周孝信:以互联网思维审视和改变传统电力系统

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“电力系统也要转型,它的转型是实现能源转型的核心。”11月23日,在2017中国电机工程学会年会上,中国电力科学研究院名誉院长、中国科学院院士周孝信接受本报记者专访,提出电力系统由以化石能源为主向低碳可再生能源为主转型,将对能源转型目标的实现起关键作用。

周孝信:以互联网思维审视和改变传统电力系统

国家目前正在实施新一轮电力改革,新的电力系统构建也是其中之一。展望几十年后的的电力系统,究竟是什么样子?是否如科幻小说一样神奇呢?

一次能源消费中非化石能源主要来自一次电力

来源:中国工业报作者:李芳蕾2019-05-09 10:42:43

从现代能源系统生产、消费和配置各环节看,均意味着电力将发挥更加重要的作用,电力系统转型是实现我国能源转型的主要支撑。大幅提高非化石能源电力占比,形成非化石能源为主的电源结构是新一代电网的重要标志,在智能电网发展的基础上构建更加智能化和多能互补的能源互联网是未来发展方向。

“四个革命,一个合作”重大战略思想为我国能源发展改革指明了方向。以可再生能源逐步替代化石能源,实现可再生能源等清洁能源在一次能源生产和消费中占更大份额,实现能源转型,建设清洁低碳、安全高效的现代能源体系是我国新一轮能源革命的核心目标。

关键词:

近日,中国科学院院士、中国电力科学研究院名誉院长周孝信在相关大会上发表了题为“能源转型中构建中国新一代电力系统”的主旨演讲。他从能源和电力系统转型、新一代电力系统的主要特征以及关键技术等三大方面为大家精彩描绘了新一代电力系统的美好蓝图,并描述到,未来电网既能输送电力,又能输送天然气。

电力系统在实现能源转型中起到什么样的作用呢?

电力系统在人们印象中是较为传统的产业,轰鸣的发电机、嗡嗡作响的变压器和高空中舒展的高压线等电力装备,是工业时代的标志,其很难让人把它与互联网联系到一起。然而,电力系统的确天然具有互联网基因。通过四通八达的电线来传输互联网信息是早已实现的技术,并在进一步发展。各类一次能源发电和分散化布局的电源结构通过大规模互联的输配电网络,链接千家万户使用,具有天然的网络化基本特征;传统电力系统终端用户用电早已实现
“即插即用”,也具有典型的开放和分享的互联网特征。电力系统是国家能源调节的大动脉。各种不同的能源形式具有不同的波动特点,同时又要满足不同需求的波动性,其匹配关系非常复杂,因此通过智能计算、大数据技术和互联网思维对能源进行统筹规划,对于我国拓展多种形式的能源、降低能源成本、提高能源利用效率、促进绿色能源发展极其重要。新一代电力系统作为新一代能源系统的核心,其理念和目标与能源互联网高度契合。中国科学院院士周孝信关于
“以互联网思维审视和改变传统电力系统”的观点,正是抓住了新一代电力系统的发展方向。此外,智能计算、大数据分析和互联网思维也使得电力系统的触角延伸入社会的方方面面,任何人不可能不使用电力能源,而只要使用电力能源,他就是电力网络的一个终端,在互联网思维看来,其潜在市场十分具有想象力。

能源和电力系统的转型

周孝信表示,非化石能源在一次能源消费中占比是我国能源转型的主要指标。而一次能源消费中非化石能源主要来自一次电力。我国一次能源消费结构中,非化石能源比例逐年递增,从2011年占比7.4%增长至2016年13%,其中非化石能源发电占总发电量的比例达28.4%。

4月25日,2019中国电力工业发展高峰论坛在北京举行,论坛上,中国科学院院士、中国电力科学研究院名誉院长周孝信从新一代能源系统的关键指标出发,阐释了对能源互联网的内涵和认知,提出在新形势下,应以互联网思维来审视和改变传统电力系统,使其获得更长远的发展。

国家发改委、能源局先后在2016和2017年发布了关于电力和能源发展的“十三五”规划以及能源生产和消费革命的战略指标。目前能源消费中,煤炭占比60%以上,而国家的战略目标中,非化石能源占50%。剩下的50%就是油气和煤炭,最好的结构是油气能保持在30%左右,剩下的20%就是煤炭,这是一个宏观的设想。

大幅提高非化石能源电力占比,形成非化石能源为主的电源结构,是实现我国能源转型的核心内容。2016年我国非化石能源电量1.7万亿千瓦时,当年火电平均供电煤耗312克/千瓦时,折合一次能源5.4亿吨标准煤,占全年一次能源消费总量43.6亿吨标准煤的12.4%。有学者研究,2016年我国非化石能源占比13%,其中电力贡献了12.4%,也就是说90%以上的非化石能源占比指标是由非化石能源的电力所提供的。

推动能源转型 构建新一代电力系统

2017年,煤电占比是装置容量58%,电量占66%,人均用电量是4537千瓦时,非化石占比13%多,能源消费总量45亿吨。而国家的能源消费总量总体目标是2020年50亿吨,2030年60亿吨,2050年55亿吨;非化石能源占比2020年15%,2030年20%,2050年50%;人均用电量2020年5000度,2030年6000度,2050年9000度,9000度达到了发达国家的平均水平,比欧洲的水平还要高,我们后来根据十九大的报告做了一些分析,未来可能人均用电会超过9000度,再结合我国的国情来看,未来煤电一定要转型。

新一代电力系统构成新一代能源系统核心

周孝信院士认为,目前,我国正处在能源转型的关键时期,我国能源转型与革命的核心战略目标应是大力推动能源转型,构建清洁低碳、安全高效的新一代能源系统。新一代能源系统具备实现可再生能源优先、因地制宜的多元能源结构,集中分布并举、相互协同的可靠能源生产和供应模式,面向全社会的平台型、商业型和用户服务型等主要特征。在新一代能源系统中,电气化是其最主要的参数演化趋势之一。

电力系统是能源系统里一个非常主要的组成部分,它有两跟连线的曲线,一条是发电量的曲线,或者叫用电量;一条是装机容量曲线。目前,煤电发电量的比重是70%左右,且在逐步降低,预计到2030年,非化石能源的发电量将超过煤电发电量。

周孝信提出,始于本世纪初的我国第三代电力系统基于可再生能源和清洁能源,是推动能源转型发展、构成新一代能源系统核心的新一代电力系统。高比例可再生能源、高比例电力电子装备接入电网、多能互补综合能源以及信息物理深度融合智能化是新一代电力系统的显著技术特征。

目前,我国正在实行第三代电网,其目标是从21世纪初到21世纪中叶,实现以可再生能源等非化石能源发电为主
(发电量将占到70%~80%以上),将骨干电源与分布式电源结合,骨干电网与局域配额网、微网结合,实现智能的电网控制、保护系统,智能输变电设备和网络的自愈,大容量、低损耗、环境友好的输电方式,使得供电可靠性大幅提高,基本排除用户的意外停电风险,集中于分布结合的规模经济型,分布式能源广泛接入的智能配电网、微网,提供双向能源电流、综合能源、电力和信息服务。综合来说,第三代电网是100多年来,第一、二代电网的传承和发展,是新形势下推动能源转型发展,构成新一代能源系统核心的新一代电力系统。

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