构建清洁低碳安全高效的能源体系,是国家对能源领域的战略部署。然而现阶段我国电源结构仍以火电为主,2020年火电占全国发电总量的***%,共排放46亿吨二氧化碳,占全国碳排放总量的47%;新能源发电量仅占***%,离主体电源地位相距甚远。在此背景下,作为电力系统安全经济运行的中枢,电网调控中心须采用低碳绿色调控策略,才能大幅降低火电的碳排放量、不断增大新能源的消纳比例,从而在保证安全经济性的同时实现电力系统运行的低碳化和绿色化。
当前,低碳绿色调控面临重要挑战:①火电调度策略片面追求经济性,而忽视低碳性,两者矛盾日益突出;②供热季热电机组以热定电使调峰能力不足,影响新能源消纳,综合供能成本高,尚缺乏灵活调度技术;③间歇性新能源消纳水平难以精确评估,现有调控策略难以确保新能源大规模消纳时电网的安全经济性,尚缺乏集成鲁棒调控平台。
(1)提出了火电机组经济-低碳协调调度技术,可有效降低火电的碳排放量,包括:①构建了火电机组经济-低碳协调调度模型;②提出了考虑碳捕捉的经济-低碳协调调度模型;③研发了经济-低碳协调调度平台,攻克了经济性与低碳性的兼顾难题,将每度火电的碳排放量降低26%。
(2)提出了考虑热电机组参与调峰的灵活调度技术,可有效提高调峰能力和能效,包括:①提出了热电机组运行灵活性量化评估方法;②建立了考虑供热管道和建筑物储热并计及供热机组特性的热电协调灵活调度策略;③研发了面向新能源消纳的热电协调调度平台,攻克了系统调峰能力不足、综合供能成本高的难题,使调峰能力提升12%,总供能成本下降24%。
(3)提出了考虑新能源出力不确定性的清洁调度技术,可有效增大新能源消纳比例,包括:①建立了新能源预测误差时空相关性多频段不确定集合,提出了基于鲁棒优化的新能源消纳能力评估模型;②提出了考虑新能源/负荷不确定性并计及需求侧响应的鲁棒调度方法;③研发了面向大规模新能源消纳的鲁棒调度平台,攻克了新能源消纳能力精确评估及消纳难题,新能源消纳比例提升41%。
项目取得了理论方法、平台研发和工程应用的系统创新成果,获授权发明专利15项,软著3项,发表SCI/EI论文43篇。成果被鉴定为“国际领先水平”。
成果已应用于天津、河北等地100多项工程,共节支47772万元,所研发的低碳绿色调控平台实现了第三方转让,直接经济效益***亿元,年均降低碳排放量545万吨,年均新能源消纳增加***亿千瓦时,经济社会效益显著,应用前景广阔。
评价单位:“科创中国”新型电力系统装备产业科技服务团 (中国电工技术学会)
评价时间:2022-09-02
周孝信
中国电力科学研究院有限公司
中国科学院院士、美国工程院院士
综合评价
“碳达峰、碳中和”是我国能源发展的重要国策,而构建以新能源为主体的新型电力系统是实现能源转型、达到“双碳”目标的有效途径。然而现阶段我国电源结构仍以火电为主,2020年火电占全国发电总量的71.2%,新能源发电量仅占7.5%,离主体电源地位相距甚远。在此背景下通过发展电网低碳绿色调控技术,实现电力系统运行的低碳化和绿色化,是践行“双碳”、构建清洁低碳安全高效能源体系的必然选择。
项目联合产学研用团队,取得成果有:(1)提出了火电机组经济-环保协调调度技术,为电力系统低碳运行提供了手段;(2)提出了考虑热电机组参与调峰的灵活优化调度技术,为电力系统节能和绿色化提供了手段;(3)提出了考虑新能源出力不确定性的清洁调度技术,为电力系统绿色化提供了手段。
项目取得了理论方法、平台开发和工程应用的系统性创新成果,获授权发明专利15项,软件著作权3项,发表SCI/EI论文43篇。经鉴定,成果达到了“国际领先水平”。成果已应用于天津、河北等省市100多项工程,并实现了核心技术成果的第三方转让,直接经济效益达8.8亿元,间接经济效益达80多亿元,年均降低碳排放量545万吨。
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