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現(xiàn)有電力系統(tǒng),難以支撐新能源巨量接入

2021-05-14 來源:中國能源報作者:蘇南 瀏覽數(shù):523

基于化石能源為主的電力系統(tǒng)向雙高電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)變,將改變交流電網(wǎng)的基本特性。由于新能源機(jī)組無法提供有效轉(zhuǎn)動慣量、調(diào)頻能力,之前不受關(guān)注的電力系統(tǒng)頻率、電壓等問題將重新顯現(xiàn)。

  核心閱讀
 
  基于化石能源為主的電力系統(tǒng)向雙高電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)變,將改變交流電網(wǎng)的基本特性。由于新能源機(jī)組無法提供有效轉(zhuǎn)動慣量、調(diào)頻能力,之前不受關(guān)注的電力系統(tǒng)頻率、電壓等問題將重新顯現(xiàn)。
 
  構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)是能源領(lǐng)域的一場革命。近日,記者從多個論壇上聽到業(yè)內(nèi)人士的聲音:構(gòu)建新型電力系統(tǒng)面臨安全運行風(fēng)險大、調(diào)節(jié)能力不足、電力供應(yīng)保障難等多重挑戰(zhàn),必須從宏觀系統(tǒng)角度思考新型電力系統(tǒng)的構(gòu)建問題。
 
  “從系統(tǒng)角度來看,通過重構(gòu)電力系統(tǒng)自身和運行控制體系,可應(yīng)對高比例新能源并網(wǎng),支撐碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)的實現(xiàn)。”業(yè)內(nèi)人士稱。
 
  業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為,目前亟需加強(qiáng)新型電力系統(tǒng)構(gòu)建研究,完善網(wǎng)源荷儲統(tǒng)一規(guī)劃體系,做好頂層設(shè)計。
 
  電力平衡和支撐能力不足
 
  眾所周知,新能源波動性大,最小出力偏低,電力平衡支撐能力不足,高比例新能源電力系統(tǒng)的供電保障受到挑戰(zhàn),特別是在高溫和寒潮等極端天氣下,電力供應(yīng)的需求大幅度增長,與電網(wǎng)連續(xù)運行、實時平衡的要求不匹配。去年我國新能源日最大功率波動1.34億千瓦,與此同時,我國抽水蓄能、燃?xì)獾褥`活調(diào)節(jié)電源占比偏低,且空間分布不均,電力供應(yīng)保障難度加大。
 
  “以國網(wǎng)經(jīng)營范圍的數(shù)據(jù)為例,日內(nèi)風(fēng)電出力最大波動是6300萬千瓦,今年1月份全國最大負(fù)荷是11億千瓦,4月初全國最大電力負(fù)荷9億千瓦;光伏最大波動1.3億千瓦,這個最大波動實際上是光伏的日最大出力,晚間峰的時候光伏基本上是0。”國家電網(wǎng)有限公司總工程師陳國平在近日舉辦的“儲能國際峰會”論壇上表示。
 
  據(jù)陳國平介紹,今年1月6日至8日,風(fēng)電出力從1.1億千瓦下降到0.6億千瓦,電力負(fù)荷隨著氣溫的降低連續(xù)幾天走高,寒潮結(jié)束時,電力負(fù)荷增加了大概5000萬千瓦,1億千瓦時電力負(fù)荷差,相當(dāng)于從寒潮結(jié)束到電力負(fù)荷上來,要開200臺50萬千瓦的裝機(jī)。
 
  國網(wǎng)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)還顯示,風(fēng)、電光伏在2020年以華東和東北夏季極熱、無風(fēng),最低出力持續(xù)時間達(dá)到了58小時和92小時,西北冬季冷空氣間接期低出力最長時間接近120小時。光伏2020年華東和華中地區(qū)低出力在冬季單次最長時間達(dá)到58小時,其中湖南和江西受大范圍影響,低出力時間最長超過10天。“上述這些數(shù)字的概念是,如果形成新能源為主體的電力系統(tǒng),日內(nèi)波動可通過儲能解決,而長時間的不穩(wěn)定天氣造成的風(fēng)光出力不足問題,如果繼續(xù)配儲能成本相當(dāng)高。”陳國平表示。
 
