“雙碳”背景下電力源網(wǎng)荷儲一體化和多能互補項目開發(fā)模式分析

文/彭恒 張林

一、前言

過去，電網(wǎng)系統(tǒng)調控主要采取“源隨荷動”的模式，當用電負荷突然增高時，一旦電源側發(fā)電能力不足，就會出現(xiàn)供需不平衡以致嚴重影響電網(wǎng)的安全運行。隨著構建新型電力系統(tǒng)步伐加快，以風電、光伏為代表的新能源在能源系統(tǒng)結構中比重不斷提升，但其波動性、間歇性和隨機性特點也給電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行帶來挑戰(zhàn)。源網(wǎng)荷儲一體化是以“電源、電網(wǎng)、負荷、儲能”為整體規(guī)劃的新型電力運行模式，可精準控制社會電力系統(tǒng)中的用電負荷和儲能資源，有效解決電力系統(tǒng)因新能源發(fā)電量占比提高而造成的系統(tǒng)波動，提高新能源發(fā)電量消納能力，提高電網(wǎng)安全運行水平。

國家發(fā)展改革委和國家能源局于2021年3月聯(lián)合發(fā)布了《指導意見》，對源網(wǎng)荷儲一體化和多能互補項目的開發(fā)建設提出了具體的思路方法。

二、電力源網(wǎng)荷儲一體化與多能互補的內容及意義

“源網(wǎng)荷儲一體化” 是一種可實現(xiàn)能源資源最大化利用的運行模式和技術，通過源源互補、源網(wǎng)協(xié)調、網(wǎng)荷互動、網(wǎng)儲互動和源荷互動等多種交互形式，從而更經(jīng)濟、高效和安全地提高電力系統(tǒng)功率動態(tài)平衡能力，是構建新型電力系統(tǒng)的重要發(fā)展路徑。

多能互補是按照不同資源條件和用能對象,采取多種能源互相補充,以緩解能源供需矛盾,合理保護和利用自然資源,同時獲得較好的環(huán)境效益的用能方式。多能互補有多種組合形式，目前常見的商業(yè)化應用形式有“風光儲一體化”“風光水（儲）一體化”“風光火（儲）一體化”等。

源網(wǎng)荷儲一體化和多能互補發(fā)展是電力行業(yè)堅持系統(tǒng)觀念的內在要求，是實現(xiàn)電力系統(tǒng)高質量發(fā)展的客觀需要，是提升可再生能源開發(fā)消納水平和非化石能源消費比重的必然選擇，對于促進我國能源轉型和經(jīng)濟社會發(fā)展具有重要意義：

1. 有利于提升電力發(fā)展質量和效益。強化源網(wǎng)荷儲各環(huán)節(jié)間協(xié)調互動，充分挖掘系統(tǒng)靈活性調節(jié)能力和需求側資源，有利于各類資源的協(xié)調開發(fā)和科學配置，提升系統(tǒng)運行效率和電源開發(fā)綜合效益，構建多元供能智慧保障體系。

2. 有利于全面推進生態(tài)文明建設。優(yōu)先利用清潔能源資源、充分發(fā)揮常規(guī)電站調節(jié)性能、適度配置儲能設施、調動需求側響應積極性，有利于加快能源轉型，促進能源領域與生態(tài)環(huán)境協(xié)調可持續(xù)發(fā)展。

3. 有利于促進區(qū)域協(xié)調發(fā)展。發(fā)揮跨區(qū)源網(wǎng)荷儲協(xié)調互濟作用，擴大電力資源配置規(guī)模，有利于推進西部大開發(fā)形成新格局，改善東部地區(qū)環(huán)境質量，提升可再生能源電量消費比重。

三、源網(wǎng)荷儲一體化與多能互補實施路徑

（一）根據(jù)《指導意見》，各級行政區(qū)域實施源網(wǎng)荷儲一體化的措施如下：

1. 區(qū)域（?。┘壴淳W(wǎng)荷儲一體化。依托區(qū)域（?。┘夒娏o助服務、中長期和現(xiàn)貨市場等體系建設，公平無歧視引入電源側、負荷側、獨立電儲能等市場主體，全面放開市場化交易，通過價格信號引導各類市場主體靈活調節(jié)、多向互動，推動建立市場化交易用戶參與承擔輔助服務的市場交易機制，培育用戶負荷管理能力，提高用戶側調峰積極性。依托5G等現(xiàn)代信息通訊及智能化技術，加強全網(wǎng)統(tǒng)一調度，研究建立源網(wǎng)荷儲靈活高效互動的電力運行與市場體系，充分發(fā)揮區(qū)域電網(wǎng)的調節(jié)作用，落實電源、電力用戶、儲能、虛擬電廠參與市場機制。

