碳中和背景下数字技术赋能的中国新型电力系统.pdf
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1、碳中和背景下数字技术赋能的中国新型电力系统 I 碳中和背景下数字技术赋能的中国新型电力系统 Chinas new power system enabled by digital technology under the background of carbon neutralization 赛迪顾问股份有限公司赛迪顾问股份有限公司 2022.9.302022.9.30 CCID Consulting Company Limited September 30,2022 碳中和背景下数字技术赋能的中国新型电力系统 III 目目 录录 前前 言言.1 Abstract.3 第一章第一章 数字技术与中
2、国新型电力系统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、构建新型电力系统三、构建新型电力系统是实现
3、是实现“双碳双碳”目标的必经之路目标的必经之路.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、报告的目的和框架四、报告的目的和框架.28 第二章第二章 数字技术打造绿色低碳电力之数字技术打造绿色低碳电力之“源源”.31 一、内容概述一、内容概述.31 碳中和背景下数字技术赋能的中国新型电力系统 IV 二、面临挑战二、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、数字化解决方案三、数字化解决方案.34(
4、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、措施建议四、措施建议.58 五、本章小结五、本章小结.59 第三章第三章 数字技术编织坚强智能电力之数字技术编织坚强智能电力之“网网”.62 一、内容概述一、内容概述.62 二、面临挑战二、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、措施建议四、
5、措施建议.89 五、本章小结五、本章小结.90 碳中和背景下数字技术赋能的中国新型电力系统 V 第四章第四章 数字技术支撑多元互动电力之数字技术支撑多元互动电力之“荷荷”.93 一、内容概述一、内容概述.93 二、面临挑战二、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、措施建议四、措施建议.107 五、本章小结五、本章小结.108 第五章第五章
6、 数字技术赋能安全可靠电力之数字技术赋能安全可靠电力之“储储”.111 一、内容概述一、内容概述.111 二、面临挑战二、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、数字化解决方案三、数字化解决方案.113(一)电源侧储能.113(二)电网侧储能.114 碳中和背景下数字技术赋能的中国新型电力系统 VI (三)负荷侧储能.116 四、措施建议四、措施建议.118 五、本章小结五、本章小结.120 第六章第六章 数字技术助推数字技术助推“源网荷储一体化源网荷储一体化”.122
7、 一、内容概述一、内容概述.122 二、面临挑战二、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、措施建议四、措施建议.128 五、本章小结五、本章小结.130 第七章第七章 总结与展望总结与展望.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二、数字
8、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 碳中和背景下数字技术赋能的中国新型电力系统 VII (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 碳中和背景下数字技术赋能的中国新型电力系统 1 前前 言言 2020 年 9 月,中国在联合国大会上向世界郑重
9、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
10、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碳中和背景下数字技术赋能的中国新型电力系统 2 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。碳中和背景下数字技术赋能的中国新型电力系统 3 Abstract In Se
11、ptember 2020,China made a solemn commitment to the world at the United Nations General Assembly that carbon dioxide emissions will peak before 2030 and strive to achieve carbon neutrality by 2060(hereinafter referred to as the double carbon goal).At present,the Chinese electric power industry carbon
12、 emissions accounts for the proportion of the total carbon emissions to 40%,low carbon transformation of power system is the key to achieve the double carbon goal.In September 2021,the Central Committee of the Communist Party of China and The State Council issued the Opinions on the Complete,Accurat
13、e and Comprehensive Implementation of the new Development Concept and the Work of carbon Peak and carbon Neutrality,which took the construction of a new power system with new energy as the main part as one of the key tasks to promote the double carbon work.This provides strategic guidance for the po
14、wer system to embark on the road of low-carbon development.In recent years,Chinas digital economy has developed rapidly and gradually accelerated its deep integration with all areas of the economy and society.Digital technologies such as cloud computing,big data,Internet of things,mobile Internet,ar
