能源革命下的电力系统范式转换分析

doi:10.11930/j.issn.1004-9649.202311115

摘要/Abstract

摘要：

科学革命的本质是范式转换，将此基本科学哲学观点应用于能源革命，“碳达峰、碳中和”目标下，能源革命的本质是发展范式的转换，即由从低能量密度向高能量密度转型升级的范式，由低环保向高环保的能源利用范式转换。在能源发展范式转换下，传统电力系统将逐渐呈现高比例新能源电力系统特征，系统面临经济性、安全稳定水平、充裕度下降，发展空间受限等危机，且原有电源集约化、电网等级高压化、同步电网扩大化规则构成的规模化发展范式无法化解危机。原有范式失效，规则逐渐松弛，分布式电源、微电网、大容量储能等发展要素驱动下的技术创新模式的转变将会引导建立新的发展范式，新的发展范式下建立的电力系统即为新型电力系统。

关键词: 科学革命, 范式转换, 新能源, 新型电力系统

Abstract:

The essence of scientific revolution is the paradigm shift, which can be applied to the energy revolution. Under the goals of "carbon peak and carbon neutralization", the essence of energy revolution is the shift of development paradigm, that is, the transformation and upgrading paradigm from low energy density to high energy density, and the energy utilization paradigm shift from low environmental protection to high environment protection. Under the paradigm shift of energy development, the traditional power system is gradually appearing a power system with high proportion of new energy, which is facing risks such as decrease in economy, stability and adequacy, and limited development space. However, the original development paradigm, namely intensive power source development, high-voltage power grid and synchronous grid expansion cannot reduce the risks. The original paradigm will fail and the rules will gradually slack. Driven by such development factors as distributed power generation, microgrid and large-capacity energy storage, the transformation of technological innovation mode will lead to the establishment of a new development paradigm. The power system established under the new development paradigm is the new power system.

Key words: scientific revolution, paradigm shift, new energy, new power system

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图/表 11

图 1 快速转型情景中的一次能源占比

Fig.1 Proportion of primary energy in rapid transformation scenario

表 1 中国火电机组发展历史

Table 1 Development history of thermal power units in China

时间	机组容量/ MW	电厂	备注
1958-08	12	重庆电厂
1958-12	25	上海闸北电厂
1959-11	50	辽宁电厂
1967-12	100	北京高井发电厂
1969-09	125	上海吴泾电厂	双水冷汽轮机
1972-12	200	朝阳电厂
1975	300	河南姚孟电厂	高参数大容量国产机组
1979-11	300	江苏望亭电厂	燃油机组
1985-03	600	安徽平圩电厂	国产化亚临界火电机组
2000-06	800	辽宁绥中电厂
2001-07	900	上海外高桥发电厂二期	单轴超临界燃煤机组
2004-10	600	河南沁北电厂	超临界机组国产化
2006-11	1000	浙江玉环电厂	超超临界发电机组
2021-04	1240	广东华厦阳西电厂二期	超超临界发电机组

图 2 中国火电平均煤耗（1978—2022年）

Fig.2 Average coal consumption of thermal power in China (1978—2022)

图 3 交流电压等级升级历史过程

Fig.3 History of AC voltage level upgradation

图 4 电力系统安全稳定水平及相关因素示意

Fig.4 Schematic diagram of power system stability level and related factors

图 5 德国能源转型与家庭电价

Fig.5 German energy transformation and household electricity prices

图 6 新能源发电出力占比累积曲线

Fig.6 Cumulative curves of new energy generation output proportion

图 7 电力系统规模与负荷关系曲线

Fig.7 Relationship curve between scale and load of power system

图 8 新能源发电基地制氢体系设想示意

Fig.8 Schematic diagram of hydrogen production system using new energy power generations

图 9 电力系统技术创新的3个层次

Fig.9 The three-layer structure of technology innovation in power system

图 10 不同新能源类型与接入比例稳定情况

Fig.10 Stability of power system with different proportions of new energy

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