雙碳目標下的新型電力系統(tǒng)規(guī)劃新問題及關(guān)鍵技術(shù)

洪宇 陳輝

摘要：新型電力系統(tǒng)是國家電力系統(tǒng)低碳發(fā)展的前提和保障，本文系統(tǒng)介紹了我國新型電力系統(tǒng)的特征，指出了雙碳目標下新型電力系統(tǒng)規(guī)劃所面臨的新問題，提出了新型電力系統(tǒng)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)，為雙碳目標下的新型電力系統(tǒng)規(guī)劃新問題的解決指明了方向。

關(guān)鍵詞：雙碳目標;新型電力系統(tǒng);電力系統(tǒng)規(guī)劃;問題;技術(shù)

引言

碳排放問題是全球關(guān)注問題，很多國家已經(jīng)將“碳中和”或者“零碳”等作為國家氣候目標，形成國家戰(zhàn)略。我國屬于煤炭資源型國家，早期煤炭開采和利用量比較大，低碳結(jié)構(gòu)性變革迫在眉睫。做好雙碳工作已經(jīng)成為了我國2021年的重點工作任務。電力系統(tǒng)的碳排放量對于我國碳排放量的總體水平具有較大影響，“碳達峰”、“碳中和”需要電力系統(tǒng)大力發(fā)展可再生能源、提高電能消費比重，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的高碳電力系統(tǒng)模式，形成低碳或者零碳電力系統(tǒng)新模式。

1我國新型電力系統(tǒng)的特征

1.1電力供應主體地位更加突出

新型電力系統(tǒng)突出體現(xiàn)了新能源在電力系統(tǒng)未來發(fā)展中的地位，更加智能化、安全化、可控化，靈活性更強。可預見的可再生能源逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏οM的增量主體，呈現(xiàn)出規(guī)模大、占比高、質(zhì)量佳和市場化程度高等特點?？稍偕茉磳τ陔娏ο到y(tǒng)的發(fā)展帶來很大不確定性問題，可能會制約新能源的高消費水平?；痣姍C組在利用低碳技術(shù)的同時，應當承擔起靈活性調(diào)節(jié)的功能，將傳統(tǒng)的電量供應主體轉(zhuǎn)變?yōu)樾滦偷碾娏黧w。

1.2電網(wǎng)系統(tǒng)輸送效率不斷提升

新型電力系統(tǒng)的電網(wǎng)輸電通道利用率更高，電能傳輸方式中跨區(qū)輸送可再生能源已經(jīng)成為主要方式，規(guī)模化的新能源不斷接入，柔性輸電技術(shù)應用于電網(wǎng)系統(tǒng)，電網(wǎng)系統(tǒng)呈現(xiàn)出高度電力電子化特點，電網(wǎng)系統(tǒng)的動態(tài)特性發(fā)生變化，要求電網(wǎng)系統(tǒng)不斷提升故障耐受能力。傳統(tǒng)的集中電網(wǎng)將逐步退出新型電力系統(tǒng)，小型、分散的電源將更加適合電網(wǎng)扁平化的發(fā)展趨勢。

1.3用戶體驗度和能源利用率不斷提高

新型電力系統(tǒng)的電能替代程度將進一步提高，以電能為中心的能源系統(tǒng)消能將進一步增強，更多新型負荷和多元化的儲能設備將被應用于新型電力系統(tǒng)中，新型電力系統(tǒng)的管理水平將不斷提高，管理更加高效、可控，不同種類的負荷資源將參與到用戶需求響應，新型電力系統(tǒng)的能源利用率將不斷提高。

2雙碳目標下新型電力系統(tǒng)規(guī)劃所面臨的新問題

2.1低碳電力呈現(xiàn)市場化發(fā)展新格局

雙碳目標下新型電力系統(tǒng)的低碳要求為電力市場的發(fā)展注入了新鮮的血液、賦予了新的時代內(nèi)涵。未來的碳交易市場將轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏κ袌龅闹匾M成內(nèi)容。低碳要求作為新型電力系統(tǒng)的基本應用場景，應當采取有效措施對電力市場的發(fā)展、碳市場的交互方法進行深度研究和系統(tǒng)分析，對電力系統(tǒng)發(fā)展提出了更高、更嚴的標準和要求，指明了雙碳目標下新型電力系統(tǒng)市場化發(fā)展的新格局，機遇與挑戰(zhàn)并存。

