11月2日，由全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展合作組織與聯(lián)合國亞洲及太平洋經(jīng)濟(jì)社會委員會、聯(lián)合國西亞經(jīng)濟(jì)社會委員會聯(lián)合舉辦的2020全球能源互聯(lián)網(wǎng)（亞洲）大會在京隆重召開，大會以“綠色低碳可持續(xù)發(fā)展”為主題，旨在深化全球及亞洲能源電力合作，加快能源變革轉(zhuǎn)型，推動全球能源互聯(lián)網(wǎng)中國倡議落地實(shí)施，為“一帶一路”和人類命運(yùn)共同體建設(shè)發(fā)揮作用。
在技術(shù)論壇上，中國工程院院士郭劍波圍繞高比例新能源電力系統(tǒng)的挑戰(zhàn)專題發(fā)表演講，并提出需要重點(diǎn)關(guān)注的技術(shù)及應(yīng)對措施。
據(jù)郭劍波院士介紹，根據(jù)2018年的預(yù)測，2050年中國的風(fēng)電、太陽能發(fā)電裝機(jī)容量占比將達(dá)68%，發(fā)電量占比達(dá)48%，形成高比例新能源的電力系統(tǒng)。從目前發(fā)展情況和預(yù)期來看，新能源發(fā)電實(shí)際發(fā)展速度可能會高于預(yù)期。
高比例新能源電量場景需要數(shù)倍于負(fù)荷的新能源裝機(jī)容量，將面臨多項(xiàng)挑戰(zhàn)。郭劍波院士詳細(xì)講述了主要的三大挑戰(zhàn)，高效消納、安全運(yùn)行和機(jī)制體制挑戰(zhàn)。
其中，消納挑戰(zhàn)主要分為日功率波動、出力度、尖峰電量消納、功率預(yù)測難度等幾方面：
根據(jù)目前預(yù)測，隨著新能源裝機(jī)的增大，2050年中國新能源日內(nèi)最大功率波動將超過10億千瓦，與當(dāng)年常規(guī)電源總裝機(jī)容量相當(dāng)，僅靠常規(guī)電源調(diào)節(jié)難以應(yīng)對新能源日內(nèi)功率波動。
未來高比例新能源電力系統(tǒng)中，新能源長時間、高出力給系統(tǒng)消納、安全和儲能技術(shù)帶來極大挑戰(zhàn)；在新能源低出力時段，電力系統(tǒng)需要常規(guī)能源等非新能源機(jī)組實(shí)現(xiàn)功率平衡。
新能源尖峰出力功率大、電量小，保證尖峰出力消納需要調(diào)動巨大的靈活性資源。未來高比例新能源電力系統(tǒng)中，保證尖峰出力的全額消納代價大。
中國的地形復(fù)雜，氣候類型多樣，隨機(jī)波動性強(qiáng)，高精度功率預(yù)測更難。未來，隨著新能源裝機(jī)規(guī)模的擴(kuò)大，預(yù)測絕對誤差將進(jìn)一步擴(kuò)大，大大增加發(fā)電計(jì)劃制定的難度。
在新能源供電帶來的安全問題方面，郭劍波院士指出，新能源發(fā)電參與一次調(diào)頻可降低穩(wěn)態(tài)頻率偏差和暫態(tài)最大頻率偏差，但因未改善系統(tǒng)慣量，頻率變化率未能改善，低慣量系統(tǒng)越限風(fēng)險仍然存在。通過采用虛擬慣量控制可使新能源提供一定慣量支撐，但由于一次能源輸入的可控性差，可能導(dǎo)致頻率二次跌落等次生事故。另外，新能源大規(guī)模接入會導(dǎo)致頻率越限風(fēng)險增加、系統(tǒng)電壓穩(wěn)定問題突出、高占比地區(qū)暫態(tài)過電壓嚴(yán)重、功角穩(wěn)定特性復(fù)雜、“預(yù)案”式安控策略配置困難、寬頻震蕩現(xiàn)象相繼出現(xiàn)、調(diào)控運(yùn)行復(fù)雜等挑戰(zhàn)。
“隨著新能源發(fā)電的技術(shù)進(jìn)步、成本進(jìn)一步降低，可以預(yù)期新能源必將迎來持續(xù)較長時間的高速發(fā)展期。”郭劍波院士表示，“另外，新能源綠色、低邊際成本、高輔助服務(wù)需求對市場機(jī)制設(shè)計(jì)帶來挑戰(zhàn)，眾籌、互聯(lián)網(wǎng)金融、實(shí)物融資租賃等開發(fā)模式推動了新能源快速發(fā)展?！?/p>
郭劍波院士指出，應(yīng)加強(qiáng)以新能源為主力電源的電力系統(tǒng)的構(gòu)建技術(shù)條件和市場機(jī)制的研究，并對新能源設(shè)備、運(yùn)行及控制提出新技術(shù)要求。此外，要通過拓展電力利用、多能互補(bǔ)和能源綜合利用，利用先進(jìn)的氣象預(yù)報(bào)、傳感、通信、人工智能等技術(shù)，協(xié)調(diào)源-網(wǎng)-荷-儲等資源，應(yīng)對高占比新能源給系統(tǒng)帶來的巨大功率波動和帶來的技術(shù)挑戰(zhàn)。
演講PPT如下：
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