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中国电力现状和发展趋势资料-共43页

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竞争不利的情况下采取贸易保护措施,对我国具有竞争优势的光伏发电产品在全球范围应用构成阻碍,也使全球合作减缓气候变化的努力弱化。

4)太阳能热发电产业化能力较弱。我国太阳能热发电尚未大规模应用,在设计、施工、运维等环节缺乏经验,在核心部件和装置方面自主技术能力不强,产业链有待进一步完善。同时,太阳能热发电成本相比其他可再生能源偏高,面临加快提升技术水平和降低成本的较大压力。太阳能热利用产业升级缓慢。在“十二五”后期,太阳能热利用市场增长放缓,传统的太阳能热水应用发展进入瓶颈期,缺乏新的潜力大的市场领域。太阳能热利用产业在太阳能供暖、工业供热等多元化应用总量较小,相应产品研发、系统设计和集成方面的技术能力较弱,而且在新应用领域的相关标准、检测、认证等产业服务体系尚需完善。

根据《太阳能发展“十三五”规划》,到2020年底,太阳能发电装机达到1.1亿千瓦以上,其中,光伏发电装机达到1.05亿千瓦以上,在“十二五”基础上每年保持稳定的发展规模;太阳能热发电装机达到500万千瓦。太阳能热利用集热面积达到8亿平方米。到2020年,太阳能年利用量达到1.4亿吨标准煤以上。

光伏发电成本持续降低。到2020年,光伏发电电价水平在2019年基础上下降50%以上,在用电侧实现平价上网目标;太阳能热发电成本低于0.8元/千瓦时;太阳能供暖、工业供热具有市场竞争力。先进晶体硅光伏电池产业化转换效率达到23%以上,薄膜光伏电池产业化转换效率显著提高,若干新型光伏电池初步产业化。光伏发电系统效率显著提升,实现智能运维。太阳能热发电效率实现较大提高,形成全产业链集成能力。

主要措施:推动光伏发电多元化利用并加速技术进步。围绕优化建设布局、推进产业进步和提高经济性等发展目标,因地制宜促进光伏多元化应用。结合电力体制改革,全面推进中东部地区分布式光伏发电;综合土地和电力市场条件,统筹开发布局与市场消纳,有序规范推进集中式光伏电站建设。通过竞争分配项目实现资源优化配置,实施“领跑者”计划,加速推进光伏发电技术进步和产业升级,加快淘汰落后产能。依托应用市场促进制造产业不断提高技术水平,推进全产业链协调创新发展,不断完善光伏产业管理和服务体系。

综上所述,光伏和光热未来发展前景良好,针对所存在的问题,主要是加强产业技术能力降低发电成本,合理的建立分布式能源当地消纳发电,加快完善电网建设减少弃电现象,提高储能调峰能力。 2.8我国电网的发展现状 2.8.1传统电网的发展

我国能源与负荷呈逆向分布,煤炭、水力和风能太阳能等资源主要分布在西部和北部地区,而用电负荷集中在中部地区和东部沿海地区,中间相隔上千公里,从客观上决定了需要采取远距离、交直流混合、超/特高压的输电方式实现能源资源的优化配置。从2019年底开始前期工作以来,我国仅用四年时间,建成了目前世界上运行电压最高、技术水平最先进、我国拥有自主知识产权的交流输电工程,标志着我国在远距离、大容量、低损耗的特高压输电核心技术和设备国产化上取得重大突破,是我国能源基础研究和建设领域取得的世界级重

大创新成果,是世界电力发展史上的重要里程碑。截至2019年底,全国电网220千伏及以上输电线路回路长度60.91万千米,比上年增长5.46%;220千伏及以上变电设备容量33.66亿千伏安,比上年增长8.86%。近年来,伴随着中国电力发展步伐不断加快,我国电网也得到迅速发展,电网系统运行电压等级不断提高,网络规模也不断扩大,全国已经形成了东北电网、华北电网、华中电网、华东电网、西北电网和南方电网6个跨省的大型区域电网,并基本形成了完整的长距离输电电网网架。目前中国基本上进入大电网、大电厂、大机组、高电压输电、高度自动控制的新时代。下图19为我国电网骨干网络分布。

