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“双碳”目标下配电网高质量发展的思考 配 电 网 规 划 设 计 中 心 主任 教 授 级 高 级 工 程 师 吴志力 2021年 6 月 目 录 C O N T E N T S 一 对“双碳”目标的认识 二 “双碳”目标对配电网的影响和要求 三 关于推进配电网高质量发展的思考 一 对“双碳”目标的认识 3 2020年 9月 22日 ， 国家主席习近平在第七十五 届联合国大会一般性辩论上宣布 ， 中国二氧化 碳排放力争于 2030年前达到峰值 ， 努力争取 2060年前实现碳中和 。 碳达峰 碳排放峰值应努力控制在 120亿吨以内 。 碳中和 加快推动能源活动和工业过程减排 ， 到 2060年实现全社会碳排放与森林 、 草原 、 土壤等碳 汇集能力持平 。 碳达峰、碳中和 4 （一）我国实现“双碳”目标面临减排总量大、时间紧的挑战 据估算， 2020年我国二氧化碳排放总量约 110亿吨，总量大，居世界首位。其中，能源燃烧的二氧化 碳排放约为 97亿吨，占比约 88，是我国碳排放的主要来源。电力行业约 39亿吨，占比约 35。 能源燃烧 能源电力 （不含热电联供的供热碳排放约 5亿吨， 计入工业、建筑等终端用热行业） 5 部分国家从碳达峰到碳中和所用时间 其次，欧美等发达国家从“碳达峰”到“碳中和”的时间普遍超过 50年，而我国仅有 30年 时间， 我国化石能源燃烧二氧化碳需减排 90～ 95亿吨， 减排压力大。我国电力部门脱碳将 跳过“油气” 时代，直接从燃煤时代进入“风光”时代。 6 我国尚处于工业化阶段 ， “ 十四五 ” 期间按照 GDP年均增速 5.5测算 ， 能源电力需求还将持续攀 升 ， 统筹碳减排和经济社会发展要求高 。 按照 2030年单位 GDP二氧化碳排放比 2005年下 降 65以上的新承诺目标倒推 ， 单位 GDP二氧化碳 排放在 “ 十四五 ” 期间降低 18， “ 十五五 ” 期间 再降低 20， 才能控制碳排放量在 120吨以内 。 （二）我国经济发展与碳排放仍存在强耦合关系 我国经济发展与碳排放的关系 7 抽水蓄能技术 CCUS技术 是将二氧化碳从工业排放源中分离后加 以利用或封存的新兴技术，以实现化石 能源大规模低碳化利用。 （三）我国碳中和相关技术还处于发展的初级阶段 我国储能产业 ， 除了抽水蓄能技术外 ， 其他储能技术仍以示范应用为主 。 碳捕获及封存利用（ CCUS） 技术是解决煤电高碳排放问 题的重要手段，但是目前面 临成本较高、缺乏可行的商 业模式、运输与封存过程存 在突然渗滤和缓慢渗滤的风 险等问题。 8 5.5 亿吨 8.6 减少其他行业 CO2排放 量 占其他行业碳 减排任务百分 比 （四）能源电力领域任务重 电力行业有力支撑其他行业碳减排， 除了需要 满足自身的用电需求增长外，还要承接其他领域转 移的碳排放（如工农业生产制造采用电锅炉，交通 运输领域采用电动汽车、港口岸电等，居民采用电 采暖等）。预计 2030年通过电能替代减少其他行业 二氧化碳排放共 5.5亿吨，占其他行业碳减排任务 的 8.6。 9 太阳能光伏 风电 常规水电 核电 生物质 CCS 抽蓄 气电 储能电站 电动汽车 DR 灵活性资源 01 水电 、 核电 、 新能 源等非化石能源基 本不产生碳排放 ， 未来需要加快发展 。 02 2030年 03 西部北部建 设大型综合能源 基地； 东中部因地 制宜发展分布式 光伏 、 分散式风 电和海上风电 。 （五）电力行业需要加快发展非化石能源 新能源是非化石能源增长的主力军 10 今年 3月， 国家电网公司发布了“碳达峰、 碳中和”行动方案，提出加快构建清洁低 碳、安全高效能源体系，持续推进碳减排， 明确了推动能源电力转型主要实践、研究 路径以及行动方案。 （六）国家电网公司“双碳”行动方案 11 加强输电通道建设，提高跨省区输 电能力和输送清洁能源电量占比。 2241 5169 10248 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 2020年 2025年 2030年 抽蓄装机（万千瓦） 加快抽水蓄能电站建设，提升新能 源消纳能力。 全力推动新能源发展，促进能源供给清洁化 12 大力实施电能替代，促进终端能源消费电气化 积极推动长江沿线港口岸电建设，实现 长江主要港口岸电基本覆盖 加快电动汽车充电网络建设，支持新能 源汽车产业发展 13 加强电力技术创新，促进清洁能源利用高效化 近年 ， 国家电网在储能 、 新能源交易 、 虚拟电厂等方面 ， 利用大数据 、 区块链 、 人工智能 等前沿技术 ， 依托新能源云开展了多项创新 。 14 二 “双碳”目标对配电网的影响和要求 15 在 “ 双碳 ” 目标下 ， 配电网作为城 乡经济社会 重要基础设施 ， 是联系能源 生产和消费的 关键枢纽 ， 是服务国家实 现 “ 碳达峰 、 碳中和 ” 目标的 基础平台 。 推进配电网高质量发展 ， 对贯彻落 实党中央决策部署 ， 加快构建以新能源 为主体的新型电力系统 ， 推动能源电力 低碳转型 ， 全面服务生态文明建设 ， 具 有重要的现实意义 。 