這些年，大家對新能源肯定一點都不陌生。但千家萬戶要用上風(fēng)光等新能源，并不簡單，需要一個好的系統(tǒng)，這就是新型電力系統(tǒng)。對于什么是新型電力系統(tǒng)，估計很多人未必清楚。
在我國，目前已經(jīng)具備新型電力系統(tǒng)體系雛形的電網(wǎng)不在東部地區(qū)，而在大西北。專業(yè)期刊《電網(wǎng)與清潔能源》上的一篇文章稱，西北電網(wǎng)是我國首個以新能源為第一大電源的區(qū)域電網(wǎng)，其新能源利用核心指標(biāo)已經(jīng)超過歐盟，達(dá)到國際領(lǐng)先水平。這是怎么做到的?
什么是新型電力系統(tǒng)?
首先，我們要了解什么是新型電力系統(tǒng)。
2021年3月15日召開的中央財經(jīng)委員會第九次會議提出構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)。這也就是說，新型電力系統(tǒng)最基本的一個“新”就是新能源。
當(dāng)然，新能源也有一種很重要的特點，比如風(fēng)電和光伏發(fā)電，其帶有很強的不穩(wěn)定性，受天氣影響很大。因此，新型電力系統(tǒng)還不只是電源“新”，它還有五大特點：清潔低碳、安全充裕、經(jīng)濟(jì)高效、供需協(xié)同、靈活智能。簡單說就是這個供電網(wǎng)絡(luò)很清潔、很智能，既安全實用，同時也很高效。
西北電網(wǎng)何以“新”?
為什么西北電網(wǎng)在向“新”方面能走在前頭?
從發(fā)電端來看，在我國西北，波光粼粼的“光伏海”、依山起伏的發(fā)電風(fēng)車已經(jīng)成為新風(fēng)景。
這里有“全國風(fēng)電裝機第一縣”甘肅瓜州。
這里有“全球裝機容量最大的光伏發(fā)電園區(qū)”青海海南州生態(tài)光伏園。
……
截至2024年2月底，西北電網(wǎng)發(fā)電裝機容量超過4億千瓦，其中新能源超過2億千瓦，新能源裝機占比超過一半，成為主體電源。
我國的新能源發(fā)電，為何在西北成了大氣候?
“天賦好”
“西北地區(qū)擁有得天獨厚的自然資源：豐富的煤炭資源、太陽能和風(fēng)能，還有廣闊的荒漠地帶。”國家電網(wǎng)有限公司西北分部副總工程師馬曉偉介紹，西北地區(qū)風(fēng)光資源可開發(fā)量超160億千瓦，風(fēng)電資源可開發(fā)量占全國三分之一，太陽能資源可開發(fā)量達(dá)全國近六成，主要集中在新疆、青海、甘肅。
近些年，我國在西北地區(qū)大力發(fā)展光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電。“2010年以來，西北電網(wǎng)新能源裝機增長超過60倍，相當(dāng)于建成十座三峽電站。”馬曉偉說，未來，國家規(guī)劃建設(shè)風(fēng)光基地裝機容量超4億千瓦，預(yù)計規(guī)劃中60%的“沙戈荒”(沙漠、戈壁灘、荒漠)新能源集中在西北。
“智能腦”
但顯然，僅僅能發(fā)電還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。
前些年，我們看到媒體報道說，西北風(fēng)、光消納面臨一些困境。馬曉偉表示，這其中的原因有很多方面，一是新能源“靠天吃飯”特征明顯，時有時無的“脾氣”使得電網(wǎng)運行方式安排難度大，對新能源發(fā)電規(guī)律的精準(zhǔn)掌握需要時間來積累，傳統(tǒng)電源對新能源的調(diào)節(jié)需要時間來磨合。二是西北新能源發(fā)展速度快，裝機規(guī)模遠(yuǎn)超用電負(fù)荷，自身消納空間有限，需要眼睛向外“找出路”。
破解這樣的痛點，就需要電網(wǎng)變得更加“聰明”。
其核心主要有三個，一是讓電力系統(tǒng)對天氣變化有更強的感知和預(yù)測能力，電網(wǎng)在運行過程中可以針對新能源變化制定一系列對策，做到“心中有數(shù)”;二是讓電力系統(tǒng)有更靈活的調(diào)節(jié)能力，比如，可以用火電、水電“隨新而動”去補充、調(diào)節(jié)新能源發(fā)電;三是發(fā)的電如果本地沒有全部用完，也有手段可以長途運輸出去，供工業(yè)發(fā)達(dá)、對電力需求較大的地方使用。
說易行難。西北電網(wǎng)在這方面做了很多努力。
對于第一點，馬曉偉介紹，西北電網(wǎng)如今已經(jīng)全面部署了基于現(xiàn)代信息技術(shù)的“5I”智能平臺，該平臺具有提升“氣候彈性”“安全韌性”“調(diào)節(jié)柔性”“保障能力”等功能，實現(xiàn)了數(shù)智對電力行業(yè)的賦能賦效。簡單來說就是，西北電網(wǎng)現(xiàn)如今已有了一個智能大腦，有了這個大腦，它可以實現(xiàn)提前預(yù)測、實時監(jiān)測、主動防御、高效部署、自動調(diào)整等功能。
