中国智能电网发展成就与趋势.pdf
《中国智能电网发展成就与趋势.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《中国智能电网发展成就与趋势.pdf(20页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、 1 中国智能电网发展成就与趋势 中德能源与能效合作伙伴 3 目录 摘要:智能电网的发展以低碳化、去中心化、智能化为核心,技术进步和市场机制是重要保障.4 第一章 中国智能电网发展情况.5(一)智能电网内涵的变迁.5(二)中国智能电网的进展与成就.6(三)智能电网的配套体制改革.10 第二章 智能电网发展存在的挑战.14(一)高比例新能源给电网发展带来巨大影响.15(二)市场化改革仍有很多问题需要解决.15(三)支撑智能电网发展的数字化技术仍不健全.16 第三章 中国智能电网的发展展望.16(一)中国智能电网发展方向.17(二)中国发展智能电网的政策建议.19 参考文献.21 4 摘要:智能电
2、网的发展以低碳化、去中心化、智能化为核心,技术进步和市场机制是重要保障 2014 年以来,中国智能电网发展加快,尽管中国电网仍以公用大电网为主导、计划经济特征依然显著,但智能电网新的影响因素明显加强,主要反映在可再生能源的跨越式发展、分布式电源的涌现以及用户侧对公平市场环境的要求提高。主要体现在:首先,以风电、光伏为代表的可再生能源的跨越式发展是中国智能电网最显著特征。截至2021年底,中国可再生能源装机规模突破10亿千瓦,其中风电、太阳能装机均跃升至世界第一。中国提出2060年前实现碳中和的目标,风电、太阳能为主的可变可再生能源的规模化发展是实现碳中和的重要途径。但可变可再生能源的功率具有随
3、机波动性的特点,如何解决电网调峰问题和发用电平衡问题,是发展智能电网的首要挑战。其次,可再生能源具有分布广、密度低的特点,在靠近负荷的地方建设分布式电源成为可再生能源发展的最经济的方式,分布式电源的地位日益重要。分布式电源的发展,增强了用户侧参与电网调节和电力市场交易的能力和意愿,但也增加了传统电力调度运行机制的负担,也对传统的电力系统利益格局带来了冲击。尽管中国智能电网在技术发展和市场化改革方面都取得了突破性的进展,但仍存在来自技术、机制等方面较多的挑战。首先是新能源的发展带来电网平衡困难和安全挑战;其次,建立支撑可再生能源、分布式能源发展的市场机制仍面临诸多束缚;再次,数字化的应用和推广仍
4、不普遍,数字化业务水平仍处于初级阶段。展望未来,智能电网的发展方向包括:第一,发展多种储能技术第一,发展多种储能技术,提升可变可再生能源的,提升可变可再生能源的消纳消纳能力能力。当前最经济有效的储能是抽水蓄能,中国推出了颇具雄心的抽水蓄能发展目标。但未来随着电化学等新型储能技术的进步和成本的下降,新型储能也将成为储能的主力。同时,用户侧海量电动汽车,在合适的引导机制下也将成为重要的储能资源。第二,以分布式电源为核心的局域微平衡支撑电网柔性第二,以分布式电源为核心的局域微平衡支撑电网柔性发展。发展。分布式电源的发展,将给中国电网带来更多元的发展趋势。预计至2030年,中国分布式新能源装机将达到
5、4 亿千瓦,将形成海量的微电网与公用电网协同运行的格局,微电网内部的微平衡成为整个电力系统平衡的重要基础。第三,第三,数字化技术全方面应用于电力生产数字化技术全方面应用于电力生产,全面支撑智全面支撑智能电网业务更高效运营,促进电力企业管理提升和业务能电网业务更高效运营,促进电力企业管理提升和业务转型。转型。其主要应用包括:设备的在线监测、控制;智能运维的开展;对交易的全面支撑;高比例新能源电力系统的规划、仿真与运行等。第四,用户侧第四,用户侧新型主体广泛发展新型主体广泛发展,形成多元的市场参与形成多元的市场参与方式方式。包括电动汽车与电网的互动,通过虚拟电厂聚合可控负荷参与电网调节等。第五,第
