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為貫徹落實(shí)黨中央和國務(wù)院的重大決策部署，南方電網(wǎng)結(jié)合實(shí)際情況以數(shù)字電網(wǎng)推動構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，支持南方五省區(qū)及港澳地區(qū)實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)，保障南方區(qū)域能源供應(yīng)安全。在此前提下，筆者對新型電力系統(tǒng)的運(yùn)行模式進(jìn)行了一定思考，希望能拋磚引玉。
電力系統(tǒng)的組成架構(gòu)、組成要素以及系統(tǒng)特性正在發(fā)生顯著變化。
我國的電力系統(tǒng)以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架，不同等級電壓協(xié)調(diào)。在新能源高占比電力系統(tǒng)中，為了適應(yīng)不同地區(qū)、不同“源”與“荷”特點(diǎn)以及電網(wǎng)特點(diǎn)，儲能被認(rèn)為是解決新能源發(fā)電不穩(wěn)定的最主要工具。目前儲能以多種形式在網(wǎng)側(cè)、源側(cè)與荷側(cè)進(jìn)行配置，成為新型電力系統(tǒng)又一重要組成部分。截至2019年，我國的新型儲能累積裝機(jī)規(guī)模為2.1吉瓦，傳統(tǒng)的“源、網(wǎng)、荷”系統(tǒng)將轉(zhuǎn)變?yōu)?ldquo;源、網(wǎng)、荷、儲”系統(tǒng)。新能源、電動汽車、電解鋁、硅等接入電網(wǎng)本質(zhì)上都是依賴于電力電子設(shè)備，規(guī)模化的接入導(dǎo)致電網(wǎng)的轉(zhuǎn)動慣量下降，抗擾動性能變?nèi)酰到y(tǒng)抵御故障沖擊的能力也大大降低。新能源發(fā)電系統(tǒng)、儲能等采用集中式或分布式的方式接入電網(wǎng)的“源、網(wǎng)、荷”各端，使得“源”已經(jīng)不是傳統(tǒng)的“源”，“荷”也不是傳統(tǒng)的“荷”，各元素之間相互耦合融合。工業(yè)、建筑、交通三大領(lǐng)域終端用能電氣化水平將從目前的30%、30%和5%提升至2060年約50%、75%和50%。隨著電力系統(tǒng)組成元素增加，元素之間的交互耦合以及特性的變化，使得電網(wǎng)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、運(yùn)行、控制變得更為復(fù)雜。
傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的“源隨荷動”運(yùn)行模式將逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槎喾N要素參與的互動模式。
保持電力系統(tǒng)電量的瞬間平衡和穩(wěn)定(涉及電壓、頻率、功角等參數(shù))一直都是電力系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、運(yùn)行的基本任務(wù)。傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中用電側(cè)的用電無法自由控制，因此，運(yùn)行邏輯是“源隨荷動”，即用可控的發(fā)電來匹配用電的變化情況，并在實(shí)際運(yùn)行過程中滾動調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行。這一特性決定了必須要有充足、符合電網(wǎng)運(yùn)行條件的電源。然而，以風(fēng)電、光伏為代表的新能源具有波動性、隨機(jī)性、間歇性的特點(diǎn)，無法適應(yīng)“源隨荷動”的基本要求，打破了傳統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行機(jī)制。尤其高占比新能源的裝機(jī)容量，對于電力系統(tǒng)而言是史無前例的，傳統(tǒng)的運(yùn)行模式已經(jīng)無法適應(yīng)高占比新能源電網(wǎng)的運(yùn)行需求。
因此，需要通過儲能、用戶側(cè)需求響應(yīng)等多種要素參與到系統(tǒng)的運(yùn)行調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)中來，形成源網(wǎng)荷儲用等多種要素參與的新型互動模式。
數(shù)字化電網(wǎng)技術(shù)是支撐新型電力系統(tǒng)高效、穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。
