浅谈电力装备发展趋势,助力实现双碳目标

from:中国电力企业联合会date:2022-08-19

能源清洁低碳转型,将孕育新一轮电力装备技术革命,进一步推动清洁能源生产、输送和利用各环节各领域创新技术和装备的应用。

聚焦能源转型清洁化、电气化、智能化、集成化等重要领域,需要加快推广应用一批先进适用技术,实验示范一批重大关键技术,储备一批前沿关键技术,重点推动大容量、高效率、低成本清洁能源开发,推动超大容量、超远距离特高压技术、特高压柔性直流技术、多节点多回路交直流混联技术、先进储能技术研发和应用。随着各种集中式、分布式清洁能源大规模开发、高比例介入和大范围配置,需加大电网运行控制与信息技术耦合,提升电力装备信息化水平,主要包括智能检测与预警能力、输变电设备与线路一体化调控能力、各环节高度融合的智能变电站技术体系、配电自动化、用电信息采集能力等。

(一)常规发电设备

煤电装备。煤电装备装机低位回调是大势所趋,但短期内煤电仍然是保障我国电力安全和电力供应的主力军。基于我国煤炭资源丰富、煤电技术先进的突出特点,在安全有序的原则下,降低煤耗,提升调节灵活性,推动提质增效、多能耦合与CCUS等技术应用,是煤电未来的发展方向。

水电装备。水电发展角色将从供能转变调能。未来将充分发挥水电站群的调节能力,多能互补联合运行,促进区域风、光等新能源消纳,推动达成高比例可再生能源发展目标。抽水蓄能电站对于促进区域风、光等新能源消纳能有效发挥调节作用,国家将加快推进抽水蓄能电站建设,增强系统储备调节能力。新技术研发方面,高水头大容量机组、超高水头冲击式水轮发电机组、大型可变速抽水蓄能机组、海水抽水蓄能机组等是继续攻关的重点。

核电装备。核电装备是我国保障电力安全、实现碳中和目标的有力推手,未来核电将承担相应的基础负荷作用。“华龙一号”和CAP1400将是我国核电建造的主力堆型,开发更加安全高效的核能技术,强化国内核电产业链培育力度,加快国产化装备及零部件推广应用,提前布局四代堆及小堆关键技术及装备是今后发展重心。

气电装备。气电快速启停特性使其成为坚强电网的重要支撑,气电功能定位将向调峰电源不断倾斜。未来一段时期内主要方向将是燃机装备的完全自主化、国产化,进一步提高发电效率和可靠性,以满足供电成本和电力系统安全要求。

(二)新能源发电装备

风电装备。我国风电产业发展将从速度规模型向质量效益型转变。有序推动海上风电发展、启动深海海上风电示范、强化老旧风电项目技改升级、推动分布式风电建设,拓展风电制氢等“风电+”一体化项目应用场景。风电设备技术发展聚焦大型化、低风速和智能控制技术,制造企业加快关键零部件和原材料实现自主化,形成自主设计、制造和成套服务能力,提升国际竞争力。

光伏装备。因具有资源丰富、清洁、安全的特性,光伏发电正以前所未有的速度成为未来能源发展的第一主角。“双碳”下,分布式光伏迎来发展机遇。提升光电转化效率、降低发电成本依旧是光伏行业的目标,N型电池有望成为电池片未来的发展方向。随着分布式发电系统渗透率不断提升,组串式逆变器占有率将稳步提升,国产逆变器竞争优势明显,潜力巨大。行业亟需从技术领先,逐步走向标准领先,实现“中国标准走出去”。

储能装备。“双碳”目标下,储能技术在火电灵活性改造、需求侧管理措施、可再生能源消纳及其他形式的应用具有重要的作用。国家“十四五”规划将氢能与储能纳入战略性新兴产业,列入未来产业赛道。不少企业正加速氢储能布局,积极推动氢能“制储输用”全产业链发展。未来行业发展将聚焦提升产业链各环节核心技术自主化水平,攻克质子交换膜等核心技术装备,实现技术向商业化应用,破解寿命和成本等发展瓶颈。

(三)输变电设备

“双碳”目标下,新能源成为电力系统供电主体,当前的电网不能承受大量的新能源电力的输送,平衡新能源发电的不稳定性和不确定性,需要投入柔性交流输电设备、柔性直流断路器、调相机、柔性变电站等大量的输变电设备。加强高端及新型装备的研发能力、速度及力度,解决少数原材料、组部件的性能及质量对主机的制约成为行业发展的重点,绿色、环保、高效、高可靠性等要求也将倒逼上游产业(材料、组件、工装等)技术进步。

(四)配用电设备

多种分布式新能源及储能系统接入为配用电系统控制与调度带来挑战。满足“双碳”目标下不同应用场景用户用电需求,积极响应大电网的电力调度及电力市场交易,保障配用电系统安全稳定运行,实现分布式新能源利用效率最大化成为行业发展重心。未来需要重点关注分布式新能源系统接入技术规范和标准,解决新型配用电系统规划设计、系统稳定运行控制策略、故障快速检测与切换、电能检测与优化管理等技术、装备、模式问题,构建完善新型配电网络拓扑,实现“超级配电系统”。

(五)电气节能设备

电机耗电占全社会用电量60%以上,电机节能与高效应用是较为直接、有效和经济的降碳方式。加强高效电机、专用电机、新能源领域电气产品和高效变频电机系统的技术开发与应用,深入开展电机系统节能技术和电机高效化、轻量化设计制造技术研究,加快电机产品碳足迹核算与绿色物料应用技术研究,加大电机在钢铁、化工、水泥等重点领域的协同示范应用,引导电机生产企业共同参与系统节能工程项目,构建电气装备低碳公共服务平台成为行业主要发展方向。

(六)能源综合利用

能源综合利用作为一种能源服务形式,能满足用户多样的用能需求、降低用能成本和提高用能效率,与“双碳”目标下能源发展趋势十分契合,是低成本实现碳排放尽早达峰的主要路径之一,随着后续相关政策举措的落地实施,将激发能源综合利用的市场需求,今后市场空间巨大。未来,巨量的能源和非能源数据,将成为能源综合服务产业越来越重要的生产要素。数字技术有望在能源综合服务产业加快推广应用,拓宽服务的深度和广度,催生服务模式的创新。未来,能源综合利用一方面以需求为导向、以客户为中心,通过应用新型用电设备,加速实施电能替代;另一方面通过实施节能改造,开展多能耦合与协同优化,建成多能互补互济的能源综合利用系统,助力节能减排。


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