2.2電力系統(tǒng)發(fā)展的不確定性突顯

雙碳目標下新型電力系統(tǒng)受到電源供應波動的影響以及用戶對于用電隨機性的要求影響，新型電力系統(tǒng)所面臨的不確定性廣泛存在。如何適應電源供應和用戶需求的不確定性，做好電力系統(tǒng)運行的各個環(huán)節(jié)，對我國新型電力系統(tǒng)的發(fā)展提出了新的挑戰(zhàn)。針對電力系統(tǒng)發(fā)展的不確定性，采取建立電力系統(tǒng)模型，呈現(xiàn)電力系統(tǒng)運行場景，對電力系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)進行模擬和預測，將是未來電力系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢。

2.3電力系統(tǒng)的規(guī)劃主體不斷增多

傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)的規(guī)劃設計到配電網(wǎng)的規(guī)劃、輸電網(wǎng)的規(guī)劃以及電源的規(guī)劃等環(huán)節(jié)。但是，雙碳目標下新型電力系統(tǒng)規(guī)劃主體更多，不僅需要考慮電力系統(tǒng)的電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)和負荷側(cè)，還需要考慮電量平衡所涉及的利益主體。如果還停留在傳統(tǒng)電力運行模式，僅僅考慮某個環(huán)節(jié)的規(guī)劃，已經(jīng)無法適應新型電力系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)的互動需要，應當做好包括儲能在內(nèi)的多主體協(xié)同規(guī)劃。

3雙碳目標下新型電力系統(tǒng)規(guī)劃的關(guān)鍵技術(shù)

3.1低碳電力市場機制

低碳電力市場已經(jīng)成為了電力系統(tǒng)發(fā)展的必然發(fā)展趨勢，采用電力市場機制分析內(nèi)部碳交易市場和電力市場的交互機制、運營模式等成為了研究熱點。在碳市場交易規(guī)則尚未統(tǒng)一建立的背景下，認知度較高的碳配額方法包括免費分配和拍賣兩種。我國已經(jīng)建立了多個碳交易試點，積累了碳交易市場運行經(jīng)驗。在電力市場和碳交易市場交互發(fā)展的基礎上，構(gòu)建出適合我國發(fā)展的低碳電力市場機制和運行模式，是新型電力系統(tǒng)規(guī)劃發(fā)展運行的基本前提。應當根據(jù)碳排放額度，探索建立適合碳排放規(guī)則的電源結(jié)合和電網(wǎng)架構(gòu)。

3.2源荷精準化預測

新型電力系統(tǒng)的隨機性更強，對清潔能源的隨機特性進行精準建模和預測是雙碳目標下新型電力系統(tǒng)規(guī)劃發(fā)展的必要前提。模型的預測結(jié)果直接影響著電力系統(tǒng)方案的制定和規(guī)劃方案實施的有效性，按照時間尺度可以分為超短期預測、短期預測和中長期預測。新型電力系統(tǒng)模型涉及到各種因素的影響，需要通過不斷嘗試和影響因子的調(diào)整提高源荷精準化預測水平。

3.3多主體協(xié)同規(guī)劃

隨著可再生能源的不斷接入、輸配系統(tǒng)技術(shù)的應用以及用戶需求程度的不斷加深，發(fā)-輸協(xié)同規(guī)劃、源-網(wǎng)-荷-儲協(xié)同規(guī)劃以及多能流協(xié)同運行的配網(wǎng)規(guī)劃等多主體協(xié)同規(guī)劃進一步加強。同多主體協(xié)同規(guī)劃研究的成熟度不盡相同，在不確定性處理、建模思路等方面的研究成果可以為新型電力系統(tǒng)規(guī)劃提供借鑒。

4結(jié)語

雙碳目標下的新型電力系統(tǒng)規(guī)劃發(fā)展是未來電力系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢，面對低碳電力呈現(xiàn)市場化發(fā)展新格局、電力系統(tǒng)發(fā)展的不確定性突顯、電力系統(tǒng)的規(guī)劃主體不斷增多等諸多問題，應積極探索雙碳目標下新型電力系統(tǒng)規(guī)劃的關(guān)鍵技術(shù)，助推雙碳目標下新型電力系統(tǒng)規(guī)劃發(fā)展。

參考文獻

[1]別朝紅，馬溪原.數(shù)字賦能新型電力系統(tǒng)構(gòu)建良性“碳中和”電力行業(yè)生態(tài)[N].經(jīng)濟參考報，2021-07-12（007）.

[2]夏溢.都市型電力系統(tǒng)在雙碳目標下的發(fā)展要求和面臨挑戰(zhàn)[J].上海節(jié)能，2021（06）：564-569.

[3]潘愛強，杜鳳青.“雙碳”背景下上海城市能源互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建技術(shù)需求分析[J].電力與能源，2021，42（03）：368-372.