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(dòng)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(chǎng)革命。近日，記者從多個(gè)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(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)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(yùn)行控制體系，可應(yīng)對(duì)高比例新能源并網(wǎng)，支撐碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)的實(shí)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(chǔ)統(tǒng)一規(guī)劃體系，做好頂層設(shè)計(jì)。

電力平衡和支撐能力不足

眾所周知，新能源波動(dòng)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(zhǎng)，與電網(wǎng)連續(xù)運(yùn)行、實(shí)時(shí)平衡的要求不匹配。去年我國新能源日最大功率波動(dòng)1.34億千瓦，與此同時(shí)，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(dòng)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(dòng)1.3億千瓦，這個(gè)最大波動(dòng)實(shí)際上是光伏的日最大出力，晚間峰的時(shí)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(chǔ)能國際峰會(huì)”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(shí)，電力負(fù)荷增加了大概5000萬千瓦，1億千瓦時(shí)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(tái)50萬千瓦的裝機(jī)。

國網(wǎng)的統(tǒng)計(jì)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(shí)間達(dá)到了58小時(shí)和92小時(shí)，西北冬季冷空氣間接期低出力最長(zhǎng)時(shí)間接近120小時(shí)。光伏2020年華東和華中地區(qū)低出力在冬季單次最長(zhǎng)時(shí)間達(dá)到58小時(shí)，其中湖南和江西受大范圍影響，低出力時(shí)間最長(zhǎng)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(dòng)可通過儲(chǔ)能解決，而長(zhǎng)時(shí)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(chǔ)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(dòng)性問題，需要配置大量?jī)?chǔ)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(dòng)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(jì)總院院長(zhǎng)杜忠明看來，目前電力系統(tǒng)的運(yùn)行模式和調(diào)度方式，是以傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)運(yùn)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(gè)電力系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)體系、調(diào)度運(yùn)行、生產(chǎn)運(yùn)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(zhǎng)蔣莉萍接受記者采訪時(shí)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(huì)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(tái)，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(yùn)行各環(huán)節(jié)。

儲(chǔ)能行業(yè)被寄予厚望

采訪中，對(duì)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(duì)儲(chǔ)能技術(shù)的應(yīng)用寄予了厚望。雖然我國目前儲(chǔ)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(duì)于儲(chǔ)能發(fā)展基本形成共識(shí)。面對(duì)未來高比例可再生能源接入，儲(chǔ)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(yùn)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(shí)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(fèi)模式運(yùn)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(chǔ)”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(chǔ)、調(diào)五個(gè)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(gè)源、網(wǎng)、荷、儲(chǔ)融合互動(dòng)的新型的電力系統(tǒng)。“目前需要對(duì)現(xiàn)有大電源、大電網(wǎng)的形態(tài)進(jìn)行挖潛、改造、升級(jí)，讓電力系統(tǒng)盡可能地調(diào)動(dòng)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(chǔ)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(chǔ)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(duì)諸多問題，還應(yīng)該是最具有收益的一方。”