双碳目标下的新型电力系统规划新问题及关键技术

洪宇 陈辉

摘要：新型电力系统是国家电力系统低碳发展的前提和保障，本文系统介绍了我国新型电力系统的特征，指出了双碳目标下新型电力系统规划所面临的新问题，提出了新型电力系统发展的关键技术，为双碳目标下的新型电力系统规划新问题的解决指明了方向。

关键词：双碳目标;新型电力系统;电力系统规划;问题;技术

引言

碳排放问题是全球关注问题，很多国家已经将“碳中和”或者“零碳”等作为国家气候目标，形成国家战略。我国属于煤炭资源型国家，早期煤炭开采和利用量比较大，低碳结构性变革迫在眉睫。做好双碳工作已经成为了我国2021年的重点工作任务。电力系统的碳排放量对于我国碳排放量的总体水平具有较大影响，“碳达峰”、“碳中和”需要电力系统大力发展可再生能源、提高电能消费比重，转变传统的高碳电力系统模式，形成低碳或者零碳电力系统新模式。

1我国新型电力系统的特征

1.1电力供应主体地位更加突出

新型电力系统突出体现了新能源在电力系统未来发展中的地位，更加智能化、安全化、可控化，灵活性更强。可预见的可再生能源逐渐转变为电力消费的增量主体，呈现出规模大、占比高、质量佳和市场化程度高等特点。可再生能源对于电力系统的发展带来很大不确定性问题，可能会制约新能源的高消费水平。火电机组在利用低碳技术的同时，应当承担起灵活性调节的功能，将传统的电量供应主体转变为新型的电力供应主体。

1.2电网系统输送效率不断提升

新型电力系统的电网输电通道利用率更高，电能传输方式中跨区输送可再生能源已经成为主要方式，规模化的新能源不断接入，柔性输电技术应用于电网系统，电网系统呈现出高度电力电子化特点，电网系统的动态特性发生变化，要求电网系统不断提升故障耐受能力。传统的集中电网将逐步退出新型电力系统，小型、分散的电源将更加适合电网扁平化的发展趋势。

1.3用户体验度和能源利用率不断提高

新型电力系统的电能替代程度将进一步提高，以电能为中心的能源系统消能将进一步增强，更多新型负荷和多元化的储能设备将被应用于新型电力系统中，新型电力系统的管理水平将不断提高，管理更加高效、可控，不同种类的负荷资源将参与到用户需求响应，新型电力系统的能源利用率将不断提高。

2雙碳目标下新型电力系统规划所面临的新问题

2.1低碳电力呈现市场化发展新格局

双碳目标下新型电力系统的低碳要求为电力市场的发展注入了新鲜的血液、赋予了新的时代内涵。未来的碳交易市场将转变为电力市场的重要组成内容。低碳要求作为新型电力系统的基本应用场景，应当采取有效措施对电力市场的发展、碳市场的交互方法进行深度研究和系统分析，对电力系统发展提出了更高、更严的标准和要求，指明了双碳目标下新型电力系统市场化发展的新格局，机遇与挑战并存。

2.2电力系统发展的不确定性突显

双碳目标下新型电力系统受到电源供应波动的影响以及用户对于用电随机性的要求影响，新型电力系统所面临的不确定性广泛存在。如何适应电源供应和用户需求的不确定性，做好电力系统运行的各个环节，对我国新型电力系统的发展提出了新的挑战。针对电力系统发展的不确定性，采取建立电力系统模型，呈现电力系统运行场景，对电力系统的各个环节进行模拟和预测，将是未来电力系统发展的必然趋势。

2.3电力系统的规划主体不断增多

传统的电力系统的规划设计到配电网的规划、输电网的规划以及电源的规划等环节。但是，双碳目标下新型电力系统规划主体更多，不仅需要考虑电力系统的电源侧、电网侧和负荷侧，还需要考虑电量平衡所涉及的利益主体。如果还停留在传统电力运行模式，仅仅考虑某个环节的规划，已经无法适应新型电力系统各个环节的互动需要，应当做好包括储能在内的多主体协同规划。

3双碳目标下新型电力系统规划的关键技术

3.1低碳电力市场机制

低碳电力市场已经成为了电力系统发展的必然发展趋势，采用电力市场机制分析内部碳交易市场和电力市场的交互机制、运营模式等成为了研究热点。在碳市场交易规则尚未统一建立的背景下，认知度较高的碳配额方法包括免费分配和拍卖两种。我国已经建立了多个碳交易试点，积累了碳交易市场运行经验。在电力市场和碳交易市场交互发展的基础上，构建出适合我国发展的低碳电力市场机制和运行模式，是新型电力系统规划发展运行的基本前提。应当根据碳排放额度，探索建立适合碳排放规则的电源结合和电网架构。

3.2源荷精准化预测

新型电力系统的随机性更强，对清洁能源的随机特性进行精准建模和预测是双碳目标下新型电力系统规划发展的必要前提。模型的预测结果直接影响着电力系统方案的制定和规划方案实施的有效性，按照时间尺度可以分为超短期预测、短期预测和中长期预测。新型电力系统模型涉及到各种因素的影响，需要通过不断尝试和影响因子的调整提高源荷精准化预测水平。

3.3多主体协同规划

随着可再生能源的不断接入、输配系统技术的应用以及用户需求程度的不断加深，发-输协同规划、源-网-荷-储协同规划以及多能流协同运行的配网规划等多主体协同规划进一步加强。同多主体协同规划研究的成熟度不尽相同，在不确定性处理、建模思路等方面的研究成果可以为新型电力系统规划提供借鉴。

4结语

双碳目标下的新型电力系统规划发展是未来电力系统发展的必然趋势，面对低碳电力呈现市场化发展新格局、电力系统发展的不确定性突显、电力系统的规划主体不断增多等诸多问题，应积极探索双碳目标下新型电力系统规划的关键技术，助推双碳目标下新型电力系统规划发展。

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