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新一轮能源革命下中国电网生长趋势和定位剖析

  • 时间：2018-09-05
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摘要

新一轮能源革命下电网的生长将在电力系统古板功效基础上进一步扩展和富厚。。。。。在对新一轮能源革命内在的深刻剖析基础上，，，，借助电力系统优化妄想模子对未来多元能源供应系统举行探索，，，，预判未来能源生长名堂。。。。。连系手艺、经济、制度、情形等因素，，，，识别影响电网生长的要害因素，，，，通过构建电网功效定位模子，，，，运用SWOT-AHP剖析电网生长的内外部情形，，，，构建响应的指标舷量化剖析电网生长的战略定位，，，，提出电网功效与形态转变的偏向。。。。。效果批注，，，，未来电网的电力传输功效向更大容量、更清静、更智能的偏向生长，，，，并泛起综合能源互联互补的高级形态，，，，电网将为社会提供多元化、立体式、智能化效劳。。。。。

要害词：能源互联网新一轮能源革命 电网生长 影响因素 功效形态 电网功效定位模子

小序

随着天下能源可一连供应压力一直增大，，，，加之天气转变和情形污染问题严肃，，，，转变能源开发使用的方法、推动能源新手艺应用、构建新型能源系统成为天下能源生长的偏向[1]。。。。。新型能源系统将以能源互联网为依托，，，，以电力系统为焦点纽带，，，，实现横向“多源互补”、纵向“源-网-荷-储”协调，，，，能源与信息高度融合的新系统。。。。。系统中，，，，电网是最为完善、具有极强可延展性的能源网络，，，，可以实现能量大规模、远距离运送，，，，从而实现资源的优化设置[2]。。。。。在目今经济转型升级、能源名堂厘革的新形势下，，，，从经济、体制机制、社会、手艺等多方面预判能源厘革形势，，，，剖析未来中国电网的生长趋势和功效定位转变十分须要。。。。。

关于能源电力系统和电网生长，，，，大都研究聚焦于能源名堂演变[3-6]、输配电的手艺生长[7-8]、电力系统运行手艺[9-11]、电网控制手艺[12-13]等手艺方面。。。。。本文聚焦于贯串发-输-配电的电力系统全环节的广义电网，，，，剖析新一轮能源革命下的多元能源供应系统和电力流名堂，，，，构建电网功效定位模子研究能源革命生长历程中电网的战略定位，，，，提出未来电网在经济社会中的功效与形态转变偏向。。。。。

1 新一轮能源革命内在

1.1 能源革命内在

在全球面临能源资源危唬唬机、天气转变和情形污染等问题的配景下，，，，天下各国最先探索以越发经济、高效、清洁的方法知足经济社会生长需求的路径，，，，新旧能源系统逐步更迭历程催发了新一轮能源革命。。。。。这一历程将以优化能源结构、提高能源效率、增进节能降耗、共享社会资源、实现可一连生长为目的，，，，涵盖能源开发、生产、加工、转换、设置、消耗和治理等各个环节，，，，涉及经济、社会、政治、文化、生态诸多方面，，，，如图1所示。。。。。清洁低碳是新一轮能源革命的主要偏向，，，，再电气化是新一轮能源革命的主要特点，，，，电能将在推感人类能源使用从以化石能源为主向以清洁能源为主的战略转型中施展焦点作用[14]。。。。。

图 1 新一轮能源革命框架

1.2 中国能源革命新特征

目今中国已从被动接受全球能源治理规则向自动加入和建设国际秩序转变，，，，国际影响力空条件升。。。。。可是，，，，中国在国际能源事务上尚处于能力建设阶段，，，，同时也面临诸多国际关系转变带来的危害，，，，因其中国能源革命泛起出新特征。。。。。

一是中国经济调解赶超能源结构调解。。。。。现在中国已经进入工业化后期后半阶段，，，，可是能源结构仍处于以煤炭为主的第二轮能源革命阶段，，，，以煤为主的能源结构恒久没有获得改变。。。。。

二是中国能源革掷中政策施展着显著的推行动用。。。。。在中国能源供应历程中，，，，国家在差别阶段出台多项政策和制度包管能源供应、增进结构调解，，，，推动能源工业生长。。。。。正是由于这些政策的指导和推动，，，，填补了中国低本钱高速率生长的手艺限制和经济限制，，，，在一定水平上推进了能源革命的历程。。。。。

