雙碳目標下的新型電力系統規劃新問題及關鍵技術

洪宇 陳輝

摘要：新型電力系統是國家電力系統低碳發展的前提和保障，本文系統介紹了我國新型電力系統的特征，指出了雙碳目標下新型電力系統規劃所面臨的新問題，提出了新型電力系統發展的關鍵技術，為雙碳目標下的新型電力系統規劃新問題的解決指明了方向。

關鍵詞：雙碳目標;新型電力系統;電力系統規劃;問題;技術

引言

碳排放問題是全球關注問題，很多國家已經將“碳中和”或者“零碳”等作為國家氣候目標，形成國家戰略。我國屬于煤炭資源型國家，早期煤炭開采和利用量比較大，低碳結構性變革迫在眉睫。做好雙碳工作已經成為了我國2021年的重點工作任務。電力系統的碳排放量對于我國碳排放量的總體水平具有較大影響，“碳達峰”、“碳中和”需要電力系統大力發展可再生能源、提高電能消費比重，轉變傳統的高碳電力系統模式，形成低碳或者零碳電力系統新模式。

1我國新型電力系統的特征

1.1電力供應主體地位更加突出

新型電力系統突出體現了新能源在電力系統未來發展中的地位，更加智能化、安全化、可控化，靈活性更強。可預見的可再生能源逐漸轉變為電力消費的增量主體，呈現出規模大、占比高、質量佳和市場化程度高等特點。可再生能源對于電力系統的發展帶來很大不確定性問題，可能會制約新能源的高消費水平。火電機組在利用低碳技術的同時，應當承擔起靈活性調節的功能，將傳統的電量供應主體轉變為新型的電力供應主體。

1.2電網系統輸送效率不斷提升

新型電力系統的電網輸電通道利用率更高，電能傳輸方式中跨區輸送可再生能源已經成為主要方式，規模化的新能源不斷接入，柔性輸電技術應用于電網系統，電網系統呈現出高度電力電子化特點，電網系統的動態特性發生變化，要求電網系統不斷提升故障耐受能力。傳統的集中電網將逐步退出新型電力系統，小型、分散的電源將更加適合電網扁平化的發展趨勢。

1.3用戶體驗度和能源利用率不斷提高

新型電力系統的電能替代程度將進一步提高，以電能為中心的能源系統消能將進一步增強，更多新型負荷和多元化的儲能設備將被應用于新型電力系統中，新型電力系統的管理水平將不斷提高，管理更加高效、可控，不同種類的負荷資源將參與到用戶需求響應，新型電力系統的能源利用率將不斷提高。

2雙碳目標下新型電力系統規劃所面臨的新問題

2.1低碳電力呈現市場化發展新格局

雙碳目標下新型電力系統的低碳要求為電力市場的發展注入了新鮮的血液、賦予了新的時代內涵。未來的碳交易市場將轉變為電力市場的重要組成內容。低碳要求作為新型電力系統的基本應用場景，應當采取有效措施對電力市場的發展、碳市場的交互方法進行深度研究和系統分析，對電力系統發展提出了更高、更嚴的標準和要求，指明了雙碳目標下新型電力系統市場化發展的新格局，機遇與挑戰并存。

2.2電力系統發展的不確定性突顯

雙碳目標下新型電力系統受到電源供應波動的影響以及用戶對于用電隨機性的要求影響，新型電力系統所面臨的不確定性廣泛存在。如何適應電源供應和用戶需求的不確定性，做好電力系統運行的各個環節，對我國新型電力系統的發展提出了新的挑戰。針對電力系統發展的不確定性，采取建立電力系統模型，呈現電力系統運行場景，對電力系統的各個環節進行模擬和預測，將是未來電力系統發展的必然趨勢。

2.3電力系統的規劃主體不斷增多

傳統的電力系統的規劃設計到配電網的規劃、輸電網的規劃以及電源的規劃等環節。但是，雙碳目標下新型電力系統規劃主體更多，不僅需要考慮電力系統的電源側、電網側和負荷側，還需要考慮電量平衡所涉及的利益主體。如果還停留在傳統電力運行模式，僅僅考慮某個環節的規劃，已經無法適應新型電力系統各個環節的互動需要，應當做好包括儲能在內的多主體協同規劃。

3雙碳目標下新型電力系統規劃的關鍵技術

3.1低碳電力市場機制

低碳電力市場已經成為了電力系統發展的必然發展趨勢，采用電力市場機制分析內部碳交易市場和電力市場的交互機制、運營模式等成為了研究熱點。在碳市場交易規則尚未統一建立的背景下，認知度較高的碳配額方法包括免費分配和拍賣兩種。我國已經建立了多個碳交易試點，積累了碳交易市場運行經驗。在電力市場和碳交易市場交互發展的基礎上，構建出適合我國發展的低碳電力市場機制和運行模式，是新型電力系統規劃發展運行的基本前提。應當根據碳排放額度，探索建立適合碳排放規則的電源結合和電網架構。

3.2源荷精準化預測

新型電力系統的隨機性更強，對清潔能源的隨機特性進行精準建模和預測是雙碳目標下新型電力系統規劃發展的必要前提。模型的預測結果直接影響著電力系統方案的制定和規劃方案實施的有效性，按照時間尺度可以分為超短期預測、短期預測和中長期預測。新型電力系統模型涉及到各種因素的影響，需要通過不斷嘗試和影響因子的調整提高源荷精準化預測水平。

3.3多主體協同規劃

隨著可再生能源的不斷接入、輸配系統技術的應用以及用戶需求程度的不斷加深，發-輸協同規劃、源-網-荷-儲協同規劃以及多能流協同運行的配網規劃等多主體協同規劃進一步加強。同多主體協同規劃研究的成熟度不盡相同，在不確定性處理、建模思路等方面的研究成果可以為新型電力系統規劃提供借鑒。

4結語

雙碳目標下的新型電力系統規劃發展是未來電力系統發展的必然趨勢，面對低碳電力呈現市場化發展新格局、電力系統發展的不確定性突顯、電力系統的規劃主體不斷增多等諸多問題，應積極探索雙碳目標下新型電力系統規劃的關鍵技術，助推雙碳目標下新型電力系統規劃發展。

參考文獻

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