中国电力科学研究院：电力系统碳中和路径与新型电力系统构建关键技术_29页_13mb

报告摘要

电力系统碳中和路径与新型电力系统构建关键技术总结

核心内容概述

本文围绕中国电力系统实现碳中和的路径及新型电力系统构建的关键技术展开，重点分析了当前电力系统在低碳转型过程中所面临的挑战、政策导向及关键技术发展需求。

主要观点

气候变化与碳中和目标
- 化石燃料排放是温室效应的主要原因，可能导致全球气温升高超过4°C，带来严重生态灾难。
- 《巴黎协定》提出将全球温升控制在1.5°C以内。
- 中国承诺2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和。
电力系统在碳中和中的关键作用
- 电力行业占全国碳排放的40%，是实现双碳目标的核心领域。
- 新型电力系统构建是推动能源转型和实现“双碳”目标的重要途径。
电力系统碳中和演化路径
- 2021年电力行业碳排放为42亿吨，预计2028年进入峰值平台期，2060年实现零碳电力系统。
- 新能源装机将达52亿千瓦，发电量占比61%，煤电、气电占比降至7%、3%。
新型电力系统构建面临的挑战
- 系统电力电量平衡、安全稳定控制、深度脱碳技术突破是三大核心挑战。
- 新能源的随机波动性对系统平衡造成影响，极端气候下电力供应压力显著增加。
- 大规模新能源接入带来电网安全稳定风险，需加强新型支撑技术研究。
关键脱碳技术与发展方向
- CCUS（碳捕集、利用与封存）是实现电力系统深度脱碳的重要手段，成本预计在2060年降至140~410元/吨。
- 氢能技术（电氢耦合）将在新能源调峰、调频和非电消纳中发挥重要作用，预计2050年全球电制氢需求达12万亿千瓦时。
- 构网型控制技术（grid forming）可增强新能源的电网支撑能力，具有惯量与调压能力。

关键信息

政策与战略方向

中国双碳目标：2030年前碳达峰，2060年前碳中和。
国家层面政策：
- 《中共中央国务院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》
- 《2030年前碳达峰行动方案》
“碳达峰十大行动”包括能源绿色低碳转型、节能降碳增效、绿色低碳科技创新等。

碳管理体系建设

企业需建立完善的碳管理体系，涵盖碳规划、碳指标、碳产业、碳技术等。
涉及综合能耗及涉碳指标管理，明确责任分工与考核机制。

新能源并网问题

系统级问题：
- 新能源发电与用电季节性不匹配，导致电量平衡困难。
- 新能源接入电网后，系统电压/频率稳定性下降，出现次同步振荡、频率偏差等问题。
- 需要提升新能源场站的无功控制能力，防止脱网事故。
典型事故案例：
- 2009年美国德克萨斯州风电场发生次同步振荡事故。
- 2011年甘肃酒泉大容量风电脱网事故。
- 2019年英国大规模停电事故，与新能源并网有关。