马钊：助力实现“双碳”目标 发展低压直流供用电系统正当时

来源：​中国电力新闻网 时间：2021-04-16 11:21

　　中电传媒记者 张媛媛

　　当下，能源革命和数字革命相融并进，“双碳”目标正在倒逼新型电力系统建设提速。建设，非一日之功；提速，需群策群力，而科学理智的规划和积极有效的技术革新，无疑是其中关键的一环。

　　“随着分布式能源的高比例渗透，特别是光伏直流发电的日益增多，电子设备等直流负荷快速增长，配用电系统呈现出非线性、随机性、强耦合等特征，传统的交流供用电系统难以满足分布式可再生能源、负荷的高速发展需求，在运行模式、可靠性、能量损耗等方面均面临挑战，而低压直流供用电系统可以解决这些问题。”4月14日，山东大学特聘教授马钊在接受中电传媒记者采访时表示。

　　“腾笼换鸟”，拥抱第三次能源变革

　　记者：我国构建新型电力系统面临哪些挑战？ 

　　马钊：以高渗透率的可再生能源，高比例的电力电子设备，高速度增长的直流负荷（“三高”）为主要特征的新一代电力系统正在逐步形成，但构建新型电力系统还面临诸多挑战。

　　高渗透率的可再生能源，将会对电力需求起到支撑作用，但其具有的间歇性、波动性、分散性特性，和诸如储能、电动汽车类的灵活负荷，会导致源、荷双侧不确定性，这给规划带来挑战。同时，新能源出力往往呈现极热无风、极寒无光、晚峰无光的特点，这对电网安全稳定运行带来冲击。另一方面，可再生能源渗透率与弃电率整体呈现出正相关系，降低弃电率也是一个不小的挑战。

　　未来大量分布式能源如光伏发电等将连接到配电网，并出现新的电网参与者，如当地能源社区和消费者，如何协调控制这些星罗棋布的众多分布式电源，让电力生产与消费更人性化和多样化，这是又一难题。

　　必须看到，实现“双碳”目标的同时要解决好经济增长与碳排放之间的矛盾。可再生能源渗透比例可能对供电成本产生影响，借鉴发达国家电力系统低碳发展的标杆德国的历程，2019年，德国电力系统可再生能源发电占比突破40%，而电费比2015年约增长8%。预测可再生能源的全系统消纳成本可能会随着渗透率提升而增加。

　　再则，如何挖掘开发人工智能等技术在资产管理领域的作用，提高现有电网的利用率，是电网面临的另一个难题。同时我们还需要研发大量适应低碳化、数字化、智能化的电工设备、新型元器件、电气设备以及新型材料。

　　此外，制定切实可行的应对极端天气和气候，自然灾害频发的技术体系，提高供电保障能力也是需要解决的难题。

　　总体来说，构建新型电力系统面临的最大难题是不断增长的电力需求和安全、可靠、经济、清洁电能供应之间的矛盾。既要确保安全可靠的电力能源供应，又要达到绿色环保、经济高效、智能开放、可持续发展的目标。

　　记者：面对诸多挑战和困难，您有哪些意见和建议？

　　马钊：从长远来看，我们要打造的是新型电力系统的产业链、价值链、供应链和信息链，是要在“腾笼换鸟”中实现凤凰涅槃，拥抱绿色高效可持续发展为方向的第三次能源变革时代，简单来说就是打造清洁高效电力产业的“升级版”。 

　　从技术层面来看，有六大技术方向值得关注：一是高效、经济的新能源、可再生能源开发技术；二是分布式能源的智能控制灵活运行技术；三是负荷柔性化利用；四是储能包括储氢、氢能利用等技术；五是碳捕获和储存技术，特别是碳利用技术；六是建设能源互联网和综合能源系统。

　　从电力系统角度分析，未来电网结构的改变，将带来大量的科技创新机遇，从全寿命周期清洁循环生态的新理念，到多元目标优化的规划方法，从可靠高效的运维方式，到人工智能等新技术的全面应用推广，都需要我们深入研究。 

　　挑战是广泛的，涉及技术、体制等诸多领域，关键是要通过深化改革，弥补各类能源计划单列、条块分割和资源配置不高效的缺陷。

　　新一代低压直流，打造未来供用电系统

　　记者：据了解，您与您的团队一直在积极推进低压直流供用电系统，该系统有哪些优点？ 

　　马钊：一方面，低压直流供用电系统在电源、负荷皆为直流形态的情况下，采用直流供电，可减少大量不必要的交直流转换环节，能实现电源灵活、高效的接入，电能低损耗、高可靠、低碳的输配，以及负荷更高能效、更便利、更低成本的利用。另一方面，直流供用电避免了传统交流电网固有的同步和稳定性等一系列问题，有功和无功功率可快速且独立解耦。

　　此外，新一代直流供用电系统将从用户侧自下而上采用物联网概念及身联网（如健身环，心脏起搏器等）和人工智能等新技术，为供用电系统技术升级换代，“造血”、“换芯”，为未来数字化供用电系统奠定基础。

　　记者：目前国内有低压直流供用电系统的试点示范工程吗？

　　马钊：近年来，低压直流供用电系统吸引了国内外学者的广泛关注，在直流建筑、信息通讯、海陆空交通、市政建设、新型家电、新农村供电等行业展开了一系列研发和示范。比如国网雄安新区供电公司发起成立了产学研用参与的直流联盟，建立了直流示范屋，打造了多功能直流路灯示范项目；南京国臣直流配电科技有限公司正在山西芮城县开展农村直流供用电试点工作；江苏电力科学研究院在江苏同里开展了相关试点；深圳建筑科学研究院股份有限公司在深圳未来大厦采用“光储直柔”建筑供配电系统；华为等多家公司在数据中心、5G基站应用直流供电。

　　记者：在您看来，低压直流供用电系统之于新型电力系统有怎样的意义呢？

　　马钊：发展清洁和循环经济，需要坚强大电网和智能配用电系统协同发展，相得益彰，才能逐步向综合能源系统演化。

　　低压直流供用电系统以安全可靠、清洁经济、智慧开放、可持续发展的能源节约型社会为目标，目前可作为交流供用电的辅助和替代，有望并可能逐渐成为未来供用电发展新模式。它不仅有利于新基建和当下经济发展，而且将有利推动可再生能源、电力电子、智能家电、绿色建筑等产业的发展，同时也是着眼于未来，奠定数字经济基础，提质升级供用电系统，助力能源转型，建设以新能源为主体的新型电力系统，实现“双碳目标”和循环经济的重要举措，具有广阔的市场前景和较大的经济潜力。

　　我们将继续在直流配用电关键技术、柔性直流协调运行、电能质量分析等领域开展科学探索和技术攻关研究，推动和引领国内低压直流供用电技术的发展和新型数字基础设施建设，为能源转型和新型电力系统做出更大贡献！ 

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