6、五,绿色交易体系发展健全绿色交易体系发展健全。与传统能源相比,可再生能源具有低碳、绿色环保优势,但可再生能源调节性能差,在电力市场竞争中将处于明显的劣势。为了弥补可再生能源竞争力的不足,将逐步健全可再生能源的绿色交易体系。为了促进智能电网的更快发展,建议加大新型储能、数字技术、智能微电网等技术的支持力度。同时,在市场机制上,健全适应高比例新能源新型电力系统的市场机制,完善绿电-绿证-碳市场协同政策,凸显可再生能源的环境价值,促进企业积极采购绿电。5 第一章 中国智能电网发展情况 20082008 年前后,中国提出年前后,中国提出以提升发、输、配、用各环节的智能化水平以提升发、输、配、用各环节的
7、智能化水平的的智能电网建设的目标。与欧美国家相比,中国电智能电网建设的目标。与欧美国家相比,中国电网具有网具有如下如下特点:很长一段时间内,中国电网发展的主要特点:很长一段时间内,中国电网发展的主要目标目标仍是满足快速增长的用电需求、继续加强以大电网为主导仍是满足快速增长的用电需求、继续加强以大电网为主导的网架结构、以及带有一定计划体制特点的供电体系。的网架结构、以及带有一定计划体制特点的供电体系。20142014 年以来,年以来,中国中国电力需求电力需求增速仍较快,电网企业延续原有大增速仍较快,电网企业延续原有大电网发展模式的惯性,但智能电网发展的新的影响因素明显加强,主要反映在电网发展模式
8、的惯性,但智能电网发展的新的影响因素明显加强,主要反映在可再生能源的跨越式发展、可再生能源的跨越式发展、分布式电源的分布式电源的涌现以及用户侧对公平市场环境的要求涌现以及用户侧对公平市场环境的要求。这些都。这些都需要需要电网电网提高其提高其数字化数字化和和市场化市场化水平,中国电网结构和形态发生了显著水平,中国电网结构和形态发生了显著变化,智能电网变化,智能电网的发展的发展也也日益日益呈现出呈现出集中式与分布式协调发展的集中式与分布式协调发展的特点。特点。同时,中国长期致力于开展电力市场改革,同时,中国长期致力于开展电力市场改革,以价格为指挥棒促进各方主体积极参与,以价格为指挥棒促进各方主体积
9、极参与,打破传统大电网为主的利益格局,打破传统大电网为主的利益格局,释放电力行业活力,释放电力行业活力,为智能电网发展提供为智能电网发展提供了了制度保障制度保障。所以渐进性的电力市场改革也成为智能电网发展的重要。所以渐进性的电力市场改革也成为智能电网发展的重要前提前提,特特别是建立适应可再生能源发展的统一电力市场,别是建立适应可再生能源发展的统一电力市场,形成形成用户侧广泛参与的公平用户侧广泛参与的公平市场市场环境,对于促进环境,对于促进电网向绿色、智能、开电网向绿色、智能、开放等方面转型至关重要。放等方面转型至关重要。(一)智能电网内涵的变迁 在中国,关于智能电网的概念,一直处于调整变化过程
10、中。当前,参与智能电网研究和建设的主体主要包含:电网企业、学界和政府等,这些主体对智能电网关注的侧重点各不相同。电网企业关注大电网的安全发展,以应对新能源电力显著增长带来的挑战;学术界与社会企业更加侧重新能源、分布式电源以及用户侧业务模式创新,以促进电网发展的显著变革;政府侧重安全、高效、清洁的现代能源保障体系建设,重点促进可再生能源消纳、分布式能源发展、电力市场改革等方面,注重大电网与微电网的协同发展。1.1.电网企业的智能电网战略电网企业的智能电网战略 作为中国电网建设运行最重要的成员,国家电网在智能电网的研究和建设方面占据举足轻重的地位,国家电网主要从保电网安全角度出发,注重特高压电网的
