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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。