提升新能源發(fā)展中的電力支撐保障能力
陳俊杰
（電力規(guī)劃設(shè)計(jì)總院）
構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，需要統(tǒng)籌安全與發(fā)展，堅(jiān)持電力安全供應(yīng)底線。新的發(fā)展階段下，新能源行業(yè)應(yīng)瞄準(zhǔn)主體電源定位，運(yùn)用新技術(shù)、推廣新模式、解決新問題，主動(dòng)提升自身的電力支撐保障能力，推動(dòng)實(shí)現(xiàn)行業(yè)行穩(wěn)致遠(yuǎn)和高質(zhì)量發(fā)展。
一、集成應(yīng)用新技術(shù)，加快推動(dòng)新能源轉(zhuǎn)型為可靠靈活友好的主體電源
大規(guī)模高比例新能源對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行與電力供應(yīng)保障帶來的影響，原因之一在于新能源發(fā)電出力的間歇性、波動(dòng)性、隨機(jī)性特性。當(dāng)前我國(guó)新能源發(fā)電的裝機(jī)占比接近25%，發(fā)電量占比接近10%，新能源還不具備與常規(guī)電源類似的系統(tǒng)友好特性。預(yù)計(jì)2030～2035年前后，新能源發(fā)電裝機(jī)占比有望超過50%，將成為新型電力系統(tǒng)的主體電源。僅依靠剩余規(guī)模的常規(guī)電源項(xiàng)目，無法實(shí)現(xiàn)電力安全可靠供應(yīng)。為此，亟需集成應(yīng)用相關(guān)領(lǐng)域新技術(shù)，加快提升新能源發(fā)電項(xiàng)目的系統(tǒng)友好特性，提升電力支撐保障能力。
從當(dāng)前相關(guān)技術(shù)進(jìn)展情況來看，“十四五”期間，可以通過集成應(yīng)用新能源高效發(fā)電、長(zhǎng)尺度高精度新能源功率預(yù)測(cè)、風(fēng)光儲(chǔ)智慧聯(lián)合調(diào)度運(yùn)行、大規(guī)模低成本長(zhǎng)壽命儲(chǔ)能等技術(shù)措施，加快建設(shè)一批具備可靠發(fā)電、靈活調(diào)節(jié)、友好并網(wǎng)等功能和性能指標(biāo)的系統(tǒng)友好綠色電站。在可靠發(fā)電方面，可結(jié)合長(zhǎng)尺度高精度新能源功率預(yù)測(cè)技術(shù)以及電力系統(tǒng)的實(shí)際需求指令，提前合理制定儲(chǔ)能的充放電計(jì)劃，重點(diǎn)保證在系統(tǒng)高峰缺電時(shí)段具備一定的頂峰支撐能力，將新能源發(fā)電的置信出力水平由5%左右提升到20%～30%的較高水平，減少傳統(tǒng)電源的裝機(jī)需求，緩解系統(tǒng)高峰缺電時(shí)段的電力供應(yīng)保障問題。
在靈活調(diào)節(jié)方面，可綜合運(yùn)用儲(chǔ)能與智慧聯(lián)合調(diào)度技術(shù)，在保障電站自身新能源電力高效消納利用的基礎(chǔ)上，儲(chǔ)能剩余調(diào)節(jié)能力可以進(jìn)一步為系統(tǒng)和周邊的新能源項(xiàng)目提供調(diào)節(jié)服務(wù)，成為友好調(diào)節(jié)電源。在友好并網(wǎng)方面，可通過優(yōu)化改善系統(tǒng)友好綠色電站項(xiàng)目的一次調(diào)頻、慣量支撐、故障穿越、快速調(diào)壓等并網(wǎng)性能技術(shù)指標(biāo)，降低新能源項(xiàng)目與系統(tǒng)整體的故障概率，提升事故和極端情況下安全運(yùn)行水平，有利于保障電力安全可靠供應(yīng)。
二、推廣利用新模式，提升新能源發(fā)電的全局配置與就地供應(yīng)保障能力
我國(guó)能源資源稟賦與用電負(fù)荷錯(cuò)位分布的基本特點(diǎn)，決定了未來仍然需要大規(guī)模集中開發(fā)西部北部地區(qū)的新能源資源，依托大電網(wǎng)跨省跨區(qū)輸送至中東部地區(qū)負(fù)荷中心，作為保障中東部負(fù)荷中心地區(qū)電力供應(yīng)的重要途徑之一。為此，提升跨省跨區(qū)輸電通道的送電能力以及新能源電量占比，對(duì)于中東部地區(qū)的電力保障供應(yīng)具有重要意義。根據(jù)國(guó)家能源局關(guān)于2020年度全國(guó)可再生能源電力發(fā)展監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)結(jié)果的通報(bào)，國(guó)家電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)的18條特高壓通道年輸送可再生能源電量占比37%，部分已投運(yùn)特高壓輸電通道的利用率偏低，送電能力與新能源電量占比還有進(jìn)一步提升的空間。
為了提升新能源電力的跨省區(qū)配置規(guī)模與水平，“十四五”可從存量與增量?jī)煞矫娼y(tǒng)籌著手。對(duì)于存量跨省跨區(qū)外送通道，可以充分發(fā)揮送受端系統(tǒng)的調(diào)節(jié)能力，利用新能源短期和超短期功率預(yù)測(cè)技術(shù)滾動(dòng)優(yōu)化送電曲線，提升通道送電能力與新能源電量占比。對(duì)于新增跨省跨區(qū)外送通道，可推廣利用“風(fēng)光水火儲(chǔ)”多能互補(bǔ)模式，建設(shè)高利用率、高新能源占比的西電東送輸電通道，在部分具備條件的地區(qū)，可以探索極高比例新能源甚至“風(fēng)光儲(chǔ)”“風(fēng)光水儲(chǔ)”一體化的純可再生能源外送模式。
