新型电力系统构建“源网荷储”新生态相关探讨

新型电力系统构建“源网荷储”新生态相关探讨屈曼中国能源建设集团陕西省电力设计院有限公司陕西西安710054摘要：原有传统经济发展格局已被打破，新能源在电力系统中的作用日益凸显并逐步占据主体地位，从一体化层面对源网荷储系统展开全面深入研究已迫在眉睫。在此种发展背景下，基于满足源网荷储一体化系统整体框架设计需要和搭建要求，应从关键技术研发入手以期实现深层次的互动与交流。本研究系统剖析“源网荷储”新生态的建设路径，丰富和充实构建新型电力系统的设计思路。关键词：新型电力系统；“源网荷储”；新生态；构建；研究我国已把碳达峰和碳中和纳入国家战略体系，全球各国对此目标高度认可，相关行动出发点相同、步调一致。“双碳”目标的实现路径复杂艰巨，电力系统技术创新和可行性应用探索应居于核心地位，是其持续发展的理论依据。电力系统是在积极整合发输变配用、技术体制及源网荷储各方资源过程中，密切各领域联系，加强各环节沟通，提升各层面交流而逐步打造的不可分割的有机整体。电力系统应从电力构成、发展格局、利益模式及技术要素等方面入手，并经历革新阵痛与构建创新，才能打破原有系统在技术特点、运行体系及基础设施等方面的传统束缚，并迎来具有划时代意义的革命变化。随着新能源应用的普及和推广，新能源发电随机性和分散性特征显著，电源侧出力的波动也较为突出和明显，电力系统功率要有效应对维稳挑战、降低电网运行风险。此外，在新技术不断升级与更新、新业态逐步形成的过程中“源网荷”生态环境将迎来重大转变。具体表现如下：处于能源生产端的能源供应体系具有多元化及清洁化特征，以风电及光伏为代表的新能源逐步成为新的发电供应主体，而化石能源退出供应主体队伍后把其功能调整为保障，并发挥着支撑与调节作用。一、发电侧：新能源为主体，煤电兜底保障在电力系统新格局形成阶段，新能源和化石能源在力量对比转换过程中逐渐探索出共赢路径。“双碳”战略目标极大提升了新能源普及的全面性和推广的快速性。站在发展规模的角度进行分析，新能源随着应用规模的持续扩大，装机及发电量比例也会随之大幅度增长。2020年末与上年度同期相比，在5.35亿千瓦的新能源发电累计装机容量拉动下增长比例提升近30%；新能源发电量以累计7200亿千瓦时的骄人业绩占据一成比例，同比上升幅度为1%。新能源牢牢把握住“十四五”及“十五五”这难得的十年发展良机，使其发展实现质的飞跃，全国年均规模以“十三五”作为对比参照，新增规模实现翻番，“十四五”和“十五五”把年度风光装机规模增加下限标准分别定为1亿千瓦和1.5亿千瓦。展望2025年，新能源装机和发电量把预期目标初步确定为四成和一成占比。中国清洁能源装机以2030年、2050年和2060年作为关键统计节点，对应的千瓦数及比例分别约为267亿和68%、69亿和92%、77亿千瓦和96%。以煤电为例进行详细说明，2025年、2050和2060年分别是我国煤电总量、电力系统及煤电的关键时间节点，分别要达到峰值、近零排放和全面退出的宏伟目标。风电和光伏已进入全面发展的快车道，以氢能为代表的新兴能源因技术的持续更新与进步、成本不断降低，为其成功开拓更大发展空间和更多应用市场；非化石能源生态随着发电主体的扩大而逐步形成多元化特点，水电、生物质能和光热均成为新的发电主体。另外，新能源作为电力系统的责任主体，要充分发挥关键支撑、系统整合和故障处理能力以履行安全性和稳定性职责，并有效缓解电力系统成本压力。