儲(chǔ)電的裝機(jī)將超過(guò)1.2億千瓦，2060年各種機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)差距比較大，可能超6億到8億千瓦，成為重要的融合電源。與此同時(shí)還要研制具有靈活調(diào)整能力的火電機(jī)組，到2060年7億千瓦裝機(jī)的火電大部分轉(zhuǎn)變?yōu)殪`活電源，同時(shí)還有儲(chǔ)能和氫能結(jié)合，使電源容量達(dá)到20億千瓦以上，可以有效支撐到2060年風(fēng)電光伏約50億千瓦裝機(jī)容量的消納。

突破關(guān)鍵技術(shù)

研究系統(tǒng)形態(tài)演化

需要突破的關(guān)鍵技術(shù)有很多。

在電力能源清潔生產(chǎn)方面，一是發(fā)展風(fēng)電核心組件和技術(shù)。開(kāi)展深海風(fēng)電場(chǎng)成套關(guān)鍵技術(shù)研究及示范，實(shí)現(xiàn)10兆瓦及以上風(fēng)機(jī)變槳系統(tǒng)、主軸承、超長(zhǎng)葉片等“卡脖子”組件和材料自主化，為風(fēng)能規(guī)模化開(kāi)發(fā)提供支撐。

二是開(kāi)發(fā)變革性發(fā)電技術(shù)。實(shí)現(xiàn)30%的高效穩(wěn)定鈣鈦礦晶硅疊層光伏組件制備，推動(dòng)變革性技術(shù)光伏電池的規(guī)模化應(yīng)用，促進(jìn)電源清潔化發(fā)展。

三是攻克煤炭高效靈活發(fā)電技術(shù)。實(shí)現(xiàn)煤炭發(fā)電調(diào)節(jié)范圍、速度與燃?xì)獍l(fā)電相當(dāng)，支撐煤炭從兜底保供向安全、低碳、高效的靈活電能轉(zhuǎn)變。

四是突破碳捕集利用與封存技術(shù)。實(shí)現(xiàn)低能耗二氧化碳捕集與封存技術(shù)開(kāi)發(fā)，為2060年碳中和目標(biāo)實(shí)現(xiàn)提供兜底保障。

在電力能源傳輸方面，到2030年必須加強(qiáng)電網(wǎng)對(duì)清潔能源的調(diào)節(jié)能力，保障新型電力系統(tǒng)穩(wěn)定性。2060年我國(guó)電網(wǎng)系統(tǒng)電源將以新能源為主，接入頻率相對(duì)固定的交流電時(shí)，需要大量電力電子變換器進(jìn)行多重變換，因此必須增強(qiáng)電網(wǎng)的變頻特性。

西電東送在相當(dāng)時(shí)間內(nèi)會(huì)持續(xù)增加。跨區(qū)輸電容量在2030年、2060年預(yù)計(jì)分別達(dá)到2.7億千瓦到6億千瓦，2060年西北跨區(qū)外送直流規(guī)模約為當(dāng)前的2.5倍以上，東中部2060年用電需求將達(dá)到9.4萬(wàn)億千瓦時(shí)，海上風(fēng)電、分布式光伏發(fā)電仍然不滿足本地的電力需求，跨省電力呈現(xiàn)逐漸增大趨勢(shì)，到2040年以后趨于平穩(wěn)。

2030年前電網(wǎng)形態(tài)以混合大電網(wǎng)為主，局部電網(wǎng)仍分區(qū)，2040年后多端直流、多能互補(bǔ)形態(tài)基本是明確的，2060年有多個(gè)區(qū)域同步電網(wǎng)、多個(gè)分區(qū)電網(wǎng)通過(guò)直流異步互連。

要研究新型電力系統(tǒng)形態(tài)演化分析方法。鑒于新能源比重提升，提出適應(yīng)50%以上新能源電量占比的形態(tài)及其基礎(chǔ)理論。攻克西電東送特高壓輸電關(guān)鍵技術(shù)，支持特高壓直流有效發(fā)展；突破柔性輸電裝備關(guān)鍵技術(shù)，大幅提升系統(tǒng)的柔性能力；還要突破綠氫與儲(chǔ)能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能的規(guī)模化電力存儲(chǔ)，滿足新型電力系統(tǒng)削峰填谷、消納可再生能源的需要。

發(fā)展數(shù)字化智能化技術(shù)

保障能源供需平衡

在電力能源供需方面，通過(guò)電力系統(tǒng)的數(shù)字化、智能化技術(shù)使消費(fèi)側(cè)靈活參與電網(wǎng)互動(dòng)。電能占比由27%提升到2060年的79%，屆時(shí)全社會(huì)用電量預(yù)計(jì)達(dá)到15.7萬(wàn)億千瓦時(shí)，需求響應(yīng)比例在2060年達(dá)15%，這是非常大的資源。分布式電源持續(xù)提高，各類負(fù)荷聚合商快速發(fā)展，參與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。

要突破打造“電、熱、氫、氣”多聯(lián)供技術(shù)，實(shí)現(xiàn)多類型能源之間互聯(lián)互通，構(gòu)建覆蓋“產(chǎn)、輸、儲(chǔ)、用”全鏈條的能源互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)綜合能源系統(tǒng)平均能耗降低20%以上。突破“人、車、樁、網(wǎng)”協(xié)同互動(dòng)技術(shù)，構(gòu)建“源、網(wǎng)、荷、儲(chǔ)”互動(dòng)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)可調(diào)節(jié)資源規(guī)模化接入、有序充電、輔助調(diào)頻、削峰填谷等等。突破地理信息及數(shù)據(jù)虛擬技術(shù)，實(shí)現(xiàn)能源數(shù)據(jù)與物理閉環(huán)的感知、分析、控制，打造安全、高效、共享、共贏的能源數(shù)字化應(yīng)用生態(tài)。

原標(biāo)題:突破關(guān)鍵核心技術(shù) 推進(jìn)電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型

關(guān)鍵詞： 電力系統(tǒng) 關(guān)鍵技術(shù) 核心技術(shù) 削峰填谷 清潔生產(chǎn)