新型電力系統(tǒng)是以承載實現(xiàn)碳達峰碳中和,貫徹新發(fā)展理念、構(gòu)建新發(fā)展格局、推動高質(zhì)量發(fā)展的內(nèi)在要求為前提,確保能源電力安全為基本前提、以滿足經(jīng)濟社會發(fā)展電力需求為首要目標、以*大化消納新能源為主要任務(wù),以堅強智能電網(wǎng)為樞紐平臺,以源網(wǎng)荷儲互動與多能互補為支撐,具有清潔低碳、安全可控、靈活高效、智能友好、開放互動基本特征的電力系統(tǒng)。
隨著《關(guān)于完整準確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》、《2030年前碳達峰行動方案》等重要文件的提出和貫徹落實,能源行業(yè)的改革如火如荼。與之相應(yīng)的,國家電網(wǎng)公司與2021年底發(fā)布了《構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)行動方案(2021-2030年)》,南方電網(wǎng)也發(fā)布了《建設(shè)新型電力系統(tǒng)行動方案(2021-2030年)》等文件,全面推進新型電力系統(tǒng)建設(shè),服務(wù)國家碳達峰碳中和目標。
新型電力系統(tǒng)構(gòu)建背景
2014年6月13日,習近平總書記提出了“四個革命、一個合作”國家能源安全新戰(zhàn)略。經(jīng)過近年來的發(fā)展,我國能源短缺問題基本解決,能源技術(shù)取得巨大進步,能源供給側(cè)改革實現(xiàn)較大發(fā)展,能源電力生產(chǎn)和消費對生態(tài)環(huán)境的損害得到有效控制但沒有根本解決。
2021年3月15日,中央財經(jīng)委員會第九次會議召開,會議指出,要深化電力體制改革,構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng),把碳達峰碳中和納入生態(tài)文明建設(shè)整體布局。
2022年2月10日,國家發(fā)改委、國家能源局聯(lián)合印發(fā)了《關(guān)于完善能源綠色低碳轉(zhuǎn)型體制機制和政策措施的意見》,對如何構(gòu)建新型電力系統(tǒng)指明了具體方向,這將大大推動中國構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的進程。
新型電力系統(tǒng)特征
總體而言,新型電力系統(tǒng)表現(xiàn)為“多能互補、多態(tài)融合、多元互動”三個特征。
1、多能互補:風光電熱協(xié)同供能
在新型電力系統(tǒng)中,多能互補意味著源側(cè)由多種能源的簡單疊加過渡為基于復(fù)雜多能流網(wǎng)絡(luò)協(xié)同的多種能源聯(lián)動性、系統(tǒng)性的大時空尺度優(yōu)化配置,而負荷側(cè)也變?yōu)榱丝蓾M足用戶電-氣-熱-冷多元化需求的區(qū)域綜合能源系統(tǒng)。
就電源側(cè)而言,在新型電力系統(tǒng)的多能互補體系下,水力發(fā)電的定位會由電量為主逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槿萘恐螢橹?;光伏發(fā)電也向著發(fā)電主力軍的身份轉(zhuǎn)變;分布式和集中式并舉的光伏布局方式,將大大提升東部及中部地區(qū)的電力負荷水平以及新能源消納水平;分散式風電布局可突破土地資源稀缺、風速低以及環(huán)保等條件限制;積*穩(wěn)妥地發(fā)展第四代核電技術(shù),對于提高核能在新型電力系統(tǒng)中比重對保障電網(wǎng)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定具有重要且深遠的意義;大力推進火力發(fā)電技術(shù)的改革,實現(xiàn)火電機組的靈活性改造,以及碳捕獲技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用是保障電網(wǎng)韌性與可靠性,實現(xiàn)雙碳目標的重要途徑。
對于負荷側(cè)而言,具有多能互補、源網(wǎng)荷儲一體化特點的區(qū)域負荷綜合能源技術(shù)對提高電能質(zhì)量以及節(jié)約用戶用電成本具有現(xiàn)實價值。電氣熱冷氫等各類能源融合互補,將有效解決新能源接入電網(wǎng)所帶來的的波動性與隨機性問題,顯著提高局部區(qū)域新能源供電的可靠性以及能源利用效率。
2、多態(tài)融合:源網(wǎng)荷儲一體轉(zhuǎn)變
在電網(wǎng)形態(tài)方面,新型電力系統(tǒng)電網(wǎng)形態(tài)呈現(xiàn)特高壓主電網(wǎng)與微電網(wǎng)、局域網(wǎng)的融合發(fā)展,交流大電網(wǎng)與交直流配電網(wǎng)共存等顯著特征。而傳統(tǒng)電網(wǎng)調(diào)度所表現(xiàn)出的“源隨荷動、只調(diào)整集中式發(fā)電”特征,也逐步轉(zhuǎn)變?yōu)檫m應(yīng)于新型電力系統(tǒng)的“源網(wǎng)荷儲一體化轉(zhuǎn)變”。
微電網(wǎng)可以將新能源電能以分散式、小容量的方式接入電網(wǎng),并通過微電網(wǎng)內(nèi)的電力負荷進行就地消納,彌補大電網(wǎng)安全性不足的問題。主電網(wǎng)+微電網(wǎng)的建立,可以進一步提升電力系統(tǒng)對新能源的消納能力,推動可再生電力的長遠發(fā)展。