11、建设,以及采用数字化技术提升大电网的调度运行水平。2014 年,国家电网公司首次提出“全球能源互联网”的概念【1】,该概念是在原来“坚强智能电网”基础上的提升。根据国家电网的阐述,全球能源互联网是由智能电网、特高压电网和清洁能源三方面内容构成,强调建立以特高压电网为骨干网架、全球互联的坚强智能电网作为推动清洁能源发展和电能替代的核心【2】。2016 年起,为应对可再生能源的快速发展,国家电网对智能电网的概念逐步过渡到“能源互联网”的表述,以增强现代信息技术、物联网技术、智能控制技术等新技术的应用,实现电网与热网、燃气网、交通网的互联、互通,提升能源系统的韧性与调节能力。2.2.学术界学术界与社
12、会企业与社会企业对智能电网对智能电网的的理解理解 相对国家电网公司强调实现更高电压等级互联,维持统一大电网格局的目标,学术界更重视在配网侧和用户侧的广泛互动以及促进分布式能源的发展【3】。2015 年 4 月,由清华大学发起的香山科学会议“能源互联网:前沿科学问题与关键技术”学术讨论会在北京召开,来自25家单位的50多位海内外知名学者参加了会议,形成了以用户侧、分布式电源为主的能源互联网发展观点【4】。学术界对智能电网的定义更侧重于多能互补、用户侧的公平对等参与,以及在传统能源网基础上引入互联网理念,主要内涵如下:(1 1)开放互联:)开放互联:多种能源的开放互联,各种设备与系统的开放对等接入
13、,各种参与者与终端用户的开放参与,开放的能源市场和交易平台,开放的数据和标准等。6 (2 2)以用户为中心:)以用户为中心:以用户个性化、多元化需求为中心进行商业模式创新。用户认可和广泛参与能有效增强能源生产、运行、交易、服务等各环节的价值。以用户为中心强调用户体验。(3 3)分布式能源:)分布式能源:分布式能源是推动能源互联网发展的重要动力,分布式电源的发展使更多用户成为产销者(既是消费者,又是生产者),用户对于分布式电源即插即用的主张,以及发展智能微电网的需求,将打破电网经营的垄断,实现能源生产、消费的对等以及网状交易关系的产生【5】。3.3.政府对政府对智能电网智能电网的定位与支持的定位
14、与支持 中国政府将智能电网建设作为电网升级的一项重要内容,将电网智能调度、配电网智能化升级、分布式能源与可再生能源消纳作为智能电网的重要任务,兼顾了大电网与微电网的发展要求。2015 年 7 月,国家发改委、能源局发布关于促进智能电网发展的指导意见,定义智能电网是在传统电力系统基础上,通过集成新能源、新材料、新设备和先进传感技术、信息技术、控制技术、储能技术等新技术,形成的新一代电力系统,发展智能电网是发展能源互联网的重要基础。文件提出了提升电网智能化水平、提高新能源消纳能力、引导用户参与和节能减排等10项任务。2016 年 2 月,国家发改委、能源局、工信部联合下发关于推进“互联网+”智慧能
15、源发展的指导意见指出:“互联网+”智慧能源是一种互联网与能源生产、传输、存储、消费以及能源市场深度融合的能源产业发展新形态,具有设备智能、多能协同、信息对称、供需分散、系统扁平、交易开放等主要特征。2020 年 9 月,习近平总书记在第七十五届联合国大会中宣布中国“碳达峰,碳中和”的目标,对于能源电力绿色低碳转型提出了总目标。2021 年 3 月,中国提出构建新型电力系统的目标以支撑新能源的发展和绿色低碳转型目标,而智能电网建设是新型电力系统的重要构成。2022 年,国家发改委、能源局发布“十四五”现代能源体系规划。针对电网智能化发展要求,提出推动新一代调度自动化系统、配电网改造和智能化升级等
