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能源互联网关键技术及发展趋势


(数据来自《中国能源展望2030》、国际可再生能源署等)
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《能源生产和消费革命战略(2016-2030)》提出,到2050年,我国在 能源生产(发电)环节,非化石能源占一次能源的比重超过50%;在终端 消费环节。
一次能源消费 量
(亿吨标煤)
2020年
2030年
2050年
总量
48.0
57.0
60.0
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一、能源转型及其带来的挑战 二、能源互联网关键技术问题 三、总结与展望
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目前广泛应用的化石能源,在生产、运输、使用的各环节都会对 空气、水质、土壤等造成一定的污染;
为了人类社会可持续发展,能源绿色转型成为必然选择; 大力开发清洁能源是未来世界能源发展的必然趋势; 预计到2030年,清洁能源发电总成本有望低于化石能源电厂。
电 强直弱交矛盾突出、故障影响 网 趋于全局化、电网抗扰动能力 侧 下降、系统稳定形态更加复杂
负 冷热电气多种能源共存、分 荷 布 式电源广泛接入、电动汽 侧 车与 电网双向互动
高比例清洁能源 并网调控
大电网柔性互联 安全运行
多元用户供需 互动用电
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电力体制改革进一步深入(9号文放开售电侧和增量配网业务), 售电公司和分布式电源的大量出现,将形成产销一体和供需直接 交易;
煤炭
25.3 53% 25.1 44% 10.75 18%
石油
8.7 18% 9.3 16% 7.72 13%
天然气
4.8 10% 8.6 15% 10.64 18%
非化石能源 9.2 19% 14.1 25% 30.89 51%
一次能源消费总量及结构预测
清洁能源在我国一次能源占比预测 5
电能在交通、工业、商业、居民生活等领域得到更广泛应用,占终 端能源消费比重持续提升,用电能效亟需提高
英国:2020年—30% 美国:2025年—25% 欧盟:2030年—50% 德国:2050年—80%
欧美国家清洁能源发电占比预测
(数据来自中国工程院)
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一、能源转型及其带来的挑战 二、能源互联网关键技术问题
1. 坚强智能电网技术 2. 泛在电力物联网技术 三 、总结与展望
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为支撑“枢纽型、平台型、共享型”能源互联网构建,需要持续加 大坚强智能电网和泛在电力物联网领域的关键技术开发,加速推进 电网与互联网、物联网、移动终端的深度融合
2030 增长率(倍)
风电 光伏 水电 核电 火电 其它 合计
1.8 1.7 3.5 0.45 11.4 0.15 19
5.4 4.2 5.3 1.6 12 0.2 28.7
3.0 2.5 1.5 3.56 1.05 1.33 1.51
2018和2030年我国发电装机容量(单位:(亿千瓦))
我国全社会用电量统计及预测
分布式电源潜在开发规模约1.7亿千瓦
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1 清洁能源发电装机区域过于集中 2 清洁能源机组并网性能较差 3 系统灵活调节电源不足 4 电网抗扰动能力下降 5 系统稳定形态更加复杂 6 清洁能源发电出力时间不均衡
(数据来自全球能源互联网发展合作组织)
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电 清洁能源装机快速增长、清 源 洁 能源机组涉网性能较差、 侧 系统 灵活调节电源不足
1 用电需求持续攀升:2030年,全社会用电量达10万亿度 2 清洁能源发电成为主力电源:2030年,发电装机约达30亿千瓦 3 电能跨区输送规模增大:2030年,跨省跨区电力流达4.5亿千瓦 4 电网与用户互动能力增强:能源消费模式更加多样化
东中部负荷中心12省市2030年场景:最大负荷为9.74亿千瓦(占全国的55.3%)
行业外公司纷纷采用互联网的创新方法开展跨界经营,对电力市 场和电力经营形成冲击。
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地方性电力企业、发电企业、水/油/热/气等公用事业企业进入电 力运营市场带来的挑战;
分布式能源企业、工业园区等与客户直接交易带来的挑战; 阿里巴巴、腾讯等综合服务平台提供商通过个性化电力金融平台
购售电服务带来的挑战。
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能源转型清洁能源是关键,电网是核心;
以电为中心,采用能源互联网技术实现对多种能源的协调和高效 消纳,是支撑能源结构变革的重要手段:
能源互联网具备灵活接入能力,支撑大规模可再生能源接入; 能源互联网具备优化配置能力,实现大范围电力能源优化配置; 能源互联网具备开放互动特征,满足用户多样化能源需求。
截至2018年,我国发电总装机超过19亿度,居世界首位; 国家电网公司经营区域内,火电装机占65%,水电装机占16.5%,
风电装机占9.2%,太阳能发电装机占7.7%,核电占1.5%; 现代互联电网是目前为止规模最大、层次最复杂,具有强非线性和
高维特性的人造工业系统;
主要发展趋势:
2016年
2020年
2030年
汽车总量
可再生能源 汽车
1.94亿辆 109万辆
2.7亿辆
500万辆
约4亿辆
数据来自“中国汽车协会”
8000万辆?
若每辆电动汽车配置100kWh电池(特斯拉Model S),等效储能容量将达到80亿度
(2016年我国日均用电量约160亿度,预计2030年约240亿度)
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品种
水能
总量(千瓦)
超过50亿
陆地风能
超过1万亿
太阳能
超过100万亿
全球清洁能源总量
(数据来自全球能源互联网合作组织统计)
能源清洁转型报道
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截止2018年,我国可再生能源占发电装机占比38%(7.2亿千瓦)
根据预测,到2030年我国可再生能源占发电装机占比将达52% (14.9亿千瓦)
2018能源互 联网枢纽型 平台型 共享型
坚强智能 电网
泛在电力 物联网
高比例可再生能源并网调控 电网柔性互联及安全运行 多元用户供需互动与能效提升 基础支撑技术
冷热电多种能源共存,分布式电源广泛接入,电动汽车与电网双向 互动规模更大
用户侧多种能源互联互通、开放共享,供需互动,能源消费者同时 也是能源生产者,能源消费模式更加多样化
50%
我国电能占终端能源消费比例预测
(来自国家电网公司)
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智能用电设施对电力供需互动的需求 电-光-热-气等多种能源高效综合利用的需求 大型电力用户对用电能效管理的需求 家庭分布式光伏、电动汽车等发/用电设备快速发展的挑战 末端电力用户期待获得更多的知情权和参与感
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