特约主编寄语

赵俊华,张宁,黄杰

赵俊华,博士,香港中文大学(深圳)理工学院助理院长,国家青年特聘专家,深圳高等金融研究院能源市场与能源金融实验室主任,深圳人工智能与机器人研究院研究员。张宁,清华大学电机系副教授,博士生导师,IEEE高级会员,Cigre C1.39 工作组秘书,C6/C1.33与C6/C2.34工作组成员。黄杰,博士,国网电力科学研究院高级工程师,硕士生导师,江苏省产业教授,国家电网公司“能源互联网风险分析与决策科技攻关团队”核心骨干。

随着全球气候变化与人类工业活动的关系逐步被证实,气候变化已成为人类可持续发展面临的核心挑战,减少人类工业活动所产生温室气体排放的呼声日渐高涨。为实现能源电力低碳转型的国家战略,中国能源电力系统各环节正处于大规模重构期,面临市场化、碳减排、清洁能源消纳等内外部领域多重挑战。

电力系统是碳排放的主要部门,电力系统的低碳发展是应对气候变化的重要举措和核心手段,需要发输配用各环节的协同,在发电侧实现清洁替代、用户侧实现电能替代,从而促进电力系统整体低碳转型。最大化电力系统低碳发展效益,需要从体制机制、市场环境、规划运营、技术应用等各个层面突破。

在此背景下,《全球能源互联网》期刊敏锐捕捉到电力系统低碳发展这一亟需突破的研究领域,在全新的政策背景下,鼓励广大学者共同研究探讨电力系统低碳发展相关体制机制、市场环境、规划运营、技术应用等相关方面问题。本期专题采用约稿与征稿相结合的方式,共收到稿件15篇,其中 9篇通过了评审,分别从发电侧和输电侧,技术经济分析、投资与改造评估等方面推进了该领域的研究工作,进行了有益的探索。

(一)关键电力碳减排技术的综合效益分析

低碳电力转型涉及到多方面的技术手段,需要系统性的综合与协同,对关键电力碳减排技术的研究及其经济、社会、环境效益的评估与展望,将有助于低碳电力转型的目标制定和路径优化。清华大学环境学院王灿团队与清华大学地学系蔡闻佳等人从技术成熟度、经济影响、局地环境影响、生态影响、人群健康影响和公众接受度6个维度对风电和光伏、碳捕集与封存、生物质能、氢能、核能5种关键技术的综合效益进行评估,讨论了这些技术在中长期碳减排技术战略中的作用;全球能源互联网发展合作组织杨方、张士宁等人聚焦可再生能源发电技术,提出投资减排成效的评估方法,以此评估可再生能源单位投资减排成效以及区域或重点国家单位投资减排成效,量化分析了全球能源互联网情景下满足《巴黎协定》2 ℃温控目标的可再生能源投资需求;清华大学电机系康重庆团队对碳捕集电厂的运行优化、规划优化和投资效益分析的最新动向进行了跟踪,展望了碳捕集电厂动态控制支撑低惯量电力系统、支撑高比例可再生能源并网、支撑净零排放电力系统、参与电力和碳交易联合市场、助力综合能源系统等方面研究新动向,明确了碳捕集技术在实现2 ℃和1.5 ℃深度减排目标过程中的角色;清华-力拓资源能源与可持续发展研究中心郑丁乾、常世彦等人选取生物质能结合碳捕集和封存技术(BECCS)为对象,评估分析了全球温升2 ℃和1.5 ℃情景下主要区域的BECCS发展潜力。

(二)电力市场环境下的碳减排成效分析

新一轮电力体制改革加速了电力市场化的进程,为电力行业碳减排奠定了机制基础。香港中文大学(深圳)赵俊华团队基于广东电力现货市场仿真,以广东省海上风电规划为背景,分析了海上风电大规模发展对于低碳电力转型的贡献,给出了未来相关政策机制的发展建议;悉尼大学邱靖团队针对配网侧聚合的住宅屋顶光伏和电池储能系统的虚拟电厂,以利润最大化为目标,提出了嵌入电池循环寿命模型的调频市场优化竞标策略和与风电合作的联合优化竞标策略以及合作利润分配策略,释放风、光发电的调频价值,应对低碳转型背景下高比例可再生能源电力系统频率稳定问题。

(三)电网侧全清洁供电的实践及启示

电网是支撑发电侧实现清洁替代的重要平台和枢纽,逐步提高清洁能源在电能供应中的比例是电力系统实现碳减排的重要途径。国网青海省电力公司董凌与青海大学新能源光伏中心梅生伟团队以青海电网近3年连续开展全清洁供电实践为例,分析了“绿电7日”“绿电9日”“绿电15日”源、网、荷侧关键技术、市场措施以及典型数据,讨论了青海电网开展更大空间和时间范围全清洁供电的发展潜力及面临的技术挑战,为建立清洁低碳、安全高效的能源供应体系提供了理论指导和实践参考。

(四)低碳转型背景下常规发电技术的运行与投资策略

低碳转型将使得电力系统结构形态与运行方式发生显著变化,对常规机组的运行和规划提出了新的要求。国网甘肃省电力公司经济技术研究院徐昊亮以及清华大学电机系鲁宗相团队建立了包括机组改造成本、调峰市场交易成本、售电收益损失、深调状态发电成本增量和系统弃电成本五部分费用在内的火电机组灵活性改造广义成本模型,基于随机生产模拟方法在中长期时间尺度下给出了机组年度发电量和广义成本计算方法,可为地区能源管理部门科学规划火电机组的灵活性改造容量提供参考,也为火电厂投资深度调峰市场提供效益评估方法;华北电力大学经济与管理学院牛东晓团队提出一种大中型水电项目投资成本的估算模型,实现投资选址阶段的快速高效估算,支撑大中型水电项目的精准投资。

衷心感谢众多专家学者的大力支持,将最新的研究成果贡献给本期专题。感谢编辑部用严谨、专业、细致的工作保证了专题的高质量出版。基于本专题的研究成果可见,尽管世界范围内近年来在碳减排上取得了长足的进展,但按现有的碳减排进程发展仍不满足《巴黎协定》2 ℃及1.5 ℃温控目标要求,电力系统碳减排任重道远,我们希望更多专家学者关注和投入相关研究,为电力系统低碳发展提供更多有益的思路与建议。

2020年6月28日

赵俊华,博士,香港中文大学(深圳)理工学院助理院长,国家青年特聘专家,深圳高等金融研究院能源市场与能源金融实验室主任,深圳人工智能与机器人研究院研究员。长期从事智能电网、电力市场、机器学习与人工智能等方面的研究工作。在国际著名学术期刊发表论文200余篇,SCI收录超过100篇,被引7000余次,谷歌学术H-index为43。

张宁,清华大学电机系副教授,博士生导师,IEEE高级会员,Cigre C1.39 工作组秘书,C6/C1.33与C6/C2.34工作组成员。主要研究方向包括电力系统规划、多能源系统、风电、光伏发电、光热发电、电力系统运行等。入选2016年中国科协青年人才托举工程,获世界工程组织联合会(WFEO)联合国可持续发展目标青年工程师奖,中国电力优秀青年科技人才奖。

黄杰,博士,国网电力科学研究院高级工程师,硕士生导师,江苏省产业教授,国家电网公司“能源互联网风险分析与决策科技攻关团队”核心骨干。长期从事电力系统碳排放风险防控理论方法研究与基础平台研发应用。累计承担低碳领域国家项目4项,中国工程院重大咨询项目1项,国家电网公司、华能集团等大型电力央企咨询项目10余项。

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    图1