2. 市（縣）級源網(wǎng)荷儲一體化。在重點城市開展源網(wǎng)荷儲一體化堅強局部電網(wǎng)建設，梳理城市重要負荷，研究局部電網(wǎng)結構加強方案，提出保障電源以及自備應急電源配置方案。結合清潔取暖和清潔能源消納工作開展市（縣）級源網(wǎng)荷儲一體化示范，研究熱電聯(lián)產(chǎn)機組、新能源電站、靈活運行電熱負荷一體化運營方案。

3. 園區(qū)（居民區(qū)）級源網(wǎng)荷儲一體化。以現(xiàn)代信息通訊、大數(shù)據(jù)、人工智能、儲能等新技術為依托，運用“互聯(lián)網(wǎng)+”新模式，調動負荷側調節(jié)響應能力。在城市商業(yè)區(qū)、綜合體、居民區(qū)，依托光伏發(fā)電、并網(wǎng)型微電網(wǎng)和充電基礎設施等，開展分布式發(fā)電與電動汽車（用戶儲能）靈活充放電相結合的園區(qū)（居民區(qū)）級源網(wǎng)荷儲一體化建設。在工業(yè)負荷大、新能源條件好的地區(qū)，支持分布式電源開發(fā)建設和就近接入消納，結合增量配電網(wǎng)等工作，開展源網(wǎng)荷儲一體化綠色供電園區(qū)建設。研究源網(wǎng)荷儲綜合優(yōu)化配置方案，提高系統(tǒng)平衡能力。

（二）根據(jù)《指導意見》，各類多能互補項目的具體開發(fā)要求如下：

1. 風光儲一體化。對于存量新能源項目，結合新能源特性、受端系統(tǒng)消納空間，研究論證增加儲能設施的必要性和可行性。對于增量風光儲一體化，優(yōu)化配套儲能規(guī)模，充分發(fā)揮配套儲能調峰、調頻作用，最小化風光儲綜合發(fā)電成本，提升綜合競爭力。

2. 風光水（儲）一體化。對于存量水電項目，結合送端水電出力特性、新能源特性、受端系統(tǒng)消納空間，研究論證優(yōu)先利用水電調節(jié)性能消納近區(qū)風光電力、因地制宜增加儲能設施的必要性和可行性，鼓勵通過龍頭電站建設優(yōu)化出力特性，實現(xiàn)就近打捆。對于增量風光水（儲）一體化，按照國家及地方相關環(huán)保政策、生態(tài)紅線、水資源利用政策要求，嚴控中小水電建設規(guī)模，以大中型水電為基礎，統(tǒng)籌匯集送端新能源電力，優(yōu)化配套儲能規(guī)模。

3. 風光火（儲）一體化。對于存量煤電項目，優(yōu)先通過靈活性改造提升調節(jié)能力，結合送端近區(qū)新能源開發(fā)條件和出力特性、受端系統(tǒng)消納空間，努力擴大就近打捆新能源電力規(guī)模。對于增量基地化開發(fā)外送項目，基于電網(wǎng)輸送能力，合理發(fā)揮新能源地域互補優(yōu)勢，優(yōu)先匯集近區(qū)新能源電力，優(yōu)化配套儲能規(guī)模。在不影響電力（熱力）供應前提下，充分利用近區(qū)現(xiàn)役及已納入國家電力發(fā)展規(guī)劃煤電項目，嚴控新增煤電需求；外送輸電通道可再生能源電量比例原則上不低于50%，優(yōu)先規(guī)劃建設比例更高的通道；落實國家及地方相關環(huán)保政策、生態(tài)紅線、水資源利用等政策要求，按規(guī)定取得規(guī)劃環(huán)評和規(guī)劃水資源論證審查意見。對于增量就地開發(fā)消納項目，在充分評估當?shù)刭Y源條件和消納能力的基礎上，優(yōu)先利用新能源電力。

四、主要開發(fā)模式及典型案例

源網(wǎng)荷儲一體化項目開發(fā)模式是通過優(yōu)化整合本地電源側、電網(wǎng)側、負荷側資源，以先進技術突破和體制機制創(chuàng)新為支撐，探索構建源網(wǎng)荷儲高度融合的新型電力系統(tǒng)。通常電源（新能源）與配網(wǎng)、負荷端配套建設，常見的負荷端有產(chǎn)業(yè)園區(qū)、制氫、制氨、數(shù)據(jù)中心、充電樁、島嶼負荷等類型。風光水火儲多能互補項目有多種組合形式，如建設風電和光伏發(fā)電項目的同時配套建設儲能電站；利用常規(guī)火電和水電（包括抽水蓄能）的調節(jié)功能，配套建設風電和光伏發(fā)電項目，等等。

