碳中和目标下水电高占比电网研究框架与发展形态

文云峰; 甄玉萌; 陆艺丹; 苟竞; 韩宇奇; 李旻

doi:10.7500/AEPS20220223004

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

碳中和目标下水电高占比电网研究框架与发展形态

碳达峰·碳中和与电力能源转型 | 更新时间：2025-06-16

- 碳中和目标下水电高占比电网研究框架与发展形态
- Research Framework and Evolution Paradigm of Power Grid with High Proportion of Hydropower Toward Carbon Neutrality Target
- 电力系统自动化 2023年47卷第4期页码：1-9
- 作者机构：
  
  1.湖南大学电气与信息工程学院,湖南省长沙市 410082
  2.国网四川省电力公司经济技术研究院,四川省成都市 610041
- 作者简介：
  
  文云峰(1986—)，男，副教授，博士生导师，主要研究方向：低惯量电力系统规划、运行与控制。E-mail：yunfeng.8681@163.com
  甄玉萌(1998—)，男，硕士研究生，主要研究方向：低惯量电力系统优化规划
  陆艺丹(1993—)，女，博士研究生，主要研究方向：低惯量电力系统优化规划
  李旻(1970—)，男，通信作者，高级工程师，主要研究方向：电网规划、新能源并网。E-mail：skylee21cen@msn.com
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金资助项目(52077066);国家电网有限公司科技项目(521996220005);湖南省自然科学优秀青年基金资助项目(2020JJ3011)
- DOI：10.7500/AEPS20220223004
  中图分类号：
- 收稿：2022-02-23，
  
  修回：2022-08-08，
  
  网络出版：2022-11-29，
  
  纸质出版：2023-02-25
- 稿件说明：
移动端阅览
文云峰,甄玉萌,陆艺丹等.碳中和目标下水电高占比电网研究框架与发展形态[J].电力系统自动化,2023,47(4):1-9.

WEN Yunfeng,ZHEN Yumeng,LU Yidan,et al.Research Framework and Evolution Paradigm of Power Grid with High Proportion of Hydropower Toward Carbon Neutrality Target[J].Automation of Electric Power Systems,2023,47(4):1-9.
文云峰,甄玉萌,陆艺丹等.碳中和目标下水电高占比电网研究框架与发展形态[J].电力系统自动化,2023,47(4):1-9. DOI： 10.7500/AEPS20220223004.

WEN Yunfeng,ZHEN Yumeng,LU Yidan,et al.Research Framework and Evolution Paradigm of Power Grid with High Proportion of Hydropower Toward Carbon Neutrality Target[J].Automation of Electric Power Systems,2023,47(4):1-9. DOI： 10.7500/AEPS20220223004.

摘要

碳中和目标下水电高占比电网的煤电陆续退役、新能源加速发展，将带来调节能力和安全稳定弱化等诸多问题，电源结构和网架形态的适应能力面临着重大挑战。为应对水电高占比电网在能源转型过程中面临的共性问题与挑战，建立了一种面向碳中和发展目标的水电高占比电网研究框架体系，从电源规划、网架规划、稳定性分析与控制、规划方案评估与运行模拟4个层面对碳中和能源转型过程中需要研究的关键问题进行了分析。在此基础上，以过渡期和形成期两阶段对碳中和目标下水电高占比电网的发展形态进行了阐释。以中国四川电网为例，提出了碳中和目标下四川电网电源结构形态和主网架形态的演化路径，表明了所提研究框架和发展形态的适用性。

Abstract

Toward carbon neutrality target

the successive retirement of coal-fired power and the accelerated development of renewable energy in the power grid with high proportion of hydropower will cause many problems such as the weakening regulation capability

security and stability

and the adaptability of the power supply structure and power grid structure will face significant challenges. In order to cope with the common problems and challenges faced by power grid with high proportion of hydropower in the process of energy transition

a research framework of power grid with high proportion of hydropower toward carbon neutrality target is established

and the key issues that need to be studied in the process of carbon neutrality energy transition are analyzed from four aspects

i.e.

the generation expansion planning

the network expansion planning

the stability analysis and control

the planning scheme evaluation and operation simulation. On this basis

the evolution paradigm of power grid with high proportion of hydropower toward carbon neutrality target is explained in terms of the transition period and the formation period. Taking Sichuan Power Grid of China as an example

the evolution path of the power supply structure and the main grid structure for its transformation toward carbon neutrality target are proposed

which show the applicability of the proposed research framework and evolution paradigm.

关键词

Keywords

references

张士宁，谭新，侯方心，等 . 全球碳中和形势盘点与发展指数研究［J］. 全球能源互联网， 2021 ， 4 （ 3 ）： 264 - 272 .

ZHANG Shining ， TAN Xin ， HOU Fangxin ， et al . Research on global carbon neutrality target and development index ［J］. Journal of Global Energy Interconnection ， 2021 ， 4 （ 3 ）： 264 - 272 .

