碳中和背景下数字技术赋能的中国新型电力系统

碳中和背景下数字技术赋能的中国新型电力系统 China'snewpowersystemenabledbydigitaltechnologyunderthebackgroundofcarbonneutralization 赛迪顾问股份有限公司2022.9.30 CCIDConsultingCompanyLimitedSeptember30,2022 致谢 本研究由赛迪顾问双碳经济研究中心统筹撰写，由能源基金会提供资金支持。 本研究是【能源基金会低碳转型项目工作组的课题】 免责声明 -若无特别声明，报告中陈述的观点仅代表作者个人意见，不代表能源基金会的观点。能源基金会不保证本报告中信息及数据的准确性，不对任何人使用本报告引起的后果承担责任。 -凡提及某些公司、产品及服务时，并不意味着它们已为能源基金会所认可或推荐，或优于未提及的其他类似公司、产品及服务。 目录 前言1 Abstract3 第一章数字技术与中国新型电力系统5 一、数字经济成为中国经济社会高质量发展新引擎5 （一）国家政策推动数字经济迈向成熟5 （二）数字与实体融合引领高质量发展6 （三）“新基建”夯实数字经济发展基础7 （四）数字经济将助力高水平对外开放7 二、数字化转型是中国电力系统面向未来的主旋律8 （一）数字技术与电力系统融合日益加深8 （二）技术进步带动电力系统阶段性变革12 （三）电力数字化发展政策环境持续改善15 （四）电力系统数字化未来重点逐渐明晰21 三、构建新型电力系统是实现“双碳”目标的必经之路24 （一）电力系统将面临多层次更大挑战25 （二）数字技术赋能将发挥更关键作用27 （三）数字基建将塑造电力供需新格局27 四、报告的目的和框架28 第二章数字技术打造绿色低碳电力之“源”31 一、内容概述31 二、面临挑战31 （一）火电功能转换需要调峰能力进一步提升31 （二）新能源电力不确定性导致并网难度加大32 （三）新能源电源结构面临安全性稳定性挑战33 三、数字化解决方案34 （一）火电灵活性深度改造34 （二）新能源电场高效运维43 （三）“风光水火储”多能互补体系建设51 四、措施建议58 五、本章小结59 第三章数字技术编织坚强智能电力之“网”62 一、内容概述62 二、面临挑战62 （一）电力供需模式转变要求电网具备更强灵活性62 （二）新能源电力消纳需要高容量长距离输电保障63 （三）新能源电力集中式和分布式并存带来新要求63 三、数字化解决方案64 （一）智能电网建设64 （二）特高压数字化装备71 （三）微电网智慧管理79 四、措施建议89 五、本章小结90 第四章数字技术支撑多元互动电力之“荷”93 一、内容概述93 二、面临挑战93 （一）电力系统低碳发展对绿色用能提出更高要求93 （二）新型电力系统与电力市场建设需要协同推进94 （三）数字基础设施规模化发展导致用电负荷增长94 三、数字化解决方案95 （一）工业领域95 （二）交通领域98 （三）建筑领域101 （四）民生领域104 四、措施建议107 五、本章小结108 第五章数字技术赋能安全可靠电力之“储”111 一、内容概述111 二、面临挑战111 （一）提升新型电力系统电力供给能力和品质111 （二）增强新型电力系统电网灵活性和安全性112 （三）探索新型电力系统消费新场景和新模式112 三、数字化解决方案113 （一）电源侧储能113 （二）电网侧储能114 （三）负荷侧储能116 四、措施建议118 五、本章小结120 第六章数字技术助推“源网荷储一体化”122 一、内容概述122 二、面临挑战122 （一）重塑“源网荷储”电力系统新架构122 （二）转变“源随荷动”的传统运行模式123 （三）强化“源网荷储一体化”运维管理123 三、数字化解决方案124 （一）协同体系规划设计124 （二）深度互动系统搭建125 （三）运行系统高效管理126 四、措施建议128 五、本章小结130 第七章总结与展望132 一、数字技术在新型电力系统中的应用现状和展望132 二、数字技术与电力系统融合需要关注的其他问题139 三、推动中国新型电力系统数字化建设的措施和建议141 （一）要素保障，优化电力数字融合发展环境141 （二）资金支持，加大财政金融引导扶持力度143 （三）智力支撑，健全新型电力系统人才生态144 （四）创新加速，强化关键数字赋能技术供给146 （五）示范引领，加快电力数字技术应用推广147 （六）分类施策，筑牢电力网络数据安全防线149 前言 2020年9月，中国在联合国大会上向世界郑重承诺，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（以下简称“双碳”目标）。当前，中国电力行业碳排放占全国碳排放总量的比重达到40%，电力系统低碳转型是实现“双碳”目标的关键所在。2021年9月，中共中央、国务院发布《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》，把构建以新能源为主体的新型电力系统作为推进“双碳”工作的重点任务之一，这对电力系统走上低碳发展之路提供了战略指引。 近年来，中国数字经济快速发展，并逐渐加快与经济社会各领域深度融合，云计算、大数据、物联网、移动互联网、人工智能、区块链等数字技术在助力新型电力系统建设中也发挥了重要的赋能作用，随着数字技术与电力系统各环节的交叉融合，中国新型电力系统“源网荷储”一体化协同发展步稳蹄疾，正在加速实现电力系统“质与量”的双向提升。 本研究报告围绕数字技术发展与中国新型电力系统建设协同推进，从源、网、荷、储以及一体化五个方面，分别探讨了中国新型电力系统建设所面临的主要形势和挑战，系统梳理了数字技术在关键环节当前的主要应用情况和前瞻性应用场景，挖掘数字技术在融入电力系统的过程中凸显出 的不足，并提出针对性相关措施建议，最后对未来中国新型电力系统数字化建设进行总结展望。 