图19 我国电网骨干网络分布

建国后我国农村电网从无到有,从小到大,快速发展。特别是自 2019 年开展的农村电网建设与改造以来,国家电网供电区域已实现了县县通电;乡、村、户通电率也分别达到 99.9%、99.8%和 99.4%,农村电力建设实现历史性跨越。2019年12月,随着青海省最后3.98万无电人口通电,国家能源局制定的《全面解决无电人口用电问题三年行动计划(2019-2019年)》得到落实,我国全面解决了无电人口用电问题。

然而,传统电网建设虽然缓解了用电紧张局面,但是在电力供应相对紧缺时期,存在着“重发、轻供”的状况,致使电网建设相对滞后,导致电网基础性功能不能很好发挥,也难以满足经济快速发展对电力的需求。

图20 电源投资与电力投资的比较

从图20可知,我国电力的发展从大力发展电源转变成电源电网协调发展,尤其注重输变电质量的改善。鉴于用电已经比较宽松,电网将是未来电力投资的大头。

电网包含变电、输电、配电三个单元,它的任务是输送与分配电能,改变电压。在以往的电网建设中仅考虑有线路送电即可,却很少顾及电网运行的安全性和可靠性。同时也存在供电网络结构不尽合理,配网布局及质量欠妥,“卡脖子”线路和迂回供电等情况也有出现,影响电网安全运行和供电的可靠性。

电网建设滞后还表现在,电网设备陈旧落后,科技含量不高,使电力落地难,受电能力不强,线路承载能力差,送电容量不足,缺少双电源供电,转供电能差,从而造成供电质量劣化,运行电压不合格,网损增大。电网功能不强还表现在线路保护技术落后,抵御灾害袭击能力不足,还缺少预防恶劣气候及外力损害的有效措施。

随着多年城乡电网的改造与建设,但由于历史欠账,电网供电功能仍难满足用电负荷快速增长的需求。在电力需求保持稳步增长的新形势下,电网建设的滞后问题仍没有得到有效缓解。电网运行稳定性和供电灵活性仍不强,电网运行管理的自动化水平也不高,电网与电源、输电与配电的不协调状况仍没有得到改变。配电网运行红的超载情况仍存在,再加之对线路巡视力度欠佳,又缺少对线路安全运行的监视手段,致使供电中断现象时发生,从而影响电网供电可靠性,难以履行电网的社会责任。

图21 2019年几大城市用户平均停电时间 图22 2019年各国用户平均停电时间

如何提高电力供应的可靠性、可控性和电网的安全性,成为亟待研究和解决的课题。鉴于传统电网功能的局限性,难以满足经济快速发展和发电资源与用电负荷逆向分布的供电需求,更无法促进新能源发电并网消纳。为此,必须转变电网发展方式,加快推进以特高为骨干网架,各级电网协调发展,具有信息化、自动化、互动化为特征的坚强智能电网的建设,这是电网发展方式的重大变革与创新。从本质上看,它是低碳经济的重要形式之一,也是践行低碳电力的具体实践。 2.8.2智能电网的发展

智能电网具有“自愈、互动、兼容、高效”等功能,可对电网运行状态进行连续的在线自我评估,能及时发现,快速诊断,消除故障隐患。当电网发生故障时,能在尽量少的人工干预下快速隔离故障,自我恢复,确保电网安全可靠运行,高效快捷地为客户提供优质电力服务。智能电网是一个复杂的系统工程,具有电力和信息双向流动性的特点,是一个高度自动化和广泛分布的电能交换网络。智能电网是以特高压为骨干网架,以信息通信平台为支撑,以智能控制为手段,构建以信息化、自动化、互动化为特征的现代供电网络。智能电网能满足多种类型发电和不同特征电力用户灵活接入,使之能在更高层面上实现电力资源的优化配

置。从而进一步完善电网功能,使之在电网结构、功能、运行、管理等方面实现新的突破。

由于国情、发展阶段及资源分布的不同, 我国的智能电网与美国的智能电网在内涵、发展方向等方面有显著的区别。美国智能电网的建设侧重于配电侧和用户侧, 重点研发可再生能源和分布式电源并网技术, 电动汽车与电网协调运行技术以及电网与用户的双向互动技术。我国智能电网是在建设坚强电网的基础上, 以建设距离长、容量大等输电特征的特高压电网为核心, 包含电力系统的发电、输电、变电、配电、用电和调度共6个环节, 具有信息化、数字化、自动化、互动化的智能技术特征。并重点关注智能输电领域, 结合特高压建设与运营, 提升驾驭大电网安全运行的能力, 同时统筹配电网智能化建设工作, 逐步建设独具特色的智能电网

