構建新型電力系統(tǒng)提升新能源電力支撐保障能力

文/陳俊杰

構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，堅持電力安全供應底線。新的發(fā)展階段下，新能源行業(yè)應瞄準主體電源定位，運用新技術、推廣新模式、解決新問題，主動提升自身的電力支撐保障能力，推動實現行業(yè)行穩(wěn)致遠和高質量發(fā)展。

1 集成應用新技術，加快推動新能源轉型為可靠靈活友好的主體電源

大規(guī)模高比例新能源對電力系統(tǒng)運行與電力供應保障帶來的影響，原因在于新能源發(fā)電出力的間歇性、波動性、隨機性特性。當前我國新能源發(fā)電的裝機占比接近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。預計2030—2035年前后，新能源發(fā)電裝機占比有望超過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)電源項目，無法實現電力安全可靠供應。為此，亟須集成應用相關領域新技術，加快提升新能源發(fā)電項目的系統(tǒng)友好特性，提升電力支撐保障能力。

從當前相關技術進展情況來看，“十四五”期間，可以通過集成應用新能源高效發(fā)電、長尺度高精度新能源功率預測、風光儲智慧聯合調度運行、大規(guī)模低成本長壽命儲能等技術措施，加快建設一批具備可靠發(fā)電、靈活調節(jié)、友好并網等功能和性能指標的系統(tǒng)友好綠色電站。在可靠發(fā)電方面，可結合長尺度高精度新能源功率預測技術以及電力系統(tǒng)的實際需求指令，提前合理制定儲能的充放電計劃，重點保證在系統(tǒng)高峰缺電時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)電源的裝機需求，緩解系統(tǒng)高峰缺電時段的電力供應保障問題。

在靈活調節(jié)方面，可綜合運用儲能與智慧聯合調度技術，在保障電站自身新能源電力高效消納利用的基礎上，儲能剩余調節(jié)能力可以進一步為系統(tǒng)和周邊的新能源項目提供調節(jié)服務，成為友好調節(jié)電源。在友好并網方面，可通過優(yōu)化改善系統(tǒng)友好綠色電站項目的一次調頻、慣量支撐、故障穿越、快速調壓等并網性能技術指標，降低新能源項目與系統(tǒng)整體的故障概率，提升事故和極端情況下安全運行水平，有利于保障電力安全可靠供應。

2 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保障能力

我國能源資源稟賦與用電負荷錯位分布的基本特點，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，依托大電網跨省跨區(qū)輸送至中東部地區(qū)負荷中心，作為保障中東部負荷中心地區(qū)電力供應的重要途徑之一。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，對于中東部地區(qū)的電力保障供應具有重要意義。根據國家能源局關于2020年度全國可再生能源電力發(fā)展監(jiān)測評價結果的通報，國家電網運營的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”可從存量與增量兩方面統(tǒng)籌著手。對于存量跨省跨區(qū)外送通道，可以充分發(fā)揮送受端系統(tǒng)的調節(jié)能力，利用新能源短期和超短期功率預測技術滾動優(yōu)化送電曲線，提升通道送電能力與新能源電量占比。對于新增跨省跨區(qū)外送通道，可推廣利用“風光水火儲”多能互補模式，建設高利用率、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“風光儲”“風光水儲”一體化的純可再生能源外送模式。

另一方面，推廣利用“源網荷儲一體化”的新能源就地開發(fā)利用模式，對于提升新能源發(fā)電的就地供應保障能力具有重要意義。在西部北部地區(qū)，可以結合產業(yè)結構轉移與新能源資源條件，推動新能源就地為高載能等產業(yè)的用電負荷提供綠色電力，盡力提升新能源綠色電力消費占比。在中東部地區(qū)以及西部北部的重要城市、工業(yè)園區(qū)、偏遠地區(qū)等，可以推動建設以新能源為主體、以自發(fā)自用為主的分布式微電網，發(fā)揮分布式系統(tǒng)貼近終端用戶的靈活布局優(yōu)勢，使之成為保障中心城市重要負荷供電、滿足工業(yè)園區(qū)綠色電力消費需求、解決偏遠地區(qū)電力供應難題的重要舉措，與大電網兼容互補，最大化提升電力就地供應保障能力。

3 研究解決新問題，發(fā)揮分布式光伏與海上風電的電力支撐保障作用

中東部和南方地區(qū)是我國的用電負荷中心地區(qū)，近年來隨著生態(tài)環(huán)保、土地資源等約束不斷增強，發(fā)展煤電和大規(guī)模集中式新能源的難度持續(xù)加大，電力保障供應的壓力也在不斷增加。2020年冬季，湖南、江西等地區(qū)出現極端嚴寒天氣，短期內用電負荷快速增長，在新能源等各類電源與大電網均無法提供有效支撐的情況下，出現了較大范圍的電力供應保障問題，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、提升電力供應保障水平的重要舉措。目前，分布式光伏和海上風電的并網消納問題尚未大規(guī)模集中顯現，但從長遠來看，隨著分布式光伏的持續(xù)快速發(fā)展、海上風電逐步由近海向深遠海拓展，需要統(tǒng)籌規(guī)劃、超前研究在發(fā)展過程中有可能出現的新問題。

分布式光伏在平價時代具備較強的商業(yè)競爭力，布局靈活，市場潛力巨大。目前山東、浙江的分布式光伏裝機已超過千萬千瓦，河北、江蘇等地接近千萬千瓦，考慮包括集中式光伏在內，河北、山東光伏并網裝機超過2 000萬千瓦?！笆奈濉逼陂g，在國家政策的大力引導下，預計中東部地區(qū)的分布式光伏將進一步加快發(fā)展。從系統(tǒng)運行角度看，大規(guī)模高比例光伏并網后，將改變電力系統(tǒng)的凈負荷特性，呈現典型的“鴨子曲線”，會對光伏發(fā)電的進一步發(fā)展造成制約，也會對電網的供電保障能力帶來壓力，要求電力系統(tǒng)具備更加快速和靈活的調節(jié)能力。目前，中東部局部地區(qū)已經出現中午時段光伏發(fā)電消納困難的現象。為此，需要研究提升電力系統(tǒng)的靈活調節(jié)能力，同時推動電力市場建設，通過靈活的市場價格信號引導各類儲能、可調節(jié)負荷等資源，為光伏的就地開發(fā)利用提供支撐保障。