习近平 . 在第七十五届联合国大会一般性辩论上的讲话［EB/OL］.（ 2020-09-22 ）［ 2022-01-05 ］. http：//www.xinhuanet.com/politics/leaders/2020-09/22/c_1126527652.htm http://www.xinhuanet.com/politics/leaders/2020-09/22/c_1126527652.htm .

XI Jinping . Speech at the general debate of the 75th session of the United Nations General Assembly ［EB/OL］. （ 2020-09-22 ）［ 2022-01-05 ］. http：//www.xinhuanet.com/politics/leaders/2020-09/22/c_1126527652.htm http://www.xinhuanet.com/politics/leaders/2020-09/22/c_1126527652.htm .

International Energy Agency . Energy policies of IEA countries： Norway 2017 review ［EB/OL］. ［ 2022-01-05 ］. http：//www.iea. org/reports/energy-policies-of-iea-countries-norway-2017-review http://www.iea.org/reports/energy-policies-of-iea-countries-norway-2017-review .

International Hydropower Association . 2021 hydropower status report-sector trends and insight ［EB/OL］. ［ 2021-06-11 ］. http：//africa-energy-portal.org/reports/hydropower-status-report-2021-sector-trends-and-insights http://africa-energy-portal.org/reports/hydropower-status-report-2021-sector-trends-and-insights .

LUZ T ， MOURA P . 100% renewable energy planning with complementarity and flexibility based on a multi-objective assessment ［J］. Applied Energy ， 2019 ， 255 ： 113819 .

程春田 . 碳中和下的水电角色重塑及其关键问题［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 16 ）： 29 - 36 .

CHENG Chuntian . Function remolding of hydropower systems for carbon neutral and its key problems ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 16 ）： 29 - 36 .

KOUGIAS I ， AGGIDIS G ， AVELLAN F ， et al . Analysis of emerging technologies in the hydropower sector ［J］. Renewable and Sustainable Energy Reviews ， 2019 ， 113 ： 109257 .

GRAABAK I ， KORPÅS M ， JAEHNERT S ， et al . Balancing future variable wind and solar power production in Central-West Europe with Norwegian hydropower ［J］. Energy ， 2019 ， 168 ： 870 - 882 .

GULLBERG A T ， OHLHORST D ， SCHREURS M . Towards a low carbon energy future—renewable energy cooperation between Germany and Norway ［J］. Renewable Energy ， 2014 ， 68 ： 216 - 222 .

CHANG M K ， EICHMAN J D ， MUELLER F ， et al . Buffering intermittent renewable power with hydroelectric generation： a case study in California ［J］. Applied Energy ， 2013 ， 112 ： 1 - 11 .

RODRÍGUEZ-SARASTY J A ， DEBIA S ， PINEAU P O . Deep decarbonization in Northeastern North America： the value of electricity market integration and hydropower ［J］. Energy Policy ， 2021 ， 152 ： 112210 .

CARVAJAL P E ， LI F G N ， SORIA R ， et al . Large hydropower， decarbonisation and climate change uncertainty： modelling power sector pathways for Ecuador ［J］. Energy Strategy Reviews ， 2019 ， 23 ： 86 - 99 .

DIMANCHEV E G ， HODGE J L ， PARSONS J E . The role of hydropower reservoirs in deep decarbonization policy ［J］. Energy Policy ， 2021 ， 155 ： 112369 .

文云峰，杨伟峰，汪荣华，等 . 构建100%可再生能源电力系统述评与展望［J］. 中国电机工程学报， 2020 ， 40 （ 6 ）： 1843 - 1856 .

WEN Yunfeng ， YANG Weifeng ， WANG Ronghua ， et al . Review and prospect of toward 100% renewable energy power systems ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2020 ， 40 （ 6 ）： 1843 - 1856 .

申建建，程春田，曹瑞，等 . 大规模水电消纳和调峰调度关键问题及研究进展［J］. 电力系统自动化， 2018 ， 42 （ 11 ）： 174 - 183 .

SHEN Jianjian ， CHENG Chuntian ， CAO Rui ， et al . Key issues and development in large-scale hydropower absorption and peak regulation ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2018 ， 42 （ 11 ）： 174 - 183 .

AZEVEDO I ， BATAILLE C ， BISTLINE J ， et al . Net-zero emissions energy systems： what we know and do not know ［J］. Energy and Climate Change ， 2021 ， 2 ： 100049 .

BAIK E ， CHAWLA K P ， JENKINS J D ， et al . What is different about different net-zero carbon electricity systems？［J］. Energy and Climate Change ， 2021 ， 2 ： 100046 .

卓振宇，张宁，谢小荣，等 . 高比例可再生能源电力系统关键技术及发展挑战［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 9 ）： 171 - 191 .