Abstract InSeptember2020,ChinamadeasolemncommitmenttotheworldattheUnitedNationsGeneralAssemblythatcarbondioxideemissionswillpeakbefore2030andstrivetoachievecarbonneutralityby2060(hereinafterreferredtoasthe"doublecarbon"goal).Atpresent,theChineseelectricpowerindustrycarbonemissionsaccountsfortheproportionofthetotalcarbonemissionsto40%,lowcarbontransformationofpowersystemisthekeytoachievethe"doublecarbon"goal.InSeptember2021,theCentralCommitteeoftheCommunistPartyofChinaandTheStateCouncilissuedthe"OpinionsontheComplete,AccurateandComprehensiveImplementationofthenewDevelopmentConceptandtheWorkofcarbonPeakandcarbonNeutrality",whichtooktheconstructionofanewpowersystemwithnewenergyasthemainpartasoneofthekeytaskstopromotethe"doublecarbon"work.Thisprovidesstrategicguidanceforthepowersystemtoembarkontheroadoflow-carbondevelopment.Inrecentyears,China'sdigitaleconomyhasdevelopedrapidlyandgraduallyaccelerateditsdeepintegrationwithallareasoftheeconomyandsociety.Digitaltechnologiessuchascloudcomputing,bigdata,Internetofthings,mobileInternet,artificialintelligenceandblockchainhavealsoplayedan importantroleinenablingtheconstructionofnewpowersystems.Withthecross-integrationofdigitaltechnologyandallaspectsofthepowersystem,theintegrateddevelopmentof"source,grid,loadandstorage"ofChina'snewpowersystemissteppingsteadilyandacceleratingtorealizethetwo-wayimprovementof"qualityandquantity"ofthepowersystem. ThisresearchreportfocusesonthecooperationbetweenthedevelopmentofdigitaltechnologyandtheconstructionofChina'snewpowersystem,anddiscussesthemainsituationsandchallengesfacedbyChina'snewpowersystemconstructionfromthefiveaspectsofsource,network,charge,storageandintegration.Thecurrentmainapplicationsituationandprospectiveapplicationscenarioofdigitaltechnologyinkeylinksaresystematicallysortedout,andtheshortcomingsofdigitaltechnologyintheprocessofintegratingintothepowersystemareexplored.Finally,thepaperputsforwardrelevantmeasuresandlooksforwardtothefuturedigitalconstructionofChina'snewpowersystem. 第一章数字技术与中国新型电力系统 一、数字经济成为中国经济社会高质量发展新引擎 近年来，5G、大数据、人工智能等数字技术发展日益成熟，以此为依托，数字经济作为一种新的经济形态在全球范围内得到快速发展。以数字技术为媒介，数字经济与实体经济正在发生更快速、更深层次地融合，推动了数字技术的产业化、传统产业的数字化以及数字化治理进程完善，数字经济正在引领中国经济社会各领域发生深刻变革。 （一）国家政策推动数字经济迈向成熟 自2015年7月国务院发布《关于积极推进“互联网+”行动的指导意见》以来，数字经济成为了中国经济社会发展中的重要一环，国家相关政策支持力度不断加码。2020年7 月，国家发改委、工业和信息化部等13个部门联合发布《关于支持新业态新模式健康发展激活消费市场带动扩大就业的意见》，对加快发展数字经济15大新业态新模式提出19项创新支持政策，以创新生产要素供给方式，激活消费新市场，发展新的就业形态，培育壮大新动能。2021年政府工作报告中明确指出，加快数字化发展，打造数字经济新优势，营造良好数字生态，建设数字中国。截至2020年底，中国数字经济规模达到43.2万亿元，同比增长14.9%，占GDP比重为42.5%，云计算、大数据、人工智能、区块链