中國儲能網(wǎng)訊：新能源電量滲透率，即新能源發(fā)電量與電力系統(tǒng)總發(fā)電量的百分比，體現(xiàn)了電力系統(tǒng)消納新能源電量的能力。近年來，隨著我國新能源發(fā)電裝機容量快速提升，新能源電量滲透率也在逐步增長，成為和裝機率、消納率一樣被業(yè)內(nèi)關注的概念。
目前，全國多數(shù)省區(qū)的新能源電量滲透率在6%~13%區(qū)間，一些新能源發(fā)展較快的省區(qū)則更高，例如2023年1~11月，江蘇省的新能源電量滲透率達到16%，河北省和內(nèi)蒙古自治區(qū)的新能源電量滲透率已超過20%。
從長遠看，保持一定的電量滲透率提高是落實“雙碳”目標的需要，也是能源行業(yè)對綠色發(fā)展的追求，但在當前的電網(wǎng)結構和市場條件下，滲透率過高會增加消納的難度。
目前，作為綠電消納的主要手段，電網(wǎng)承擔了我國大型風電光伏基地的外送任務，分布式新能源則直接接入配電網(wǎng)；煤電機組等靈活性資源在電源側發(fā)揮了調(diào)峰調(diào)頻的作用，新能源配儲和獨立儲能在2022年后實現(xiàn)了快速發(fā)展。
面對不斷增加的消納難度，提高外送能力和靈活性調(diào)節(jié)水平迫在眉睫。
外送：更安全 更高效
2023年12月，我國以沙漠、戈壁、荒漠地區(qū)為重點的大型風電光伏基地建設進入投產(chǎn)高峰期，多個大型新能源基地的配套電網(wǎng)項目也陸續(xù)投運，錫盟400萬千瓦新能源送出工程就是其中之一。
這條通道輸送錫林郭勒盟阿巴嘎旗、蘇尼特左旗、錫林浩特市3地9座新能源電站所生產(chǎn)的綠電，預計每年外送電量138.9億千瓦時，節(jié)約標準煤約444.5萬噸。
在“十四五”以及未來一段時間，我國主要外送通道建設都會圍繞清潔能源大基地的消納需求展開。然而，通道從規(guī)劃到建成需要3~5年，而大型新能源基地的周期約為1~2年，兩者建設周期存在差異。因此，借助技術手段挖掘通道的外送能力就非常關鍵。
柔性直流輸電技術是優(yōu)選技術之一。隨著大型新能源基地建成投運，大量常規(guī)直流送入會對電網(wǎng)造成較大沖擊，容易造成換相失敗、相互影響等問題，柔直技術在電力輸送過程中響應速度快、可控性好、適應性強，可為無源系統(tǒng)供電，無需提供無功功率，適合風電、光伏發(fā)電接入和遠距離傳輸。
根據(jù)中國工程院院士饒宏等人的研究，目前，柔性直流輸電接入受端電網(wǎng)時基本采用跟網(wǎng)型控制，主要目標是傳輸功率，同時為電網(wǎng)提供無功支撐。未來，隨著基于電力電子變換器新能源發(fā)電和柔性直流輸電等大規(guī)模發(fā)展和高比例接入，電力系統(tǒng)的慣量將會逐步下降，系統(tǒng)的頻率將更加敏感，頻率穩(wěn)定問題會更加突出。從電力電子變換器的角度出發(fā)，構網(wǎng)型控制是應對這一挑戰(zhàn)的有效手段。通過構網(wǎng)控制，可以進一步發(fā)掘柔性直流輸電的調(diào)頻能力和慣量支撐能力，但由于對外呈現(xiàn)電壓源外特性，交流故障時面臨更加嚴峻的限流保護和故障穿越挑戰(zhàn)。
在新能源大基地加快建設的同時，分布式新能源的發(fā)展速度也在加快。以分布式光伏為例，根據(jù)國家能源局公布的數(shù)據(jù)，2023年前三季度，我國新增光伏發(fā)電裝機容量1.29億千瓦，其中分布式光伏發(fā)電裝機容量占比達到52%。
越來越多的分布式新能源直接接入配電網(wǎng)，電源類型更多元，電力流向也更為復雜，其發(fā)電出力大小以及波動考驗著配電網(wǎng)的適配、調(diào)節(jié)、傳輸能力。同時，隨著電力市場化進程加速推進，更多新能源有望參與電力現(xiàn)貨市場，屆時，市場主體根據(jù)自身情況報價參與市場交易，電網(wǎng)運行面臨的不確定因素將增加，潮流也會更為復雜多變。
要減輕配電網(wǎng)的壓力，可以借助虛擬電廠技術聚合分布式資源，提高可調(diào)資源的可控性和實時響應能力，以提升系統(tǒng)的調(diào)節(jié)能力。近年來，國網(wǎng)冀北電力、國網(wǎng)上海電力、國網(wǎng)江蘇電力等公司開展了關于電力需求響應和虛擬電廠的試點應用。2021年5月，上海曾進行過一次虛擬電廠需求響應行動。在虛擬電廠的調(diào)控下，公共汽車站充電樁開始充電，大型企業(yè)生產(chǎn)線開始運轉，近萬個5G通信基站內(nèi)蓄電池機組啟動儲能。這批被啟動的發(fā)電機組，在城市用電低谷時段造出41.2萬千瓦的負荷。適當提升的用電負荷不僅有助于消納清潔能源，也緩解電網(wǎng)調(diào)峰壓力，減少發(fā)電機組的能效損耗。據(jù)統(tǒng)計，在虛擬電廠需求響應行動的兩天內(nèi)，上海市消納清潔能源123.6萬千瓦時。