  全方位構(gòu)建新型電力系統(tǒng)
 
  在業(yè)內(nèi)人士看來,解決高比例新能源產(chǎn)生的隨機(jī)性、波動性問題,需要配置大量儲能等靈活性電源來保證電力系統(tǒng)供應(yīng)的可靠、安全。
 
  “基于化石能源為主的電力系統(tǒng)向雙高電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)變,將改變交流電網(wǎng)的基本特性。”陳國平直言,“由于新能源機(jī)組無法提供有效轉(zhuǎn)動慣量、調(diào)頻能力,之前不受關(guān)注的電力系統(tǒng)頻率、電壓等問題將重新凸顯。”
 
  在電力規(guī)劃設(shè)計總院院長杜忠明看來,目前電力系統(tǒng)的運行模式和調(diào)度方式,是以傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)運行機(jī)理為基礎(chǔ)構(gòu)建,未來高比例新能源、高比例電力電子設(shè)備的發(fā)展,需要現(xiàn)有整個電力系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計、標(biāo)準(zhǔn)體系、調(diào)度運行、生產(chǎn)運營管理模式均需發(fā)生革命性變化,來適應(yīng)新能源大規(guī)模并網(wǎng)的需要。
 
  國網(wǎng)能源研究院副院長蔣莉萍接受記者采訪時表示,電力是公認(rèn)最清潔、高效的能源形式,在碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)大背景下,電力系統(tǒng)的重要性會進(jìn)一步凸顯。構(gòu)建新型能源系統(tǒng)是以電力為中心,以電網(wǎng)為主干平臺,全方位、多角度、深層次地建立新型電力系統(tǒng),靈活統(tǒng)籌電源、負(fù)荷與調(diào)度運行各環(huán)節(jié)。

  儲能行業(yè)被寄予厚望
 
  采訪中,對于構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng),業(yè)內(nèi)人士不約而同對儲能技術(shù)的應(yīng)用寄予了厚望。雖然我國目前儲能仍處于技術(shù)和商業(yè)模式初期的階段,但業(yè)內(nèi)外對于儲能發(fā)展基本形成共識。面對未來高比例可再生能源接入,儲能的應(yīng)用是確保電力供應(yīng)可持續(xù)性、電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的重要手段。
 
  “目前正處于電力能源系統(tǒng)轉(zhuǎn)型關(guān)鍵時期。”江蘇林洋能源股份有限公司副總裁方壯志表示,過去數(shù)十年,電力系統(tǒng)一直以生產(chǎn)、傳輸、消費模式運行。發(fā)、輸、變、配、用,基本是單向傳統(tǒng)方式,但是近年來的電力系統(tǒng)正在向“源網(wǎng)荷儲”一體化轉(zhuǎn)變。在以新能源為主的新型電力系統(tǒng)中,傳統(tǒng)的發(fā)、輸、配、變、用正在演變成源、網(wǎng)、荷、儲、調(diào)五個緯度。
 
  杜忠明也認(rèn)為,目前僅依靠現(xiàn)有電力系統(tǒng)已無法適應(yīng)大規(guī)模利用新能源發(fā)展的需求,需要盡快形成一個源、網(wǎng)、荷、儲融合互動的新型的電力系統(tǒng)。“目前需要對現(xiàn)有大電源、大電網(wǎng)的形態(tài)進(jìn)行挖潛、改造、升級,讓電力系統(tǒng)盡可能地調(diào)動系統(tǒng)內(nèi)部的調(diào)節(jié)能力和資源,為新能源發(fā)展服務(wù)。”
 
  “在新一代電力系統(tǒng)中,儲能行業(yè)猶如‘多面手’。”蔣莉萍表示,在風(fēng)光高比例可再生能源消納中,儲能在新一代電力系統(tǒng)的作用至關(guān)重要,既可改善風(fēng)光處理特性,又可削峰填谷應(yīng)對諸多問題,還應(yīng)該是最具有收益的一方。”

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