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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 。