三是中国能源革命具有引领树模作用。。。。。中国正起劲推动全球天气转变应对行动和能源治理，，，，落实全球能源互联网中国建议，，，，增进绿色低碳生长，，，，中国的能源革命有望引领全球能源革命。。。。。

2 新一轮能源革命下多元能源供应系统

2.1 剖析思绪和要领

在新一轮能源革命配景下，，，，基于新能源革命和社会经济等要害要素，，，，思量碳排放约束，，，，并依据经济性、合理性原则，，，，运用电力系统整体优化妄想(GESP-IV)模子，，，，模拟未来多元能源名堂和供应系统，，，，剖析未来清洁能源开发使用、电力流等情形的趋势，，，，从而剖析新一轮能源革命对电网的影响。。。。。本文的剖析思绪和要领框架如图2所示。。。。。

图 2 多元能源供应系统剖析要领框架

运行剖析的界线条件主要是未来所研究水平年（2030年、2050年）的电源、电网、负荷计划。。。。。本文连系国家非化石能源战略目的、新能源妄想目的等约束条件，，，，综合思量目今经济“新常态”情形以及未来经济生长形势、生齿增速、手艺条件等，，，，测算新能源开发规模、电源结构等。。。。。为越发真实模拟风、光着力的间歇性对系统运行的影响，，，，本文选择中国2015年整年8 760 h的省级历史数据着力特征取代典范日，，，，举行整年的时序电力生产模拟。。。。。

优化模子的目的函数为妄想期内（多周期，，，，各周期盘算一次电力电量平衡）各地区、种种资源的供电本钱（投资+运行-余值）总和最�。。。。。�，，，跨区电力流按电力供应本钱最低原则确定跨区交流规模。。。。。同时思量电力电量平衡、发电能源平衡、分区域接纳漫衍式电源能力、调峰平衡、情形减排要求等约束条件。。。。。

2.2 多元能源供应系统

基于电力系统妄想模子模拟，，，，未来新能源比重逐渐提高。。。。。2050年天下有用装机容量凌驾22.4亿kW，，，，其中古板化石能源装机比重约为20%，，，，通例非化石能源装机比重约为14.5%，，，，新能源装机比重约为54%。。。。。

2050年风、光等间歇式电源电量比重将抵达40%，，，，某些时段某些地区间歇式电源供应比重甚至将抵达80%以上。。。。。与冬季相比，，，，秋季的电力负荷较低，，，，在系统消纳高比例的风、光等间歇式电源时面临的压力更大。。。。。运行难题一样平常爆发在需求的低谷期，，，，包括春、秋季的夜间时段。。。。。

未来煤电的功效定位从电量型电源转向电力型电源，，，，整年使用小时数约2 300 h，，，，多用来知足由间歇式电源发电随机波动、电力负荷峰谷差一连加大等因素带来的系统调理需求。。。。。将整年分为4个季节，，，，统计各个季节的煤电使用情形，，，，发明在春、秋季负荷较低时，，，，煤电的使用小时数折算为2 000 h，，，，低于冬、夏日折算的使用小时数2 500 h。。。。。因此，，，，需要种种电源侧、电网侧、负荷侧步伐和手艺协调配合，，，，才华知足高比例的间歇式电源带来的实时运行层面的重大挑战。。。。。

2.3 天下电力流名堂

中恒久来看，，，，中国电力流向将泛起“西电东送”、“北电南供”、“西南西北互济”的总体名堂。。。。。从区域来看，，，，西北、东北、华北（含蒙西、山西）、川渝藏区域为电力送端，，，，西北、东北、华北送端电力流为煤、风、光打捆电力，，，，川渝藏主送水电。。。。。东中部受端13省市、南方区域为电力受端。。。。。川渝藏与西北区域资源禀赋具有互补特征，，，，因此两区之间电力流主要是在差别季节和日间差别时段交流电量。。。。。东中部受端与南方区域之间同为交流电量。。。。。

2030年，，，，中国新增电力流以西南水电及“三北”新能源电力流为主，，，，煤电结构将进一步优化。。。。。中国陆上、近海风电将并重生长，，，，并开展远海风电树模。。。。。太阳能发电结构方面，，，，原有基地规模进一步扩大，，，，新增新疆中部、北部、蒙西腾格里沙漠地区等风电基地毗邻的万万千瓦光伏基地，，，，建设青海东部、西藏日喀则等大型光电基地。。。。。四川、云南水电基本开发完毕，，，，西藏金沙江上游、怒江上游和雅鲁藏布江流域的水电将成为西电东送电力流接续电源。。。。。2030—2050年，，，，煤电、水电等能源资源潜力基本开发完毕，，，，风电、太阳能发电将成为电力流大规模增添的主要推动力。。。。。