16、示范应用;针对分布式电源发展,提出推动智能配电网、主动配电网建设,提高配电网接纳新能源和多元化负荷的承载力和灵活性,促进新能源优先就地就近开发利用;积极发展以消纳新能源为主的智能微电网,实现与大电网兼容互补。在智能电网新技术和新业务创新方面,要求进行柔性直流、直流配电网、V2G、虚拟电厂、微电网等技术研发及示范应用,勾画出了智能电网的主要技术发展方向。(二)中国智能电网的进展与成就 2014 年以来,中国智能电网发展成绩主要体现在:可再生能源渗透率提升、分布式能源初步形成规模,数字技术应用更加普遍。1.1.可再生能源跨越式发展可再生能源跨越式发展 中国是世界上最大的能源生产国与消费国,由于中国
17、“富煤、缺油、少气”的能源资源禀赋,造成中国单位能耗排放高于世界平均水平。2020 年,中国能源消费产生的二氧化碳排放的全球占比达到 30%,能源排放在中国全口径排放占比超过 85%,而电力生产产生的排放占能源排放的 40%以上【6】。大力发展可再生能源,推动电力行业低碳转型,是中国实现“双碳”目标的关键。(1 1)可再生能源的飞速发展可再生能源的飞速发展 2014 年以来,中国可再生能源发电实现跨越式发展,装机规模、利用水平、技术装备、产业竞争力迈上新台阶,取得了举世瞩目的成就。截至2021年底,中国可再生能源装机规模突破 10 亿千瓦,而 2013 年年底可再生能源总装机仅约 4 亿千瓦。
18、2021 年,中国可再生能源发电量达 2.48 万亿千瓦时,占全社会用电量的 29.8%。中国可再生能源非电利用规模超过5000万吨标准煤。总计可再生能源使用量超过 7.5 亿吨标准煤,占中国 2021 年总能耗比接近 15%【7】。7 风电、太阳能为主的新能源仍是发展可再生能源最重要领域。目前风电、太阳能装机均处于世界第一。截止2021 年底,中国风电装机达到 3.29 亿千瓦,是 2013 年底的 4 倍,2014 年至今年复合增长率为 19%;太阳能装机达到 3.08 亿千瓦,是 2013 年底的 19 倍,2014 年至今年复合增长率为 44%;新能源装机比例占全国装机比例接近 27%
19、。装机情况如图 1。图图 1:1:中国新能源装机发展情况中国新能源装机发展情况 数据来源:国家能源局统计数据 经过各方努力,中国新能源消纳情况也取得了巨大的成效。2015 年弃风弃光比例达到 15%,经过几年的努力,2021年中国弃风弃光比例已不高于3%,而这是在新能源总装机同步增长了接近 3 倍的情况下取得的。2021 年中国新能源发电量达到9785亿千瓦时,占全社会用电量的11.7%。虽然中国新能源整体占比低于欧洲,但由于分布不均匀,青海、河北、宁夏、甘肃等省份新能源已成为第一大电源,其中青海的新能源发电装机占比超过60%,形成了局部的以新能源为主体电源的情况【8】。新能源技术、产业取得了
20、长足进步,促进风电、光伏发电成本的显著下降。本世纪初,中国主要采用可再生能源补贴加上保障性消纳等政策手段促进风电、光伏产业的发展,在新能源产业壮大中发挥了重要的作用,当前中国可再生能源产业链在世界处于重要的地位。中国风电产业链完整,7 家风电整机制造企业位列全球前十。光伏产业占据全球主导地位,多晶硅、硅片、电池片和组件分别占全球产量的 76%、96%、83%和 76%。产业链的发展实现了新能源的快速降成本。当前,中国陆上风电平准化度电成本为 0.21-0.34 元/kWh,比 2014 年降低了 50%左右;光伏发电平准化度电成本为 0.17-0.30 元0.00%2.00%4.00%6.00
21、%8.00%10.00%12.00%14.00%16.00%050000100000150000200000250000300000350000201020112012201320142015201620172018201920202021风能太阳能风能占比太阳能占比(MW)8 /kWh,下降了 80%以上。由于成本的下降,2019 年开始,中国逐步进入新能源发电平价时代。2.2.分布式电源发展迅速,电网去中心化趋势增强分布式电源发展迅速,电网去中心化趋势增强 (1 1)电力系统的去中心化)电力系统的去中心化 由于可再生能源具有资源分散的特点,可再生能源的快速发展必然带来分布式电源的增长。分布