比如，大數(shù)據(jù)在這中間發(fā)揮著重大的“加持”作用。通過大量數(shù)據(jù)分析，找出當(dāng)?shù)匦履茉窗l(fā)電變化的規(guī)律性，例如計算出在特定季節(jié)、特定氣候條件下新能源發(fā)電的可靠產(chǎn)出等，掌握新能源供電能力的“晴雨表”。目前，西北電網(wǎng)新能源預(yù)測精度已達(dá)較高水平，準(zhǔn)確率連續(xù)多年位于全國前列，新能源預(yù)測周期可長達(dá)10天。
再比如，“5I”平臺對于安全韌性的提升，可以通過預(yù)判大風(fēng)、雷電等惡劣天氣對電網(wǎng)運行的影響，進(jìn)而做出一些安全預(yù)控，防止輸電線路大面積跳閘后對新能源發(fā)電造成不利影響。還可以實時監(jiān)測電網(wǎng)中的火電機組開機容量大小是否能支撐整個電網(wǎng)安全，既讓電網(wǎng)運行得穩(wěn)，又讓新能源消納得好。
此外，還可以實時評估區(qū)域內(nèi)不同省份地區(qū)新能源電力的富裕程度等，自動評估校核并形成市場交易建議，智能、高效地協(xié)助工作人員有針對性地組織、撮合新能源發(fā)電交易，實現(xiàn)“風(fēng)沒有白刮、電沒有浪費”。
“圍繞電網(wǎng)運行中所需要考慮的氣象、安全、控制、經(jīng)濟(jì)等各方面因素，我們通過打造這樣一個智能平臺，來服務(wù)于電網(wǎng)運行需求。”馬曉偉如是說。
“充電寶”
同時，通過儲能、多能互補等形式，讓電力供應(yīng)更穩(wěn)定，新能源消納更高效。
在新型儲能項目建設(shè)方面，比如在甘肅瓜州縣雙塔光伏園區(qū)，有99臺集裝箱，每臺都是一個大號“充電寶”。箱內(nèi)總計安裝了6.5萬塊磷酸鐵鋰電池，最大儲能容量達(dá)240兆瓦時。儲能電站既可作為獨立電站參與電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻，也可幫助新能源發(fā)電企業(yè)代為儲能，還可以作為用戶方的備用電源。
“截至去年年底，西北地區(qū)火電、水電總裝機約2.1億千瓦，新型儲能規(guī)模突破千萬千瓦。”馬曉偉介紹，這樣做可以確保即使在風(fēng)力不夠或光照不足的情況下，通過“多能互補”，保證足夠的電力供應(yīng)，確保電力用戶的日常生活和工作不受影響。
馬曉偉表示，通過推動火電深調(diào)改造和水電的靈活運用等一系列措施，2023年累計多消納新能源188億千瓦時，提升利用率6個百分點。
通過一系列努力，2023年，西北電網(wǎng)的新能源利用率超95%。這放在全球范圍來看，也已是較高比例。
“特高壓”
對于電力的長距離運輸，早在上世紀(jì)80年代，錢學(xué)森就曾設(shè)想利用戈壁灘上巨大的風(fēng)能和太陽能資源為國家提供電力，但很長一段時間，工程上的種種困難令此類設(shè)想顯得不切實際：遠(yuǎn)距離傳輸大量電力是個艱巨挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)電網(wǎng)也難以應(yīng)對可再生能源發(fā)電的劇烈波動。
如今，隨著特高壓技術(shù)、數(shù)智技術(shù)等快速發(fā)展，西北地區(qū)潛力得到空前釋放。
這些特高壓輸電線路跨越千山萬水，讓電有了瞬移技能，有效減少遠(yuǎn)距離輸電過程中的電力損耗，解決了“西電東送”的技術(shù)難題，確保了西北地區(qū)豐富的清潔能源惠及全國，尤其是能源需求巨大的東部沿海地區(qū)。
這些輸電線路最長超3000公里，橫跨超半個中國，成為“外送能力最強、規(guī)模最大的區(qū)域電網(wǎng)”。馬曉偉透露，預(yù)計到“十四五”末，外送規(guī)模將突破1億千瓦。
外地如何高效消納西北地區(qū)輸送過去的綠電?
馬曉偉介紹，會在政府能源主管部門的帶領(lǐng)下，提前去“招商引資”。“看看哪些省份的新能源資源與我們可以互補，哪些省份缺電，哪些省份缺綠電指標(biāo)。”馬曉偉表示，雙方談判協(xié)商什么時間段、送多少電過去，通過國家電網(wǎng)公司的交易平臺最終交易。保證綠電能送得出去，也能用得起來。“交易計劃安排好了，就能消納很大一部分。日內(nèi)運行時，也會調(diào)動源、網(wǎng)、荷、儲各方面來最大化消納，爭取較高的利用率。”
綠電今之困境如何破?
目前，新能源裝機比重越來越高，新能源發(fā)電的間歇性、波動性被不斷放大，電網(wǎng)應(yīng)對壓力增加。“午間光伏大要保證好新能源消納，晚上風(fēng)力不足時要保證好電力供應(yīng)，實屬兩難。”馬曉偉介紹說，“還有一個問題，以前東部地區(qū)新能源裝機率較低、負(fù)荷和用電量大，西部地區(qū)基本上送去多少新能源，對側(cè)就能消納多少?，F(xiàn)在區(qū)外新能源發(fā)展也很快，會面臨兩邊新能源消納需求都旺盛的矛盾。”馬曉偉直言了如今的挑戰(zhàn)。
“主要還是要從規(guī)劃設(shè)計上解決問題。”一位業(yè)內(nèi)人士表示，電網(wǎng)和電源企業(yè)都應(yīng)加強向能源主管部門的積極匯報和溝通，加強電網(wǎng)整體規(guī)劃，優(yōu)化光伏和風(fēng)電裝機比例、布局等，爭取新能源項目與送出通道、調(diào)節(jié)能力同步規(guī)劃、建設(shè)和投運，服務(wù)好新能源高效利用和高質(zhì)量發(fā)展。