15、tificial intelligence and blockchain have also played an 碳中和背景下数字技术赋能的中国新型电力系统 4 important role in enabling the construction of new power systems.With the cross-integration of digital technology and all aspects of the power system,the integrated development of source,grid,load and storage of Chinas
16、new power system is stepping steadily and accelerating to realize the two-way improvement of quality and quantity of the power system.This research report focuses on the cooperation between the development of digital technology and the construction of Chinas new power system,and discusses the main s
17、ituations and challenges faced by Chinas new power system construction from the five aspects of source,network,charge,storage and integration.The current main application situation and prospective application scenario of digital technology in key links are systematically sorted out,and the shortcomi
18、ngs of digital technology in the process of integrating into the power system are explored.Finally,the paper puts forward relevant measures and looks forward to the future digital construction of Chinas new power system.碳中和背景下数字技术赋能的中国新型电力系统 5 第一章第一章 数字技术与中国新型电力系统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
19、 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)(一)国家政策推动数字经济国家政策推动数字经济迈向成熟迈向成熟 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
20、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、物联网等数字技术对中国经济社会各领域产生了重大影响,“数字化、生态碳中和背景下数字技术赋能的中国新型电力系统 6 化、智能化”成为经济社会高质量发展中的
21、关键词。(二)(二)数字数字与实体融合引领高质量发展与实体融合引领高质量发展 在经历互联网、移动互联网阶段之后,信息网络逐渐突破传统信息处理终端以及传输方式的限制,正大幅向更广、更快、更深的方向发展。随着 5G、大数据、人工智能、物联网等技术逐步发展成熟,以“万物互联”为突出特征的数字经济基础正在形成,数据要素成为了新的生产要素,也成为世界各国推动经济高质量发展的重要力量。伴随互联网特别是产业互联网的普及和应用,数字资源在互联网中加速产生、传播并应用,将进一步优化资源配置和使用效率,提高资源、资本、人才全要素生产率。在全球经济放缓、增长乏力的背景下,以推动互联网、大数据、人工智能与实体经济深度
22、融合为特征的新一轮科技革命和产业变革应运而生,数字经济在提升全要素生产率、促进传统产业提质增效方面发挥显著作用。当前,随着信息技术的持续演进和全面创新,数字经济正在逐渐广泛融合渗透到传统产业之中,驱动农业、工业和服务业数字化转型升级,引发各行业领域的业务形态变革并带动产业结构调整。伴随着工业互联网的广泛部署,以及大数据、云计算、人工智能等数字技术的成熟应用,未来传统产业必将迎来数字化驱动的转型升级热潮,数字化融合创新将成为全球数字经济发展的主战场,推动世界经济高质量发展。碳中和背景下数字技术赋能的中国新型电力系统 7 (三三)“新基建”夯实“新基建”夯实数字经济发展基础数字经济发展基础“新基建
23、”提档加速是中国数字化历史进程中的一个重要节点。随着智能制造、智慧城市等领域对数据采集、数据存储、数据传输、数据分析等的需求不断提升,数据中心、5G 基站、工业互联网等新型基础设施建设加快推进。在 5G领域,截至 2020 年底,已经建成的 5G 基站达到将近 72 万个,5G 终端连接数超过 2 亿,建设速度和规模超出预期。在工业互联网领域,中国已培育形成超过 500 个特色鲜明、能力多样的工业互联网平台,部分重点平台服务工业企业近 8万家。随着新型基础设施建设的加速推进,中国数字经济发展进入高速增长期。(四)(四)数字经济数字经济将将助力高水平助力高水平对外开放对外开放 中国数字经济的蓬勃
24、发展将进一步推动数字技术的快速迭代和数字技术链的逐步完善,数据要素作为未来重要的生产生活要素,将充分发挥在扩大对外开放和深化区域合作中的作用。2021 年 11 月,中国正式提出申请加入数字经济伙伴关系协定,积极融入国际数字经济发展格局,探索跨境数字治理框架的最佳路径,积极开展多双边数字治理合作,并为协定成员提供广阔市场,拉紧相互的数字经济合作纽带,为各成员的企业和人民带来更大福祉,促进亚太地区乃至全球数字经济开放融合与长期繁荣,力求为全球数字经济发展、贸易投资增长和经济复苏作出积极贡献。碳中和背景下数字技术赋能的中国新型电力系统 8 二、数字化转型是中国电力系统面向未来的主旋律 经过 60
25、多年的发展,中国电力行业在基础设施建设、实现全国联网、解决无电人口等方面取得了举世瞩目的成绩,在整个过程中,信息技术和数字技术的应用贯穿始终。从二十世纪六十年代起,中国电力行业就开始了信息化建设的步伐,信息技术在电力系统各方面融合应用。随着新一轮科技革命和产业变革兴起,以数据为核心生产要素、以数字技术为驱动力的新的生产方式蓬勃发展,电力系统与数字技术进一步深度融合发展,数字电厂、智慧电网、智能用电终端等一批新模式、新业态、新产品的出现,反映出中国电力系统“质与量”的双重提升。(一)(一)数字技术与电力系统融合日益加深数字技术与电力系统融合日益加深 二十世纪六十年代,计算科学在电力行业开始二十世
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