您好!欢迎来到高压电器行业网!

专家库 会员服务

当前位置:

首页
>
智能电网
>
正文

采用先进电力电子技术 构建以新能源为主体的新型电力系统

文章来源:中国工业新闻网

时间:2021-11-09 18:13:10

——专访原机械工业部电工局局长、机械电子工业部重大技术装备司司长周鹤良


10月24日,中共中央、国务院印发《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰和碳中和的工作意见》。

文件提出“加快构建清洁低碳安全高效能源体系。到2030年,风电、太阳能发电总装机容量达到12亿千瓦以上。到2060年,绿色低碳循环发展的经济体系和清洁低碳安全高效的能源体系全面建立,能源利用效率达到国际先进水平,非化石能源消费比重达到80%以上,碳中和目标顺利实现。”

如何打造清洁低碳安全高效的能源体系,构建以新能源为主体的新型电力系统?为实现2030年碳达峰、2060年碳中和目标,我国电力工业应如何发力?电力装备工业发展现状如何,我国是否跻身电力强国之列?

带着上述问题,《中国工业报》记者近日独家专访了原机械工业部电工局局长、机械电子工业部重大技术装备司司长周鹤良。

图为原机械工业部电工局局长、机械电子工业部重大技术装备司司长周鹤良

新型电力系统亟需电力电子技术

《中国工业报》:您认为构建以新能源为主体的新型电力系统,需从哪些方面着手?

周鹤良:2021年3月15日召开的中央财经委员会第九次会议提出,要构建清洁低碳安全高效的能源体系,控制化石能源总量,着力提高利用效能,实施可再生能源替代行动,深化电力体制改革,发挥大电网优势,风、光、水、火互相调剂,跨区域补偿调节,构建以新能源为主体的新型电力系统。

构建以新能源为主体的新型电力系统,意味着风电和光伏将成为未来电力系统的主体。大力发展风能、太阳能、生物质能,提升“三北”地理水、风、光综合开发能力,提升沙漠、戈壁、荒漠等地区外送消纳能力。尽快建设大型风电光伏基地项目。坚持集中式和分布式并举,优先推动风能、太阳能就近开发利用。

风电、太阳能的远距离输送,会带来波动性、间歇性、随机性等不稳定因素。依靠风、光发电,实际上是“靠天吃饭”。风电、太阳能并网、消纳、运行,将对电力系统的平衡调节、灵活运行、安全可控带来挑战,即电力的稳定性、安全性可能发生变化,还将对电网电压,频率波动等产生影响。单靠风电、太阳能,难以保障电网安全送电。这些问题需两种途径来解决。

第一是构建多能互补的综合协同能源系统。10月20日,国家第一批大型风电光伏基地项目之一,国家首个利用既有火电通道打捆外送新能源多能互补项目——大唐托克托外送项目开工建设动员大会举行。这一世界最大在役火电厂,即将改造成为世界最大的多能互补综合能源基地,成为世界看中国能源绿色转型的标志性窗口。多能互补成为不少燃煤电厂升级改造的主要途径。

第二是要采用先进的电力电子技术。新型电力系统需要新型电力电子技术保护它、控制它。

电能的高效传输、存储,电网的控制保护,要采用先进的控制技术,即采用先进硅基IGBT和碳化硅半导体芯片技术,来控制电网的稳定性。目前我国的碳化硅半导体技术,发展比较滞后。从国际上来讲,美国的英特尔,韩国的三星,台湾的台积电,欧洲的英飞凌,这些企业都比我们发展得快,发展得好。

中国仍然处于起步开发阶段,市场占有率比较低,据初步测算,国内市场份额占25%左右,全球份额仅占5%左右。碳化硅目前正在培育,可能要花三五年时间才能市场化。上海华虹、中芯国际、嘉兴斯达、中车株洲、常州宏微等,都是中国比较具有代表性的企业。

新型电力系统中的发、输、供、配、用等环节,为电力装备提出了更高要求,即存量数字化、控制网络化、状态可视化、功能一体化、信息互动化。在电网的终端电器形成一个控制单元,具有通信、保护、诊断、报警、转换、保障功能。通过先进的电力电子技术,可以保障电网运行的稳定和可靠。

《中国工业报》:为实现我国2030年碳达峰、2060年碳中和目标,电力装备工业应如何发力?