化石能源电源比例持续降低已成为历史必然，其功能也从传统的基础支撑逐步演变为今后的调节和保障。但应格外注意煤电仍具有一定的战略意义，此种意义在寒潮或高温等特殊环境下更加明显和突出，电力系统不可避免将打破实际应用中的平衡状态。电源生态对容量规模具有较大的包容性，体系中兼具集中式和分布式特点。新能源在未来发展中的接入比例必定会持续大幅度提升，各地要充分发挥地域风光和风电优势积极打造内陆及海上基地，电源分布应突出规模性，并本着就近原则及时消纳。二、电网侧：大电网与微网共荣共生电网在电力系统中的核心地位不容质疑，具有调度、管理和控制之职。电网企业在新型电力系统运行体系中，功能、运用模式及特征也随之动态调整。全世界电力工业发展进程已近200年，大电网发展模式占据了3/4左右的时间。大电网在发展后期受到微电网、分布式电源和局域网等的冲击，并在此过程中加快了微电网的融合发展。新型电力系统发展模式下的电网运行特征具体如下：一是不断提升投资力度，积极畅通特高压外送渠道，为新能源规模性并网提供可能；二是以微电网和局域网为代表的新型组网技术不断缩短更新与升级周期，积极寻求大电网与微电网最大发展合力；三是提高控制和运行的机动性和灵活性，以满足用能设施和发电设备接入的海量规模要求，为新能源、储能和电动汽车等设施提供最大保障，同时兼顾功率流动的双向性及负荷用电的多元化需求；四是把电网提升至与管网、交通网、通信网和电视网等同等高度，并在融合发展中提升共治质量，发挥最大效能为城市和生活的智慧化建设及电力生态系统的数字化智能化推进提供有力支撑。从投资层面进行分析，基于电网运行安全性及稳定性的全面考虑，要加大国内特高压的投资力度，缩短柔性直流投资周期，结合具体实际灵活对氢能及充电桩等进行可行性应用探索与创新，大幅度扩大这部分资产的收益空间，并依托电力物联网和大数据的先进性搭建电网平台，最大限度发挥云-边协同效应、提升数据处理和分析能力，提高决策智能化水平，把数字化广泛应用于电网运营、产业发展及业务管理各个领域。三、负荷侧：由“源随荷动”转向“源网荷互动”传统电力系统具有平衡性和规模性特点，生产组织以“荷”为核心动态对“源”进行针对性调整，用电系统可测条件基本具备。现如今风光等能源占比逐步提高，诸如储能等负荷已成功开拓多种接入渠道，并具备一定的调节能力，无形中提升了发电侧和负荷侧的预测难度。高度概括和系统总结负荷侧特征：一是负荷侧电替代能力在工业、建筑和交通等领域均呈显著上升趋势；二是能源产品和服务为兼顾需求的差异化实际，各种能源（水、热、冷、电、气等）加深耦合的深度及广度，能源利用呈梯级式特点，能效诊断与提升已成为日常服务的必然要求；三是负荷侧把储能和分布式发电等列入接入设备名单，配网侧以需求多元化和应用定制化为目标积极进行交互模式的创新探索，突破单一、被动思维束缚，打破传统能源消费通用化模式的应用框架，“源随荷动”用能模式已严重落伍，“源网荷互动”模式已初步建立；四是负荷侧数据夯实共享基础，扩大共享途径，提升共享价值，依托数字化技术及手段的先进性系统掌握终端用能现状，提升互动的智慧化成分；综上所述，能源问题并不是孤立存在的，与环境保护和节能减排等关联性极强，已上升至战略高度，并成为加快中国经济转型的重要力量，是提升整体实力的有效路径。尤其现阶段中美在战略层面上的博弈与对抗已成为发展主旋律，秉持清洁低碳理念加快源网荷储一体化建设现实意义重大，不但能大幅度提升清洁能源开发力度，还能缩短能源供应体系建设周期，同时还能彻底解决中国在能源发展中的瓶颈难题。参考文献：[1]廖