推動源網荷儲靈活性資源協調發展
我國是能源消費大國,也是碳排放大國,電力行業占能源行業二氧化碳排放總量的42%左右。加快推進電力行業綠色低碳轉型,破解日益增長的電力需求和環境約束之間的矛盾,關鍵之舉在于構建新型電力系統。
構建新型電力系統面臨多重挑戰
從源的方面看,靈活性發電資源調節能力不足。近年來,我國可再生能源發展迅猛,其中風電、光伏增速最快。2010~2022年間,風電裝機量年復合增長率達23.31%,光伏裝機量年復合增速達84.27%;風電發電量年復合增速達25.5%,光伏發電量年復合增速達84.4%,發電量增速與裝機量增速基本保持同步。然而,風光屬于波動性很大的不穩定電源。構建新型電力系統面臨的首要問題就是解決靈活性電源不足。可再生能源亟需靈活電源作為輔助,而水電(含抽水蓄能)和天然氣是最佳靈活性調節資源,但受資源稟賦所限,發展規模均相對有限,目前只能依靠煤電靈活性改造。雖然煤電靈活性改造技術成熟,但存在機組靈活性改造后長期低負荷運行導致的安全性和經濟性問題。
從網的方面看,跨區域輸電通道不足及互濟能力不足。可再生能源裝機占比不斷提高,但受氣候影響大。伴隨著新能源大基地陸續開工建設,西北地區新能源裝機規模已超過煤電,反調峰特性突出,“夏豐冬枯、日盈夜虧”情況不斷加劇,負荷高峰時期電力供需緊張;西南地區雖是世界上規模最大的水電基地,但具有年調節及以上能力的水電站比重低,跨季調節能力差,電力供需豐枯、峰谷矛盾長期存在。當前的跨區域輸電通道以單向外送功能為主,雙向互濟能力偏弱。其中,西部地區作為“西電東送”大基地,除重慶、西藏之外,外送電量占發電量的比重均在20%以上。其次,可再生能源送出通道重載,電網承接能力不足。由于新能源時間上出力的不確定性和空間上裝機分布的不均勻性,電網重要斷面日內潮流變化劇烈、反轉頻繁,有可能導致一些通道重載、過載。
從荷的方面看,負荷側資源參與調節的市場機制及基礎設施不完善。一是輔助服務補償力度小。輔助服務補償費用偏低,現階段我國輔助服務補償費用僅占上網電費總額的1.5%;成本向用戶側疏導不暢,輔助服務費用主要由發電企業分攤。二是提升系統調節能力的電價機制尚未形成。尚未形成促進新型儲能發展的價格機制,電網側替代性儲能電價政策尚處于研究探索階段;負荷側資源主動參與調節積極性不高,通過價格信號調動需求側資源的機制還未形成。三是負荷側新能源微網和高可靠性數字配電系統發展緩慢,用戶側分布式電源與新型儲能資源智能高效配置與運行優化控制水平尚有待提高。
從儲的方面看,儲能經濟性與安全性不足。新能源電力間歇性、隨機性、波動性的特征十分明顯,因此儲能成為新型電力系統的必要環節。但儲能技術受制于經濟性、安全性,商業化應用有待進一步開發。首先,當前儲能成本較高,限制了其大規模推廣應用。其次,當前儲能容量普遍較小,難以滿足大規模能源儲存需求。再次,儲能技術在能量轉化和存儲過程中存在一定的能量損失,限制了儲能系統的綜合效率。最后,部分儲能技術存在一定的安全隱患。
多措并舉推動新型電力系統建設
一要充分挖掘靈活性資源潛力。重點持續推進煤電靈活性改造,制定合理的成本疏導機制,提高煤電靈活性改造的經濟性。未來,抽水蓄能電站、天然氣發電、儲能、電網互濟需發揮更大的調節作用。加快抽水蓄能電站建設及改造,因地制宜發展天然氣調峰電站,引導分布式能源微網積極主動參與系統調節;抓緊完善儲能產業政策體系、健全投資回報機制、研發關鍵核心技術等。豐富電力需求側產品種類,如鼓勵負荷集成商將需求側資源作為產品在容量市場、輔助服務市場、零售市場上參與競價交易;挖掘需求側響應能力,引導電動汽車有序充放電,發展多元靈活性負荷。
二要加快推進跨省跨區輸電通道建設,提升電網互濟能力。規劃建設跨省跨區輸電通道,提升資源大范圍優化配置能力。充分利用鄰近省區調節能力,提升地區整體的新能源消納水平;建立送受端地區協作機制,最大程度發揮遠距離大規模送電的效率效益。加快配電網改造和智能化升級。滿足分布式電源、電動汽車充電設施、新型儲能、數據中心等多元化負荷的靈活接入需求,推進新能源就地開發、就近消納。優化調度運行機制,共享儲能資源。構建多層次智能電力系統調度體系,電網統一調度“共享儲能”,實現儲能在不同場站間共享使用。
三要完善各類靈活調節資源相關市場機制。健全電力輔助服務市場機制,適當增加爬坡類、系統慣性等交易品種,滿足系統不同時段的靈活需求;完善輔助服務補償機制,加大補償力度,有效引導企業提升系統調節能力。完善需求側電價政策,激發需求側資源參與系統調節的潛力;完善跨省跨區電能交易機制,促進跨省區電力通道能源互濟;出臺并完善面向新型儲能的電價政策及市場化機制。豐富輔助服務參與者,如儲能、配售電公司、微電網、虛擬電廠甚至獨立電力用戶。從電源側、電網側、用戶側多措并舉,充分調動挖掘各類靈活性資源潛力,以系統最優的電力規劃理念引導源網荷儲靈活性資源協調發展。
四是突破支撐新型電力系統構建的重大技術。我國適應新能源消納需要的電網調度運行新機制尚未建立,現有信息化手段不能充分滿足新能源功率預測與控制、可控負荷與新能源互動等需要,多能協調控制技術、新能源實時調度技術、送電功率靈活調節技術等新能源消納平衡技術亟待加強。建議進一步加強先進的發電預測及調度運行技術,提高新能源接入系統運行水平。積極研發高效率低成本可再生能源發電裝備、大功率柔性輸變電裝備、長時儲能、燃料電池、高溫材料、關鍵元器件等支撐新型電力系統構建的技術、裝備、材料,提高構建新型電力系統的技術支撐能力。
(作者單位:國網【北京】綜合能源規劃設計研究院)
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責任編輯:雨田
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