另一方面，推廣利用“源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化”的新能源就地開發(fā)利用模式，對(duì)于提升新能源發(fā)電的就地供應(yīng)保障能力具有重要意義。在西部北部地區(qū)，可以結(jié)合產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移與新能源資源條件，推動(dòng)新能源就地為高載能等產(chǎn)業(yè)的用電負(fù)荷提供綠色電力，盡力提升新能源綠色電力消費(fèi)占比。在中東部地區(qū)以及西部北部的重要城市、工業(yè)園區(qū)、偏遠(yuǎn)地區(qū)等，可以推動(dòng)建設(shè)以新能源為主體、以自發(fā)自用為主的分布式微電網(wǎng)，發(fā)揮分布式系統(tǒng)貼近終端用戶的靈活布局優(yōu)勢(shì)，使之成為保障中心城市重要負(fù)荷供電、滿足工業(yè)園區(qū)綠色電力消費(fèi)需求、解決偏遠(yuǎn)地區(qū)電力供應(yīng)難題的重要舉措，與大電網(wǎng)兼容互補(bǔ)，最大化提升電力就地供應(yīng)保障能力。
三、研究解決新問題，發(fā)揮分布式光伏與海上風(fēng)電的電力支撐保障作用
中東部和南方地區(qū)是我國(guó)的用電負(fù)荷中心地區(qū)，近年來隨著生態(tài)環(huán)保、土地資源等約束不斷增強(qiáng)，發(fā)展煤電和大規(guī)模集中式新能源的難度持續(xù)加大，電力保障供應(yīng)的壓力也在不斷增加。去年冬季，湖南、江西等地區(qū)出現(xiàn)極端嚴(yán)寒天氣，短期內(nèi)用電負(fù)荷快速增長(zhǎng)，在新能源等各類電源與大電網(wǎng)均無法提供有效支撐的情況下，出現(xiàn)了較大范圍的電力供應(yīng)保障問題，值得深思。在此情況下，發(fā)展分布式光伏與海上風(fēng)電，成為中東部和南方地區(qū)開發(fā)利用新能源、提升電力供應(yīng)保障水平的重要舉措。目前，分布式光伏和海上風(fēng)電的并網(wǎng)消納問題尚未大規(guī)模集中顯現(xiàn)，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，隨著分布式光伏的持續(xù)快速發(fā)展、海上風(fēng)電逐步由近海向深遠(yuǎn)海拓展，需要統(tǒng)籌規(guī)劃、超前研究在發(fā)展過程中有可能出現(xiàn)的新問題。
一方面，分布式光伏在平價(jià)時(shí)代具備較強(qiáng)的商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，布局靈活，市場(chǎng)潛力巨大。目前山東、浙江的分布式光伏裝機(jī)已超過千萬千瓦，河北、江蘇等地接近千萬千瓦，考慮包括集中式光伏在內(nèi)，河北、山東光伏并網(wǎng)裝機(jī)超過2000萬千瓦?！笆奈濉逼陂g，在國(guó)家政策的大力引導(dǎo)下，預(yù)計(jì)中東部地區(qū)的分布式光伏將進(jìn)一步加快發(fā)展。從系統(tǒng)運(yùn)行角度看，大規(guī)模高比例光伏并網(wǎng)后，將改變電力系統(tǒng)的凈負(fù)荷特性，呈現(xiàn)典型的“鴨子曲線”，要求電力系統(tǒng)具備更加快速和靈活的調(diào)節(jié)能力，會(huì)對(duì)光伏發(fā)電的進(jìn)一步發(fā)展造成制約，也會(huì)對(duì)電網(wǎng)的供電保障能力帶來壓力。目前，中東部局部地區(qū)已經(jīng)出現(xiàn)中午時(shí)段光伏發(fā)電消納困難的現(xiàn)象。為此，需要研究提升電力系統(tǒng)的靈活調(diào)節(jié)能力，同時(shí)推動(dòng)電力市場(chǎng)建設(shè)，通過靈活的市場(chǎng)價(jià)格信號(hào)引導(dǎo)各類儲(chǔ)能、可調(diào)節(jié)負(fù)荷等資源，為光伏的就地開發(fā)利用提供支撐保障。
另一方面，目前我國(guó)海上風(fēng)電項(xiàng)目累計(jì)并網(wǎng)裝機(jī)規(guī)模已超過1000萬千瓦?！笆奈濉逼陂g，部分沿海重點(diǎn)省區(qū)規(guī)劃建設(shè)近海風(fēng)電項(xiàng)目規(guī)模較大，近海風(fēng)電開發(fā)呈現(xiàn)加快提速的勢(shì)頭，匯集送出和并網(wǎng)消納的難度將持續(xù)加大，需要重點(diǎn)開展專題研究。與此同時(shí)，深遠(yuǎn)海風(fēng)電的規(guī)劃建設(shè)工作逐步提上日程，由于離岸送電距離更遠(yuǎn)、集約化開發(fā)規(guī)模更大、接入電網(wǎng)電壓等級(jí)更高，深遠(yuǎn)海風(fēng)電項(xiàng)目開發(fā)與大電網(wǎng)的聯(lián)系將更加緊密。為此，需要統(tǒng)籌沿海地區(qū)的深遠(yuǎn)海海上風(fēng)電規(guī)劃與電力系統(tǒng)、電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃，提前研究解決深遠(yuǎn)海風(fēng)電的并網(wǎng)送出和消納利用問題，切實(shí)發(fā)揮對(duì)于中東部沿海地區(qū)的電力支撐保障作用。