在源網(wǎng)荷儲一體化融合發(fā)展下,電力行業(yè)也催生了“多站合一”、“虛擬電廠”新的行業(yè)形態(tài)?!岸嗾竞弦弧币宰冸娬緜鹘y(tǒng)結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ),通過充分利用現(xiàn)有密集變電站作為基本資源,實現(xiàn)儲能電站、數(shù)據(jù)中心、光伏電站以及北斗地基增強站等功能單位的深度融合。
虛擬電廠指的是在充分利用通訊技術(shù)以及信息采集技術(shù)的基礎(chǔ)上,對所包含的廣域空間范圍內(nèi)的新能源發(fā)電模塊、分布式負荷模塊以及儲能模塊間的信息進行深度融合,以實現(xiàn)對分布式資源纏身、消納及儲存的綜合控制以及有效利用。虛擬電廠對于降低分布式電源的調(diào)度難度,和配電管理趨于合理有序等方面具有重要作用。
3、多元互動:多元負荷產(chǎn)銷融合
在雙碳背景下,以電動汽車V2以及分布式光伏產(chǎn)品將進一步占據(jù)能源市場,推動新型電力系統(tǒng)負荷的多元化發(fā)展。這些分布式負荷及能源的出現(xiàn)為提升用戶側(cè)對電網(wǎng)的調(diào)節(jié)能力,為實現(xiàn)源網(wǎng)荷儲協(xié)同提供了重要契機,能源消費者的身份也從單純的消費者轉(zhuǎn)變?yōu)榱司哂须娋W(wǎng)雙向調(diào)節(jié)能力的產(chǎn)銷者。在能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的背景下,多元互動、產(chǎn)銷融合的全新模型將不斷提升電網(wǎng)的網(wǎng)荷互動能力以及需求響應(yīng)能力。
可再生能源所具有的波動性與隨機性對電網(wǎng)的穩(wěn)定控制與運行帶來挑戰(zhàn),與電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻所對應(yīng)的輔助市場的形成對于調(diào)節(jié)電網(wǎng)出力,抑制可再生能源所造成的電網(wǎng)波動起到重要作用。電力輔助市場不僅能夠促進可再生能源的深度消納,也可以為相應(yīng)的市場主體提供相應(yīng)的經(jīng)濟補償,提高社會經(jīng)濟效益。對于未來輔助市場的規(guī)劃與發(fā)展,既要充分調(diào)動相關(guān)主體的積*性,使更多主體參與到電力輔助市場之中;也要給與輔助市場參與主體相應(yīng)的經(jīng)濟預(yù)期與回報,使之成為完善電力輔助市場的重要途徑。
新型電力系統(tǒng)面臨挑戰(zhàn)
1、儲能靈活能力的挑戰(zhàn)
我國電力系統(tǒng)特別是電源側(cè)的靈活調(diào)節(jié)能力嚴重偏低,難以支撐新型電力系統(tǒng)發(fā)展?,F(xiàn)階段要加快建設(shè)布局抽水蓄能電站,加快非抽蓄儲能技術(shù)創(chuàng)新突破。儲能設(shè)施應(yīng)實行大中小相結(jié)合、發(fā)電側(cè)電網(wǎng)側(cè)用電側(cè)布局相結(jié)合。國家也需要盡快出臺相關(guān)價格政策和扶持機制。
2、系統(tǒng)安全能力的挑戰(zhàn)
新型電力系統(tǒng)具有“三高雙峰”(高比例新能源、高比例電力電子裝備、發(fā)電和用能高自由度,夏季用電高峰、冬季用電高峰)的運行特征,對安全可控帶來前所未有的挑戰(zhàn)。這些挑戰(zhàn)既有技術(shù)層面的,還有安全理念、認知理論層面的。
3、電價政策能力的挑戰(zhàn)
電價政策是新型電力系統(tǒng)中市場配置資源的基礎(chǔ),電價機制是競爭性電力市場的基礎(chǔ)。如何改革完善現(xiàn)有電價機制和經(jīng)濟政策,促進實現(xiàn)以新能源為主體、“源網(wǎng)荷儲智”一體協(xié)同發(fā)展,是構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的核心和關(guān)鍵點。
4、電力治理能力的挑戰(zhàn)
構(gòu)建新型電力系統(tǒng),需要強有力的電力治理能力,即在法治軌道上全面推進統(tǒng)籌規(guī)劃、統(tǒng)籌平衡、統(tǒng)籌協(xié)調(diào)和安全監(jiān)管,建立科學合理的電價機制和經(jīng)濟政策,加快提升法治化市場監(jiān)管能力。
結(jié)束語
“碳中和,碳達峰”是全人類應(yīng)對氣候變化的所提出的共同目標,也是國家戰(zhàn)略。構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)是實現(xiàn)碳達峰與碳中和*主要的舉措之一,它一方面能夠加快電力行業(yè)向清潔低碳轉(zhuǎn)型的步伐,另一方面能夠充分發(fā)揮其他行業(yè)電氣化進程中的減排效益,助力工業(yè)、交通部門和全社會的深度脫碳。新型電力系統(tǒng)的形成伴隨著電源側(cè)、負荷側(cè)和用戶側(cè)系統(tǒng)性的重組和變革,而在變革過程中表現(xiàn)出了“多能互補、多態(tài)融合、多元互動”的特點。未來,新型電力系統(tǒng)的構(gòu)建要以確保能源電力安全為基本前提、以滿足經(jīng)濟社會發(fā)展電力需求為收到目標,以堅強智能電網(wǎng)為樞紐平臺,以源網(wǎng)荷儲互動和多能互補為支撐,構(gòu)建低碳清潔能源互聯(lián)網(wǎng),實現(xiàn)雙碳目標。