ZHUO Zhenyu ， ZHANG Ning ， XIE Xiaorong ， et al . Key technologies and developing challenges of power system with high proportion of renewable energy ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 9 ）： 171 - 191 .

陈国平，董昱，梁志峰 . 能源转型中的中国特色新能源高质量发展分析与思考［J］. 中国电机工程学报， 2020 ， 40 （ 17 ）： 5493 - 5506 .

CHEN Guoping ， DONG Yu ， LIANG Zhifeng . Analysis and reflection on high-quality development of new energy with Chinese characteristics in energy transition ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2020 ， 40 （ 17 ）： 5493 - 5506 .

周保荣，洪潮，金小明，等 . 南方电网同步运行网架向异步运行网架的转变研究［J］. 中国电机工程学报， 2016 ， 36 （ 8 ）： 2084 - 2092 .

ZHOU Baorong ， HONG Chao ， JIN Xiaoming ， et al . Study of backbone structure change from synchronous to asynchronous in China Southern Power Grid ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2016 ， 36 （ 8 ）： 2084 - 2092 .

刘振亚，张启平 . 国家电网发展模式研究［J］. 中国电机工程学报， 2013 ， 33 （ 7 ）： 1 - 10 .

LIU Zhenya ， ZHANG Qiping . Study on the development mode of national power grid of China ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2013 ， 33 （ 7 ）： 1 - 10 .

康重庆，姚良忠 . 高比例可再生能源电力系统的关键科学问题与理论研究框架［J］. 电力系统自动化， 2017 ， 41 （ 9 ）： 2 - 11 .

KANG Chongqing ， YAO Liangzhong . Key scientific issues and theoretical research framework for power systems with high proportion of renewable energy ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2017 ， 41 （ 9 ）： 2 - 11 .

吴何来，李汪繁，丁先 . “双碳”目标下我国碳捕集、利用与封存政策分析及建议［J］. 电力建设， 2022 ， 43 （ 4 ）： 28 - 37 .

WU Helai ， LI Wangfan ， DING Xian . Policy analysis and suggestion for carbon capture， utilization and storage under double carbon target in China ［J］. Electric Power Construction ， 2022 ， 43 （ 4 ）： 28 - 37 .

柳璐，程浩忠，吴耀武，等 . 面向高比例可再生能源的输电网规划方法研究进展与展望［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 13 ）： 176 - 183 .

LIU Lu ， CHENG Haozhong ， WU Yaowu ， et al . Research progress and prospects of transmission expansion planning method for high proportion of renewable energy ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 13 ）： 176 - 183 .

徐新智，杜尔顺，高艺，等 . 电力系统运行模拟与容量规划工具研究与应用综述［J］. 电力系统自动化， 2022 ， 46 （ 2 ）： 188 - 199 .

XU Xinzhi ， DU Ershun ， GAO Yi ， et al . Overview on research and application of power system operation simulation and capacity planning tools ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2022 ， 46 （ 2 ）： 188 - 199 .

原一方，尚策 . 减碳中多阶段的煤电机组退役与新能源、储能规划协同［J］. 电力自动化设备， 2021 ， 41 （ 9 ）： 140 - 147 .

YUAN Yifang ， SHANG Ce . Coordination of multi-stage renewable energy， energy storage planning and coal-fired unit retirement under carbon reduction goal ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2021 ， 41 （ 9 ）： 140 - 147 .

李晖，刘栋，姚丹阳 . 面向碳达峰碳中和目标的我国电力系统发展研判［J］. 中国电机工程学报， 2021 ， 41 （ 18 ）： 6245 - 6259 .

LI Hui ， LIU Dong ， YAO Danyang . Analysis and reflection on the development of power system towards the goal of carbon emission peak and carbon neutrality ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2021 ， 41 （ 18 ）： 6245 - 6259 .

张立锋，何志强，张金枝 . 西藏“十四五”电力发展重点探讨［J］. 中国电力， 2020 ， 53 （ 11 ）： 111 - 115 .

ZHANG Lifeng ， HE Zhiqiang ， ZHANG Jinzhi . Discussion on focus of power development in Tibet during the 14th Five-Year Plan ［J］. Electric Power ， 2020 ， 53 （ 11 ）： 111 - 115 .

国网四川省电力公司 . 四川“十四五”电网发展规划总报告［EB/OL］.［ 2022-06-06 ］. http：//news.bjx.com.cn/html/20220606/1230605.shtml http://news.bjx.com.cn/html/20220606/1230605.shtml .

State Grid Sichuan Electric Power Company . General report on Sichuan Provincial “14th Five Year Plan” for power grid development ［EB/OL］. ［ 2022-06-06 ］. http：//news.bjx.com.cn/html/20220606/1230605.shtml http://news.bjx.com.cn/html/20220606/1230605.shtml .

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

双碳目标驱动的新型低压配电系统技术展望