思量到清洁能源大规模浚�？⑹褂煤偷缭唇峁沟鹘猓�，，，2030年天下跨区运送电力流规模将抵达4.6亿kW，，，，其中东中部负荷受入电力流抵达3.7亿kW。。。。。2050年，，，，天下跨区电力流规模抵达6.8亿kW，，，，其中，，，，东中部负荷中心受入电力流抵达5亿kW。。。。。2030年和2050年，，，，通过跨区通道运送的电能将划分占昔时全社会用电量的20%和25%。。。。。2050年，，，，受经济生长和手艺刷新推动，，，，东中部负荷中心地区微电网将抵达一定的自给水平，，，，但大容量远距离运送电力的基本需求依然保存，，，，电网形态将会泛起大容量远距离输电与智能微网并存互补。。。。。

3 电网功效定位模子

3.1 电网生长要害要素识别

基于前文的妄想模拟效果，，，，预判未来能源系统和名堂转变，，，，从而识别影响电网生长的要害要素。。。。。别的，，，，电网生长还受到外部经济、制度、手艺、情形等影响，，，，如图3所示。。。。。

图 3 电网生长要害要素

新一轮能源革命将由水电和煤电等古板电源的传输需求推动，，，，逐步过渡到古板电源与风电、太阳能发电等新型可再生能源发电配合推动。。。。。未来能源系统多元化生长和大规模清洁能源纳入系统，，，，对电网的妄想、建设、运行、治理等都将爆发普遍影响，，，，要求电网更为柔性无邪、顽强可靠，，，，也对电网的清静运行带来挑战。。。。。

从手艺立异方面来看，，，，输电手艺、运行调理手艺、信息手艺等是决议电网生长水平的要害驱动因素。。。。。经济生长是影响能源电力消耗的主要因素，，，，对电力需求提出新的要求，，，，从而影响电网功效和形态转变。。。。。体制机制因素是指导电网有序生长的要害因素。。。。。差别时期国家关于宏观调控、工业调解、能源总量控制、能源结构调解等政策施展了重着述用。。。。。生态情形管制趋严，，，，也将对电网妄想选址和建设等方面带来挑战。。。。。

3.2 电网功效定位模子

基于对未来多元能源系统的生长趋势剖析，，，，本研究运用SWOT与AHP相连系的要领剖析电网在能源革掷中的定位和功效。。。。。SWOT-AHP电网战略剖析模子将运用条理剖析法的原理[15-16]，，，，主要包括以下两部分。。。。。

(1)要害情形要素选择条理模子主要是凭证古板的SWOT剖析模子原理，，，，将影响企业电网战略制订的要素分为企业内部的优势(S)、劣势(W)因素和企业外部的机缘(O)、挑战(T)因素。。。。。

(2)最优战略选择条理模子将SWOT模子确定的影响企业最优战略选择的要害情形因素放入准则层，，，，再使用条理剖析法对最优定位计划举行选择。。。。。

首先，，，，为了包管权重盘算的客观准确，，，，在确定权重时需要对各要素的主要性举行评判，，，，运用1-9的比例标度法作为依据给出分值，，，，如表1所示。。。。。

表1 较量标度法中的标度寄义

为了获得差别阶数的矩阵均适用的一致性磨练的临界值，，，，还需引入平均随机一致性指标RI。。。。。通过CR=CI/RI，，，，求得随机一致性比率CR。。。。。当CR≤0.1时，，，，以为该判断矩阵具有较好的一致性;当CR>0.1时，，，，则以为该判断矩阵不具有一致性，，，，应该调解判断值，，，，直到通过一致性磨练为止。。。。。唬唬基于要害因素，，，，结构最优定位选择条理模子，，，，如图4所示。。。。。

图 4 未来电网功效定位模子

基于差别矩阵组合，，，，共有4种生长战略定位模式。。。。。生长型定位是指要充分捉住外部有利情形的机缘，，，，施展自身优势赢得先机的战略定位；；；竞争型定位是指充分使用外部有利情形，，，，填补自身缺乏和短板，，，，增强竞争实力的战略定位；；；遵照型定位是指在外部压力情形下依赖自身优势包管顺遂生长的战略定位；；；规避型定位是指在外部倒运情形中，，，，只管规避直接竞争驻足于填补自身缺乏的守旧型战略定位。。。。。