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。总之, 我国的智能电网是一个涉及多学科、多技术领域的战略性概念,

发展智能电网必须以通信技术为基础、量测技术为手段、设备技术为支撑、控制技术为方法、支持技术为导向, 循序渐进的开展。

十三五期间,智能电网、能源互联网将迎来新的发展机遇,根据《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十三个五年规划的建议》,我国将大力推进能源革命,加强储能和智能电网建设,推行节能低碳电力调度,形成有效竞争的市场机制。根据国家能源局 2019 年发布《配电网建设改造行动计划(2019-2020)》中提出,“十三五”期间将累计投入不少于 1.7 万亿元用于配电网建设,全面提高电网安全运行水平。在智能调度、大电网安全稳定、配电网建设、电力交易以及需求侧管理等业务将出现新的需求。国家电网公司将加快建设以特高压为骨干网架、各级电网协调发展的坚强智能电网,推动构建集能源传输、资源配置、市场交易、信息交互、智能服务于一体的全球能源互联网的发展方向。

作为先进信息技术和高级物理电网充分结合的智能电网,可破解一系列新能源电力接入与运行的难题,为开发风电、光伏发电接入电网消纳提供良好基础,也是解决集中发电与分布式发电并入电网理想条件。从而可极大地提高电网优化配置电力资源能力,最大限度地发挥电网的功能,以达到电力的科学合理配置与经济调度,提高新能源的综合利用效率,促进新能源产业的更快更好发展。

同时智能电网还能让电力消费者积极参与电网优化运行,促进用户更好地提高电能利用率,以减少电量消耗和对电力的需求。在提高电力资源利用率的同时,可减少火电的上网电量,客观上降低污染物的排放,促进节能减排,保护生态环境,实现电网安全与低碳电力的和谐发展。下图为智能电网与传统电网的对比。

图23 智能电网与传统电网结构对比

图24 智能电网与传统电网技术对比

智能电网相对传统电网的主要优势在于实现了电网与用户之间的双向互动, 实现了电网故障的自愈功能, 进一步提高了电网供电的可靠性和高效性。智能电网对调整能源结构、实施节能减排、加强资源优化配置有着至关重要的作用,符合国内建设资源节约型、环境友好型社会的基本要求,也是未来电网的发展趋势。我国智能电网的研究起步较晚,目前主要研究以下三大技术。 1)智能输配电技术

采用柔性直流输电技术来进行风电、太阳能等功率输出波动较大的可再生能源接入,可以缓解由可再生能源输出功率波动引起的电压波动,改善电能质量。当交流系统发生短路故障时,柔性直流输电系统能够有效地隔离故障,保证风电场的稳定运行。采用柔性直流输电技术向海岛、海上钻井平台等孤岛负荷供电时,可以充分发挥柔性直流系统自换相的技术优势。同时,直流线路在投资、运行费用、长距离传输不需要添加补偿设备等方面相对于交流线路具有优势。采用柔性直流输电技术向城市中心供电,不仅可以快速控制有功功率和无功功率,解决电压闪等电能质量问题;还能够提供系统阻尼,提高系统稳定性,并在严重故障时提供“黑启动功能”。由于地域和经济发展的影响,欧洲发达国家普遍面临着供电走廊紧张、能源结构调整等重大问题,建设大规模直流电网有利于其能源的优化配置,同时能够解决由于大范围风电接入引起的系统安全隐患,柔性直流技术作为其风电接入和直流电网建设的优先选择,发展极为迅速。而在中国、美国、印度、巴西等地域辽阔的国家,特高压交直流输电技术仍将是解决远距离大容量电能输送问题的有效手段,但对于区域性新能源并网和消纳问题,柔性直流和直流电网技术将是有效的补充。未来10年将是直流电网技术和建设快速发展的阶段,随着容量的不断提升,某些领域逐步取代传统直流和交流输电是大势所趋。

智能变电站能够向终端用户发送技术和经济方面的数据信息并且能够接收由“智能用电

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竞争不利的情况下采取贸易保护措施,对我国具有竞争优势的光伏发电产品在全球范围应用构成阻碍,也使全球合作减缓气候变化的努力弱化。4)太阳能热发电产业化能力较弱。我国太阳能热发电尚未大规模应用,在设计、施工、运维等环节缺乏经验,在核心部件和装置方面自主技术能力不强,产业链有待进一步完善。同时,太阳能热发电成本相比其他可再生能源偏高,面临加快提升技术水平和降低成本的较大压力。太阳能
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