新型電力系統(tǒng)的“發(fā)、輸、變、配、用、儲”等設(shè)備的系統(tǒng)變化和功能調(diào)整體現(xiàn)為電力流、信息流、價(jià)值流的重新分配。物理層與信息層的高度融合，打通源網(wǎng)荷儲各環(huán)節(jié)信息，通過構(gòu)建更加堅(jiān)強(qiáng)的互聯(lián)互通網(wǎng)絡(luò)平臺，實(shí)現(xiàn)季節(jié)差互補(bǔ)、風(fēng)光水火互調(diào)和跨地區(qū)、跨領(lǐng)域補(bǔ)償調(diào)節(jié)等效益。對于風(fēng)、光新能源可以主動平抑波動，具備可調(diào)可控能力，提升主動支撐性能。需要依靠數(shù)字化電網(wǎng)技術(shù)，高效、有序地調(diào)控各類資源，使其穩(wěn)定、可靠運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)信息化、智慧化、互動化；由部分感知、單向控制、計(jì)劃為主轉(zhuǎn)變?yōu)楦叨雀兄㈦p向互動和智能高效，使電網(wǎng)具備超強(qiáng)感知能力、智慧決策能力和快速執(zhí)行能力。
新型電力系統(tǒng)包含了“發(fā)、輸、變、配、用、儲”各環(huán)節(jié)高度耦合的物理系統(tǒng)和與之相適應(yīng)的信息系統(tǒng)，通過科學(xué)化、制度化、規(guī)范化的管理來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定高效運(yùn)行。
>>鏈接：構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的展望：
以新能源為主體的理解
以新能源為主體不能簡單地理解為全部能源都是新能源，而是需要因地制宜。如云南地區(qū)水電資源較為豐富，可以考慮風(fēng)、光、水等多種能源的合理配置，在優(yōu)先考慮無碳、低碳能源使用的同時，根據(jù)低碳發(fā)展階段平衡安全、經(jīng)濟(jì)等各方面的考慮，選擇最佳的以新能源為主體的多元電源組合系統(tǒng)。從而減少對煤炭、天然氣等碳基能源發(fā)電的消耗與進(jìn)口能源的依賴，盡可能多地高效開發(fā)、轉(zhuǎn)化利用本土各類型清潔能源用于發(fā)電。
靈活資源的優(yōu)化配置
隨著新能源大規(guī)模、高比例的廣泛接入以及負(fù)荷側(cè)高度的電氣化水平，電網(wǎng)需要具備良好的靈活資源配置能力，以此解決新能源的不確定和負(fù)荷的聯(lián)動問題。在云南地區(qū)，抽水蓄能電站以及大型工業(yè)負(fù)荷的需求響應(yīng)均可以作為很好的靈活資源，但是在實(shí)際中如何合理、合規(guī)地調(diào)節(jié)靈活資源，需要技術(shù)和政策的支撐。針對靈活資源的調(diào)節(jié)機(jī)制和價(jià)格機(jī)制仍然處于空白，有待深入地探索和研究。
高效協(xié)調(diào)的多元互動
需要確保電能“質(zhì)”和“量”兩方面的要求。在新型電力系統(tǒng)建設(shè)過程中，由于隨機(jī)性高、波動性大的新能源發(fā)電大規(guī)模進(jìn)入電力系統(tǒng)，電網(wǎng)、電力負(fù)荷、儲能設(shè)備等都將受到不同程度的影響，需要源網(wǎng)荷儲進(jìn)行聯(lián)動，形成相輔相成、協(xié)同優(yōu)化的情況，從而更好地利用資源、提高用能的安全性和經(jīng)濟(jì)性。此外，構(gòu)建新型電力系統(tǒng)也不能僅僅依賴于電網(wǎng)，需要與其他形式的能源(例如燃?xì)狻恿﹄姵氐?形成一定的耦合。
新型商業(yè)模式的探索
新型電力系統(tǒng)中大規(guī)模的、安全性高、經(jīng)濟(jì)性好的靈活調(diào)節(jié)資源和設(shè)備，由于市場化的空白尚未達(dá)到商業(yè)規(guī)模，使得靈活性資源未能有效發(fā)揮作用。因此，亟待政策和技術(shù)的突破，探索新型的商業(yè)模式，推動各類靈活資源的高效利用，促進(jìn)儲能技術(shù)、電動汽車集群響應(yīng)等技術(shù)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化發(fā)展。
數(shù)字電網(wǎng)建設(shè)推動新型電力系統(tǒng)發(fā)展
通過數(shù)字電網(wǎng)的建設(shè)，發(fā)揮數(shù)字電網(wǎng)的基礎(chǔ)性、關(guān)鍵性、支撐性作用，實(shí)現(xiàn)“源、網(wǎng)、荷、儲、用”等多個環(huán)節(jié)信息的連通，以此推動新型電力系統(tǒng)的發(fā)展。在以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)中，發(fā)電側(cè)實(shí)現(xiàn)“全面可觀、精確可測、高度可控”，電網(wǎng)側(cè)形成云邊融合的調(diào)控體系，用電側(cè)有效聚合海量可調(diào)節(jié)資源支撐實(shí)時動態(tài)響應(yīng)，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行和資源大范圍優(yōu)化配置。
云南電網(wǎng)公司 翟蘇巍
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