2023年國家能源局發(fā)布的《新型電力系統(tǒng)發(fā)展藍皮書（征求意見稿）》指出，將積極培育電力源網(wǎng)荷儲一體化、負荷聚合服務、綜合能源服務、虛擬電廠等貼近終端用戶的新業(yè)態(tài)新模式，整合分散需求響應資源，打造具備實時可觀、可測、可控能力的需求響應系統(tǒng)平臺與控制終端參與電網(wǎng)調(diào)度運行，提升用戶側靈活調(diào)節(jié)能力。
對于虛擬電廠，國家能源集團新能源技術研究院儲能中心主任、國家能源集團儲能專業(yè)首席專家廖海燕建議，和虛擬電廠相關的各項技術都已經(jīng)存在，但要讓虛擬電廠能耗最低、運行效率更高，需要優(yōu)化算法，讓參與各方能借助更可行的算法受益。
調(diào)節(jié)：更靈活 更經(jīng)濟
2024年1月1日起，煤電容量電價和電量電價的“兩部制”電價政策正式開始實施。這項政策充分體現(xiàn)煤電對電力系統(tǒng)的支撐調(diào)節(jié)價值，推動煤電向以基礎保障性和系統(tǒng)調(diào)節(jié)性電源并重為主轉型。
在用于調(diào)峰的靈活性資源中，煤電機組改造潛力大、投資成本低。從“十三五”開始，我國就針對煤電靈活性改造提出目標?！笆奈濉币詠?，改造目標進一步細化——2021年，國家發(fā)展改革委發(fā)布《關于開展全國煤電機組改造升級的通知》，這份通知明確了煤電機組靈活性改造要應改盡改，提出了“‘十四五’期間完成存量煤電機組靈活性改造2億千瓦，增加系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力3000萬~4000萬千瓦”的目標；2023年10月底由多部委發(fā)布的《加強新形勢下電力系統(tǒng)穩(wěn)定工作的指導意見》提出，新建煤電機組全部實現(xiàn)靈活性制造，現(xiàn)役機組靈活性改造應改盡改，支持退役火電機組轉應急備用和調(diào)相功能改造，不斷提高機組涉網(wǎng)性能。
此前，出于多方面的原因，煤電靈活性改造的速度和效果始終未達預期。價格機制被認為是影響靈活性改造的最大問題。隨著容量電價機制的執(zhí)行，上述問題有望得到緩解。根據(jù)測算，2024～2025年，多數(shù)地方通過容量電價回收固定成本的比例為30%，少部分靈活性改造進展較快的省市，每千瓦可以拿到165元的容量補償。
隨著新能源發(fā)電在電力系統(tǒng)中的占比不斷提升，煤電機組需要參與更多深度調(diào)峰。但由于深度調(diào)峰和快速升降負荷，機組運行偏離設計工況，深度調(diào)峰改造對機組經(jīng)濟性、安全性、環(huán)保性提出挑戰(zhàn)。在某煤電裝機和新能源裝機大省，部分煤電企業(yè)為配合負荷曲線變化反復啟停機組，導致機組故障頻發(fā)。
煤電機組改造需要提高技術水平，結合調(diào)峰機組的實際需求進行改造。廖海燕建議，無論是老舊機組改造還是新建機組研發(fā)，都需要打破目前設計中的范式，讓煤電機組在快速啟停的同時降低煤耗，適應未來電力系統(tǒng)對靈活性資源的需求。
也有煤電從業(yè)人士認為，鑒于每臺機組機型、運行狀況、改造目的不同，在保障安全、經(jīng)濟、可靠的前提下，應為每臺機組選擇合理的改造技術方案。對于新建機組，則需具備20%的深調(diào)能力和必要的經(jīng)濟性，既承擔火電機組應承擔的靈活性調(diào)峰責任，又避免深調(diào)投資改造性價比低的不合理。
根據(jù)國家能源局和中國化學與物理電源行業(yè)協(xié)會儲能應用分會的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，截至2023年9月底，我國已投運抽水蓄能裝機容量達5000萬千瓦，新型儲能項目累計裝機規(guī)模為2123萬千瓦。
多部委發(fā)布的《關于加強新形勢下電力系統(tǒng)穩(wěn)定工作的指導意見》指出，我國將有序推進具備條件的抽水蓄能電站建設，探索常規(guī)水電改抽水蓄能和混合式抽水蓄能電站技術應用，新建抽水蓄能機組應具備調(diào)相功能。這份《意見》還明確，將積極推進新型儲能建設，充分發(fā)揮電化學儲能、壓縮空氣儲能、飛輪儲能、氫儲能、熱（冷）儲能等各類新型儲能的優(yōu)勢，結合應用場景構建儲能多元融合發(fā)展模式，提升安全保障水平和綜合效率。
目前來看，各類新型儲能技術仍有一些局限性，解決方案也并不是那么完美，未來，行業(yè)仍需尋求技術創(chuàng)新，以發(fā)現(xiàn)更多新的賽道。