16 在 “ 双碳 ” 目标激励下 ， 分布式电源将 迎来快速增长阶段 ， 预计 2030年 ， 国网经营 区分布式电源装机达到 2.9亿千瓦 ， 占总装机 的 10左右 ， 其中 ， 分布式光伏装机达到 2.6 亿千瓦 ， 分散式风电装机达到 0.3亿千瓦 。 （一）分布式电源大规模、高比例接入要求配电网更安全 随着越来越多的分布式可再生能源接入配 电网就地消纳，配电网由传统的单向接受电力 并向用户分配，逐步向供需互动的有源网络过 渡。 17 场景类型 电网模式 主要特征 特点 场景 一 负荷密集型 注入型 供小于需 分布式清洁能源装机较少，在本地实现消纳，以大电网直供方式为主，依靠外来电力满足本地用电需求。 场景 二 源荷平衡型 平衡型 供需平衡 分布式清洁能源发电量与本地用电需求达到 平衡 ，区域内储能、可响应负荷等灵活性资源有效调度，能够实现 区域电网自治 。 场景 三 电源密集型 上送型 供大于需 高渗透分布式清洁能源并网，分布式清洁能源发电量大于本地负荷用电量，电力经过汇集站上送至上级电网。 未来配电网发展模式 未来配电网发展形态将发生较大变化 。 在电力流向上 ， 由于负荷侧有分布式电源注入 ， 配电网由 传统的 “ 注入型 ” ， 向 “ 平衡型 ” 、 “ 上送型 ” 转变 。 18 在网络形态上 ， 由于分布式电源 广泛采 用逆变器等设备并网 ， 提高了配电网电力电 子化程度 ， 网络结构更加复杂 ， 加大了运行 控制难度 。 19 2018年夏季高峰时刻国网经营区及“三北”地区风光出力情况 区域 国网 华北 东北 西北 发生时间 2018/7/25 2018/8/1 2018/8/3 2018/7/24 最大负荷值 81009 20148 6281 8522 风电 出力 2263 379 741 559 占负荷比 2.8 1.9 11.8 6.6 光伏 出力 4993 1127 140 1225 占负荷比 6.2 5.6 2.2 14.4 单位万千瓦 由于分布式能源发电具有随机性、间歇性和波动性，顶峰能力严重不足，风电在午高峰、晚高峰时刻出力均 处于较低水平，光伏对午高峰能起到较好支撑作用，但晚高峰时出力基本为零。 分布式能源 发电随机性、间歇性和波动性 20 另外，受天气的影响，分布 式能源发电出力骤减，易出现电 力供应缺口，供电保障问题也比 较严重。 综上所述，分布式电源大规模、高比例接 入 对配电网的安全可靠运行提出了更高的要求， 要求配电网提升弹性自适应能力和对分布式能 源的就地消纳能力，强化网源荷协调控制，避 免停电事故。 21 （二）新型用能组织、产消者的大量涌现要求配电网更智能 一方面， 智能楼宇、智慧园区、 微电网等新型用能组织将大量涌 现并接入配电网，与之形成双向 互动； 另一方面， 随着电动汽车 、分布式储能的快速发展，“源 荷”界限开始模糊化，即出现所 谓产消者。 要求配电网具备强大的综合承载能 力、全息感知能力和智能调控能力 ，在保证新能源足额消纳的同时， 能够满足多元化负荷“即插即用” 接入需求。 22 随着新能源装机的增加 为满足新能源全额消 纳 ， 系统成本将呈现 持续扩大趋势 。 需要深入研究成本回收 途径 ， 拓展挖潜增效空 间 ， 提高投入产出效率 效益 ， 确保配电网可持 续发展 。 廉价绿色 安全 能源不可 能三角 （三）持续扩大的系统成本要求配电网更高效 23 “ 双碳 ” 目标的提出 ， 将推动配电网与能源互联网 衔接更加紧密 ， 要求加大投资开放力度 ， 加强与其他基 础设施的融通融合 ， 加快发展成为 分布式可再生能源消纳的支撑平台 多元海量信息集成的数据平台 多利益主体参与的交易平台 配电网涵盖电力生产、传输、存储和消费全部环节，具备能源互联网全部要素。 （四）与能源互联网的紧密衔接要求配电网更开放 24 老旧设备 配电网线损 （五）深入践行绿色发展理念要求配电网更低碳 配电网设备种类多、数量大，且还存在一定比例的老旧设备，一直是公司节能降耗的重点领域。进一步 加大配电网领域低碳治理力度，全面加强节能管理，积极推广应用绿色环保、节能高效的配电设备，合理控 制运行损耗，引领带动电网全环节全流程绿色生态环保。 25 三 关于推进配电网高质量发展的思考 26 “ 十四五 ” 是碳达峰的关键期 、 窗口期 ， 也是配电 网发展的机遇期 、 提升期 ， 需要统筹 安全与发展 速度与质量 成本与效益 加快提升配电网发展质量，推动构建以新能源为主体 的新型电力系统，积极服务国家实现“双碳”目标。 27 坚持系统性思维 ， 强化落实配电网统 一规划要求 ， 加强输配电网协调发展 ， 有 效提升配电网整体安全水平 。 要 统筹推进分布式电源 、 微电网 、 局 域网建设 ， 积极稳妥实施增量配电业务改 革 。 （一）提高配电网应对安全风险能力 28 要 深化新能源发电规律认识，着力提升新能源功率预测准确性，大力推进分布式燃气等调峰电源建 设，积极推动发展“新能源 储能”，保障新能源优先就地就近并网消纳。 29 要 主动配合地方政府做好 “ 双碳 ” 目标任务 的细化分解 ， 科学论证配电网可开放容量 ， 引导确定各地新能源合理发展规模 、 布局和 时序 ， 最大限度减少弃风弃光量 ， 促进源网 荷协同联动 、 有效衔接 。