3.3 模子效果

为了却构判断矩阵，，，，确定未来电网功效定位的各个评价指标的主要水平，，，，以1-9级标度举行权衡和盘算。。。。。首先对“优势”、“缺乏”、“机缘”和“压力”这四大评价指标的主要性举行较量，，，，然后划分对这四大评价指标下的4个子指标举行两两较量。。。。。盘算各层级评价系统得分，，，，并最终盘算算术平均值，，，，得出评价条理得分，，，，如表2所示。。。。。

表2 电网功效定位评价指标和得分

按各计划的最终总得分的崎岖做排序可得：生长型>竞争型>遵照型>规避型，，，，因此未来电网功效定位的最优选择为生长型。。。。。生长型是指未来电网要充分依托未来外部情形优势，，，，驻足于自身优势起劲推动以再电气化为特征的新一轮能源革命。。。。。

3.4 电网功效形态定位

(1)电力传输功效与形态定位。。。。。为了知足新一轮能源革命生长下电力负荷的大幅增添和供电质量的要求，，，，电网的电力传输功效向更大容量、更清静、更智能的偏向生长，，，，形态转变为支持再电气化的交直流混联输电系统，，，，具有强盛的顺应性和高度稳固性。。。。。网架结构更顽强、输电容量更大、传输距离更远，，，，电网的互联将使得各级电网联系更细密，，，，传输配送电力的规模和距离将进一步扩大，，，，知足负荷需求的能力也得以进一步提升。。。。。

(2)资源设置功效与形态定位。。。。。电网的功效拓展为多种能源物理互联网络，，，，形态升级为综合能源互联互补的高级形态，，，，其主要特征是系统规模大、接入主体多。。。。。通过电力调理合理设置发电能源，，，，各个区域、种种形式的可再生能源都能通过能源互联网柔性联接，，，，进一步推动清洁能源的协调互补和优化设置。。。。。作为中国能源综合运输系统的主要组成部分，，，，电网将在增进煤电优化结构的同时，，，，增进清洁能源的大规模设置和远距离运送，，，，在知足中国能源电力大规模运送及能源综合运输系统构建中施展主要作用。。。。。

(3)市场生意功效与形态定位。。。。。电网将逐步由简朴知足用户用电需求功效向落实电力生意效果、增进电力市场有用竞争、推动电力市场有序运作的偏向转变。。。。。电网功效将拓展出更普遍的市场功效，，，，并以智能互动和手艺立异将电力市场各主体细密融合。。。。。一方面，，，，越发智能、柔性、开放的电网能够实现信息的高效流动，，，，增进电力市场有用设置资源；；；另一方面，，，，电网规模的扩大使得电力市场的规模进一步扩大，，，，市场主体随之增添，，，，从而降低市场集中度，，，，增进市场竞争，，，，并催生能源领域新业态的爆发。。。。。

(4)信息交互功效与形态定位。。。。。随着智能电网的生长，，，，电网将突破电力供应的效劳规模，，，，通过智慧增进能源与信息深度融合，，，，成为毗连新能源、信息手艺、新质料等与用户之间的主要纽带，，，，未来电网是构建经济、无邪、便捷的智能能源系统的要害，，，，系统具有高度智慧化和交互性。。。。。未来电网将为社会提供多元化、立体式、智能化、综合性的能源效劳。。。。。

4 结语

(1)新一轮能源革命将推动多元能源供应系统逐渐形成，，，，这一历程将以优化能源结构、提高能源效率、增进节能降耗、共享社会资源、实现可一连生长为目的，，，，以清洁低碳为主要偏向，，，，再电气化是其主要特点。。。。。

(2)未来电网形态的演变，，，，受到能源电力系统内部和外部经济、体制、情形等因素配合影响。。。。。未来中国电网功效将显著提升，，，，既要知足能源电力大规模远距离运送的需要，，，，又要知足受端地区多种能源电力协同运行的需要，，，，还要知足新能源生长和新型用电效劳的需要。。。。。

(3)为顺应未来中国电网功效的生长转变，，，，未来的电网一定是“顽强”与“智能”并重。。。。。随着特高压输电一直取得重大突破，，，，智能电网建设也同步推进，，，，形成特高压为焦点的顽强电网与智能化相辅相成、相互增进的电网生长蹊径，，，，实现特高压电网与各级电网的协调生长。。。。。

泉源:《中国电力》杂志

作者：谭雪 刘俊 郑浚�？� 闫晓卿 石磊

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