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IEC发布零碳电力系统新白皮书
据联合国声称,向净零碳排放世界过渡是人类面临的最大挑战之一,倡议将温室气体排放量减少到尽可能接近于零,净零碳排放已被定义为限制全球变暖的必要条件。全球130多个国家已承诺实现净零碳排放的目标。这些在未来几十年内将实现的承诺只会提升减少温室气体排放的压力。
世界核协会指出,超过40%的能源二氧化碳排放是由于燃烧化石燃料发电造成的。鉴于电力部门是二氧化碳排放量最高的部门之一,脱碳将成为许多国家减少温室气体排放的关键部分。
为了更好地了解电力部门如何实现脱碳,以及在此过程中将面临的诸多挑战,IEC发布了一份新的白皮书,题为“主要基于可再生能源的零碳电力系统”。该白皮书考虑了电力系统脱碳的挑战、如何管理转型,以及对IEC及其成员制定的标准具有的可行性意义和价值。
零碳电力系统的特点
零碳电力系统与现在的电力系统大不相同。电力系统中的能源生产和电量将更加动态,鲜明地显示出了从极低消耗到高消耗的全天和季节性浮动。这将要求发电系统更加灵活,以便使供应与快速变化的需求相匹配。
大规模部署零碳能源发电
可以预期,零碳电力系统将拥有大量来自风能和太阳能等可再生能源产生的电力。在世界许多地方,风能和太阳能的成本已经低于煤炭或天然气发电的成本。此外,电力系统也可能采用核能发电或水力发电。
由于可再生能源具有显著的地域差异,因此需要大量电力传输给不同的地方提供能源所需,此类发展趋势在中国和欧洲表现显著,因为其长距离输电能力已经得到增强。
电力系统数字化
随着测量、通信和数据存储以及分析技术的发展,电力系统的数字化转型正在加速。随着电力系统融入数字技术并由数据驱动,能源的生产、运输和消费将更加互联、智能、高效和可靠。
然而,数字化也将增加对网络安全的更高需求。随着进入系统潜在入口点数量的增加,恶意网络攻击的风险也会提升。
权力下放
作为向零碳过渡的一部分,电力系统正变得越来越分散。大型发电厂正在被大量分布在不同地域的小型发电机所取代。虽然较大的工厂可以提供规模化经济,但较小的工厂可以减少本地配电系统的负载。较小的工厂也可以从终端用户处产生能量,例如,在所属建筑物上安装太阳能光伏发电。
由于配电系统将需要吸收大量分布式可再生能源发电,以及电动汽车、热泵和本地储能。这对电力系统的设计产生了重大影响,现在需要实现显著的变化和双向的功率流,迎接这一挑战将需要新的传感和控制方案以及提供非常大量的能量存储设备。
减少惯性
电力系统中的惯性是存储在大型同步发电机中的能量,是处理能源供需突然变化所必备的。然而,风力涡轮机和太阳能光伏发电等可再生能源是通过电子设备连接到电力系统的异步设备,这导致了惯性总量的减少。
为了攻克这一挑战,需创造新的操作方法。预计电力系统将安装同步冷凝器等技术来改善系统惯性,或者重新设计电力系统,例如,更多地转向使用直流能量传输。
标准和合格评定的作用
零碳电力系统不再遥不可及。许多国家已承诺实现零碳排放目标,世界各地的电力系统正在发生重大变化。为确保电力能源系统能够继续向零碳过渡并有效运行,标准至关重要。标准将确保互操作、维护性能和安全性,并帮助指导新技术和操作系统的引入。
IEC已经发布了一系列与零碳电力系统相关的标准,例如,由IEC TC 4(水轮机)、IEC TC 8(电能供应的系统方面)、IEC TC 20(电缆)、IEC TC 21(二次电池)、IEC TC 82(太阳能光伏能源系统)、IEC TC 88(风能发电系统)、IEC TC 114(海洋能源)、IEC TC 115(高压直流输电)和IEC TC 120(电能存储系统)制定的标准。此外,IEC还通过IEC电工设备和组件合格评定体系(IECEE)、IEC可再生能源应用设备标准认证体系(IECRE)提供涵盖电力装置及其组件的合格评定服务。
图文来源:国际电工委员会绿色科技专栏,发文日期:2022年12月22日。
https://etech.iec.ch/issue/2022-06/iec-publishes-new-white-paper-on-zero-carbon-power-system
原标题:IEC publishes new white paper on zero carbon power system
原作者:Natalie Mouyal