以下詳細介紹幾個典型的示范項目。

（一）浙江海寧尖山“源網(wǎng)荷儲一體化示范區(qū)”

海寧尖山新區(qū)是我國首個建立的“源網(wǎng)荷儲一體化示范區(qū)”。截至2020年底，尖山新區(qū)新能源裝機容量 314.4 兆瓦（其中光伏 229.4 兆瓦，風電 50 兆瓦，生物質 35 兆瓦），人均光伏容量9.7千瓦，超過浙江省人均0.23千瓦40倍以上。2020年全年本地新能源發(fā)電量5億多千瓦時，占地區(qū)全社會用電量比例超過30%。

其在建設“源網(wǎng)荷儲一體化”的主要措施有：

1.在電源側，加強光伏等新能源建設。2020年7月浙江最大的分布式光伏項目——浙江聯(lián)鑫板材科技有限公司11973千瓦分布式光伏發(fā)電項目在尖山并網(wǎng)，預計年發(fā)電量1100萬度。下階段將持續(xù)大力發(fā)展光伏、風電等新能源，同時對新能源企業(yè)給予政策支持，大幅提升尖山新區(qū)光伏、風電等新能源占比。

2.在電網(wǎng)側，致力打造多元融合高彈性電網(wǎng)首域示范項目，其中包含分布式光伏集群自治與協(xié)同控制、配網(wǎng)樞紐點儲能電站優(yōu)質共享、多元配電網(wǎng)分布式毫秒級自愈等18個應用場景，有源配電網(wǎng)、配網(wǎng)資源整合優(yōu)化、冷熱電三聯(lián)供等12個專項項目，從理論體系、技術手段、商業(yè)模式等多方面對新型電力系統(tǒng)進行深入研究和應用。

3.在負荷側，目前尖山新區(qū)347家企業(yè)已經(jīng)簽約需求側響應，實現(xiàn)企業(yè)與電網(wǎng)間的高效互動；8家企業(yè)實現(xiàn)2.17兆瓦的多系統(tǒng)協(xié)同秒級可中斷負荷控制；進一步推廣冷熱電三聯(lián)供、熱電聯(lián)產(chǎn)等高效的利用方式；在整個海寧，智慧負控將在智慧樓宇和中央空調控制系統(tǒng)實現(xiàn)全覆蓋；直流電、新型充電樁等應用也在加緊鋪開。

4.在儲能側，新能源項目裝機容量10%配置儲能的要求正全面落地。在光伏側配置儲能站，尖山已經(jīng)擁有一座1兆瓦/2兆瓦時的大型儲能站；下階段將完成V2G充電設施全面覆蓋并按比例配置儲能。

（二）風光水火儲多能互補項目

1.鄂爾多斯市東勝區(qū)風光火儲一體化大型綜合能源基地

該能源基地在鄂爾多斯市東勝區(qū)已規(guī)劃建設4座2x1000兆瓦坑口煤電的基礎上，開發(fā)1000兆瓦風+5000兆瓦光儲一體化項目，總投資238億元。該項目充分發(fā)揮“風光火儲”一體化模式下清潔能源高效利用優(yōu)勢，有效整合當?shù)乜涌诿弘娰Y源，打造吉瓦級“風光火儲”一體化大型綜合能源基地。能源基地建成后，每年可生產(chǎn)約330億千瓦時電能，其中新能源發(fā)電占比超過41%。

2.魯能海西州多能互補集成優(yōu)化示范工程

該項目是世界上首個集風光熱儲調荷于一體的多能互補科技創(chuàng)新項目?？傃b機容量70萬千瓦，包括20萬千瓦光伏項目、40萬千瓦風電項目、5萬千瓦光熱發(fā)電項目及5萬千瓦儲能系統(tǒng)，這個集合了四種技術路線的綜合性項目，能夠實現(xiàn)小時級的平穩(wěn)功率輸出，分鐘級平滑功率輸出，并可以100%地擺脫火電調峰，實現(xiàn)新能源的高比例外送。

五、結束語

《指導意見》的發(fā)布，一方面為構建新型電力系統(tǒng)指出了方向，另一方面也給業(yè)內企業(yè)提供了巨大的市場開發(fā)機遇。各企業(yè)可以緊緊圍繞“源網(wǎng)荷儲一體化” 和“多能互補”兩大路徑，根據(jù)不同場景大力開發(fā)相關新能源發(fā)電項目和綜合能源項目，推動國家“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃的實現(xiàn)。