22、式电源包括分布式光伏、分布式储能以及带有储能功能的电动汽车等。尽管坚强大电网是中国电力系统的显著特点,但分布式可再生能源发展产生的去中心化效果仍不可阻挡。分布式光伏是分布式电源重要构成,由于光照资源的分布式特性,分布式光伏具有接近用户的特点。且其所发电量不需要缴纳输配电价、政府性基金与附加费,显著降低了用户的用电成本。随着光伏建设成本的下降,近年来分布式光伏发展迅速。2021年新增分布式光伏2928万千瓦,占中国新增光伏装机总量的 53.4%,历史上首次突破 50%,这其中又以户用光伏为主要增长。2021 年户用光伏新增装机量 2160 万千瓦,同比增长 113.3%,体现了分布式光伏与用户的
23、深度结合及向更加分散的趋势发展【9】。此外,用电侧分布式储能的发展速度加快。储能是应对可再生能源发电随机波动性的有效手段,同时能借助“峰谷价差套利”以及削减用户最大用电功率需求(此举可以减少用户向电网公司支付的容量电费)的方式获得收益,同时增强用户侧供电可靠性,与分布式光伏形成光储系统,在电价峰谷差大的城市用户中推广。除光储系统之外,由于电动汽车具有类似储能的特性,成为分布式电源的重要组成。近年来全球电动汽车产业取得了重大进展,其中中国引领了电动汽车的发展。2021 年,中国电动汽车销量达到 330 万辆,占全球销量的 52%,中国电动汽车总保有量超过 780 万辆。2021 年底,中国拥有
24、261.7 万台充电设施和 1298 座换电站【10】。充换电设施具有明显的尖峰负荷特性,如果充换电设施无序充电,可能导致电网峰值负荷增长超过1000万千瓦。预计到 2030 年,中国将有超过 1 亿辆电动汽车,这将对电网运行带来更大的冲击,如何引导电动汽车有序充电,实现需求响应的作用,已经成为业界广泛探讨的话题。此外,随着电能替代的推进,热泵、空调设备等具有明显季节性、尖峰性等特点的负荷快速增长,会显著增加电网最大负荷,对电力系统充裕度和调节能力带来挑战。采用技术手段将此类负荷进行聚合控制,形成电网调节的分布式参与主体,成为一个重要的发展方向。(2 2)用户侧主动参与电网调节用户侧主动参与电
25、网调节 分布式电源大量接入配电网,使用户侧负荷从单一用电向发用电一体化方向转变,造成负荷的不确定性更加明显,对用户主动参与电网调节提出了更高的要求。用户侧采用数字化技术,聚合可调资源,以虚拟电厂和需求响应的模式参与电网调节,在智能电网中已初见雏形【11】。虚拟电厂是一系列分布式发电、储能及可控负荷等资源的集合,各类分散式的资源利用物联网技术实现对电网运行的统一响应,从而形成了小型的调控单元。电网调度机构和交易中心只需要对虚拟电厂进行统一调控,虚拟电厂的调控单元根据协议对各个分布式电源进行调整,降低了调度机构和交易中心的压力,提高了用户的参与度。由于储能调节性能最优,虚拟电厂中的储能将发挥核心作
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 中国 智能 电网 发展 成就 趋势
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【宇***】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【宇***】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。