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碳中和电力系统的规划运行和关键技术

综述

摘要：现如今，我国提倡低碳理念发展，电力企业也在朝着这个方向进步。

近年来，为改善生态环境质量状况，实现可持续发展，我国提出了“碳达峰、碳

中和”双碳目标，积极推动能源结构升级转型，构建以新能源为主的新型电力系

统。通过减少化石能源耗用量，有效缓解了能源供需矛盾，优化了能源布局，但

也面临全新难题和挑战。鉴于此，本文以新型电力系统发展作为切入点，简要叙

述了双碳目标下的新型电力系统建设挑战。

关键词：碳中和；电力系统；规划运行；关键技术

引言

在联合国大会中，我国提出了“碳达峰、碳中和”目标，“双碳”目标的提

出使生态文明建设布局与人类命运成为共同体。电力企业属于关系到民生基础的

能源行业，电力企业需要承担其“双碳”目标推进的任务及使命，实现绿色电力

企业建设发展。在改革阶段，需积极主动探索全新的发展战略，进一步实现高质

量发展。

1电力行业率先达峰的重要意义

立足我国富煤、贫油、少气的能源资源禀赋，坚持先立后破，加快能源行业

的低碳转型，平稳有序地推进行动方案，确保实现碳中和、碳达峰目标。电力行

业在我国能源消费与碳排放中占据重要地位，需要率先实现低碳转型以支撑我国

低碳发展转型目标。

“双碳目标”对电源结构、电力系统、电力科技、电力产业及市场机制等均

提出了新要求。电力行业落实碳达峰、碳中和目标要通过构建以新能源为主体的

新型电力系统实现。需要全行业产业链、价值链上下游共同努力，其未来呈现的

电力系统新的发展特征将对电力行业发展产生深远影响。

在电源侧，2030年我国风光发电总装机规模将超过12亿kW，以新能源为主

的电源结构加快形成。随着我国加快煤炭减量步伐，煤炭和煤电将面临季节性、

区域性偏紧，煤电将逐步向保供支撑电源和调节电源的转变，煤电机组绿色低碳

发展依赖于灵活性改造技术、脱碳、零排放和负排放等关键技术的攻关和较大规

模应用，煤电将与其他电源建设形成合力，确保在低碳转型过程中实现电力平稳

有序供应。

在电网侧，2030年前依靠火电灵活性改造进行调峰和电网互联互济，足够支

撑间歇性可再生能源消纳。2030年后，将大规模应用储能技术与扩大跨区域输送

容量，2050年跨区域电力交换功率总容量达到当前的3～7倍。

在终端用能侧，电力占比将持续增加，2020年约25％，2030年提升到30％

左右，2050年将会超过50％。可再生能源制氢将大规模发展，电制氢需求占总

电力需求15％左右。

随着全国碳市场的不断完善和深化，CCER、碳金融等的适时引入，将促进碳

市场机制在推进低成本减排的优势，进一步深挖减排潜力。绿证、用能权、排污

权、碳市场和电力市场等的建立完善，将形成交叠补充的新局面，引导电力绿色

低碳发展。

2碳中和电力系统的规划运行和关键技术研究

2.1注重技术研发，提升运行效益

结合目前电网生产运营中的“双高”现状，要实现碳达峰和碳中和目标，相

关电力公司必须要将电力系统的安全稳定运行和控制技术作为研究的重点内容和

方向，不断研究开发特高压输电、柔性直流输电等技术。同时，在电网运行和相

关工作中，可以尝试在生产过程中应用“新能源云”平台和发展模式，在更多的

用能和生产领域进行清洁能源接入，促进碳交易、绿色业务的不断开发，构建和

完善智慧能源体系，促进智慧电网、能源互联网等的构建。

2.2推进风光能源多元化发展技术

各电力设计企业应布局拓展陆上风电规划设计和总承包业务，加强储能、氢

能技术研发储备，积极参与“风光水火储”规划研究。推进以沙漠、戈壁、荒漠

地区为重点的大型风电光伏基地项目建设，沙漠戈壁荒漠等风能和太阳能资源禀

赋较好的大型风电光伏发电基地开发。拓展深远漂浮式海上风电技术研发储备，

完善海上风电产业技术体系，加强技术集成与创新，配置海洋工程装备，补齐施

工安装业务短板，推进风电光伏多元化发展。

2.3挖掘负荷侧资源需求潜力

为解决能源分布不均衡问题，取得更为理想的发电效益，电力企业应从负荷

侧优化方面着手，采取负荷侧需求管理、建立负荷侧电力需求响应市场机制两项

措施。①负荷侧需求管理。在电力系统中安装传感器等装置，持续监测用能设备

工况，根据掌握信息远程管理充电桩、用户侧分布能源系统，通过深挖用户侧调

配资源，实现“网荷储”融合互动目标，有利于改善负荷侧响应能力与电力用户