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新型電力系統構建迫切需要原創性引領性科技攻關,需多方協同 

發布時間:2023/02/17

黨的二十大報告提出,“堅持創新在我國現代化建設全局中的核心地位”“加快實施創新驅動發展戰略”“以國家戰略需求為導向,集聚力量進行原創性引領性科技攻關”“加快實施一批具有戰略性全局性前瞻性的國家重大科技項目”。這充分體現了黨和國家對我國科技創新事業的高度重視,以及對我國科技工作的戰略擘畫。

對于電力行業來說,構建新型電力系統是當前以及今后一段時期內的重大戰略任務,迫切需要圍繞關鍵技術領域加快實施一批具有戰略性全局性前瞻性的重大科技項目,集聚行業優勢科研力量進行原創性引領性科技攻關,為新型電力系統構建提供高水平科技支撐。

 

新型電力系統構建是一場系統性全局性變革

從發展趨勢看,新型電力系統構建本質上是電力產供銷體系的深刻變革。生產方面,能源供給結構清潔低碳是要求。充分考慮我國以煤為主的能源資源稟賦,在確保能源安全的前提下,我國電源結構將由可控連續出力的傳統火電裝機占主導,逐步向具有間歇性、波動性、隨機性特點的新能源發電裝機占主導轉變。煤電也將在保供應、保電量的同時承擔起保調節的“三保”兜底保障作用。供應方面,大電網和分布式兼容并蓄是方向。堅持就地平衡、就近平衡為要,跨區平衡互濟的要求,電網結構將逐步向交直流混聯大電網、分布式智能電網等多種電網并存的能源互聯網轉變。結合東中西部區域條件差異和城鄉發展條件區別,大基地、大通道、骨干網、分布式、配電網、微電網等將各司其職、兼容并蓄,互通互濟、協調運行。消費方面,靈活互動和多元融合是趨勢。隨著電熱冷氣氫等多元能源消費需求增加,柔性負荷和儲能裝置的快速發展,終端用能的負荷特性將由剛性向柔性轉變,需求類型將由單一電力供應向多元能源聯供轉變,網荷互動能力、需求側響應能力、多能互補能力將不斷提升。

從風險挑戰看,新型電力系統構建必將推動電力科技體系的深刻變革。新型電力系統構建過程中,高比例可再生能源、高比例電力電子裝備的“雙高”特性和夏高峰、冬高峰的“雙峰”特征將日益凸顯,這將給電力系統的技術基礎和運行特性帶來巨大影響。從技術基礎看,新型電力系統將由同步發電機為主導的機械電磁系統,逐步向由電力電子設備和同步機共同主導的混合系統轉變,這將導致電力系統在面臨傳統交流系統穩定問題的同時,還需有效應對寬頻振蕩等新形態穩定問題,傳統電工理論和技術基礎將面臨瓶頸。從運行特性看,新型電力系統將由源隨荷動的實時平衡模式,逐步向源網荷儲協同互動的非完全實時平衡模式轉變,多時間尺度交織、多狀態變量耦合、多平衡單元互濟對系統運行控制提出新的要求。同時,隨著分布式新能源、電動汽車、儲能等分布式能源設備海量接入,系統內控制規模也將出現指數級增長,傳統運行控制技術將遇到難題。

 

新型電力系統構建迫切需要原創性引領性科技攻關

總的來看,電力系統比以往任何時刻都更加需要科學技術解決方案,都更加需要增強創新這個第一動力。電力行業需要圍繞新型電力系統源網荷儲等不同環節加快推進實施一批重大科技項目、科技工程,搶占事關長遠和全局的電力科技戰略制高點。

源側,既要圍繞煤電“三改聯動”需求,研發高效燃煤發電、煤電快速響應和啟停、煤電深度調峰技術,加快新型碳捕集、封存與利用(CCUS)技術攻關和推廣應用;也應聚焦新能源發電及綜合利用需求,研發高效硅基光伏電池、高效穩定鈣鈦礦電池等技術,攻關超大型海上風電機組整機設計制造技術;還應高度關注新能源友好并網需求,研發高精度新能源發電功率預測、新能源電力并網主動支撐等“涉網”發電技術。

網側,既要開展新型電力系統穩定機理認知與分析、多時間尺度電力電量平衡、源網荷儲協同規劃等基礎理論研究;也要加強機電/電磁暫態建模和仿真分析、柔性直流輸電、低慣量電網運行與控制等技術攻關,持續深化以輸送新能源為主的特高壓輸電、柔性直流輸電等關鍵技術裝備研發與規?;瘧?;還應重點加強超導輸電、無線輸電等顛覆性技術布局。

荷側,面向多能協調互補利用需求和多元負荷智能互動需求,應重點開展大規模靈活資源互動響應技術、綜合能源網絡建模與運行優化技術、電氫雙向轉化與綜合利用技術、交直流能量路由器技術攻關。

儲側,針對技術成熟水平有限、成本仍然偏高、安全性短板突出等問題,加快研發壓縮空氣儲能、飛輪儲能、液態和固態鋰離子電池儲能、鈉離子電池儲能、液流電池儲能等高效儲能技術,加快突破能量型、功率型等儲能本體及系統集成關鍵技術和核心裝備,滿足不同應用場景儲能發展需要。

此外,電力行業還應準確把握能源革命與數字革命融合發展大勢,積極開展“大云物移智鏈”等數字技術融合應用和集成創新;關注新型電力系統相關的材料、器件、裝備等產業共性技術需求,開展高性能絕緣材料、節能降耗材料、大功率全控型電力電子芯片及器件研制,以及提升系統調節能力的市場機制及運營技術研究。

 

新型電力系統科技攻關迫切需要多方協同

客觀來說,這些重大科技需求和技術難題大都是綜合性的、全局性的、戰略性的,既需要有基礎科學理論創新作支撐,也需要核心技術裝備攻關當抓手,還需要重大科技示范工程來驗證,依靠散兵游勇、單打獨斗很難“作答”,只有依靠產業鏈創新鏈深度融合,各類主體聯合攻關協同創新才能真正有效破解。

一是瞄準重大戰略需求,加快實施一批重大科技項目。要有序組織一批具有戰略性、基礎性的重大基礎研究任務,力爭提出更多原創理論,作出更多原創發現;要加快實施一批關鍵性、緊迫性關鍵技術攻關項目,堅決打贏關鍵核心技術攻堅戰;要前瞻部署一批前沿性、顛覆性技術研發項目,在前瞻性、戰略性領域打好主動仗。

二是強化產學研用融合,提高成果轉化和產業化水平。要整合集聚國家實驗室、國家科研機構、高水平研究型大學、科技領軍企業等不同創新主體的優勢資源,加快構建由龍頭企業牽頭、高校院所支撐、各創新主體相互協同的跨領域、大協作、高強度的創新聯合體和技術創新聯盟,大力開展協同創新,提高科技成果轉移轉化成效,打通從科技強到企業強、產業強、經濟強的通道。

三是發揮第一資源作用,培養電力科技人才和創新團隊。依托重大科技項目、重大科技工程和高水平研發平臺,加強電力行業企業與信息、材料等其他行業企業間、企業與高校、院所等其他創新主體間的高層次人才交流、互訪互聘,在電力領域加快培養發現、加速集聚造就一批具有國際水平的戰略科技人才、科技領軍人才、青年科技人才和創新團隊。

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