周鹤良:这是一个非常艰巨的任务,也是一个漫长的过程,必须付出艰苦的努力。截至2020年底,我国可再生能源发电装机容量已经达到9.34亿千瓦,燃煤发电装机容量达到10.95亿千瓦,占比49.8%,跌入50%以下。其中煤电超低排放改造达到9亿千瓦以上,占比80%左右,但燃煤发电量仍然高达60%以上,说明煤电供应在中国仍占过半比重。

在当今世界,煤电用了一个半世纪,石油发电用了80多年,人类从木材过渡到煤碳,又发展到石油、天然气。而今,一个以火电、水电、核电、气电、风能、太阳能、生物质能加储能协调、和谐、有序、多元化、多能互补的电力结构格局逐渐形成。

我建议,应继续严控煤电装机规模,有序淘汰落后煤电机组,有序升级改造现有煤电亚临界机组,有序合理新建最先进煤电机组。

与此同时,加快实现电力电子功率半导体器件产业化,以保障大规模新能源风电、太阳能并网、消纳和运行的灵活性、可靠性和稳定性。

中国电力工业从小到大、从弱变强

《中国工业报》:9月下旬以来,全国多地陆续出现“拉闸限电”,电力供应持续紧张。您认为此轮“用电荒”产生的原因是什么?应从哪些方面进行缓解?

周鹤良:电力为什么失调了?是因为没有处理好安全供电与双碳的关系。

燃煤发电在改革开放40多年来做出了巨大的贡献,目前来讲仍是主体能源,要看到煤电在历史发展过程中所做出的贡献。

现在中央提出完整、准确、全面贯彻新发展理念,非常正确,非常到位,发展思路清晰,指出了方向,并清楚强调了步骤、目标和时间,执行中一定要“从实际出发,有序进行,不能一刀切”,应按需治理。

煤电要有序淘汰落后产能。落后产能一定要下决心降下来,供电煤耗污染排放没有降下来的煤电厂一定要关闭。要从实际出发,要在保证安全的前提下来达标。中央提出的目标、任务、要求很明确,要从实际出发,保障安全供电的前提下,完成淘汰落后产能的任务。

前一段时间,煤炭价格暴涨,需要政府干预,干预的慢了,就出现了问题。

要严控煤电装机规模,加快现役煤电机组节能升级和灵活性改造。当前,亚临界机组仍有990台,将近2亿千瓦的机组需要改造,超临界机组也有2.8亿千瓦。这些机组一旦实现升级改造,供电煤耗将大幅度降低。可以参照上海申能电力科技公司提供徐州电厂32万千瓦亚临界机组升级改造的技术方案和经验,每度电比现役30万千瓦机组降低供电煤耗35克标准煤/千瓦时。

针对目前发电厂“只要发电就会赔钱”的情况,我认为电网应该要平衡,一旦亏损,发电厂积极性将更低。

还有一点,目前煤电的发电效率还不够高,我们的平均水平在4000小时左右,而5000 -5300小时才是最佳效益。

《中国工业报》:请问中国是否已发展成为电力强国?跻身电力强国的标志是什么?

周鹤良:能源是人类社会赖以生存与发展的重要物质基础,电力是现代社会能源利用的重要形式。中国是电力消费大国,也是全球制造大国。中国电力工业从无到有,从小到大,从弱到强。从1999年的185万千瓦逐渐发展到现在的22亿多千瓦,增长了上千倍。

从以下四个方面来看,中国已逐渐发展成电力强国。

第一,电力装机容量规模宏大。截至2021年9月,我国电力装机容量已达到22亿9000万千瓦,预计到年底将突破23亿千瓦。

第二,电力运行品种比较齐全。由燃煤发电、水力发电、核能发电、气电、以及新能源(风电、太阳能、生物质能)发电等构成,发展呈现多元化、多能互补特征。

第三,自主掌握电力装备核心关键技术。电力工业装备技术立足于自主技术成熟度不断提高,主要体现在国产化率、市场份额占有率以及自主创新等方面。

第四,电力装备上下游产业链布局合理、比较完整。不少电力装备如风电、太阳能发电设备出口海外市场,国际合作不断加强。

从以上四个方面看,我国电力装备创新能力和水平不断提升,中国成长为电力强国当之无愧。