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新能源占比越高,电网转型越难?

作者:中国储能网新闻中心 来源:中国能源报 发布时间:2021-05-04 浏览:次
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未来,面临20%、30%甚至70%的不同比例新能源上网,电网需要发掘足够的可控资源,平抑新能源的周期性和波动性,才能实现电网平衡。

(文丨本报记者 韩逸飞)

4月24日,南方电网公司发布的《数字电网推动构建以新能源为主体的新型电力系统白皮书》(以下简称《白皮书》)预计,到2030年和2060年,我国新能源发电量占比将分别超过25%和60%,电力供给将朝着逐步零碳化方向迈进。

然而,不同的新能源发电量占比场景,也对新型能源系统构建提出了不同要求。

电源类型对电网影响到底有多大

最新数据显示,截至4月中旬,山西省新能源出力达到2110.7万千瓦,首次突破2000万千瓦,占当时山西全网发电出力的63.4%。其中光伏出力828.0万千瓦,风电出力1282.7万千瓦,但是山西4月15日由于沙尘暴影响,新能源电力现货市场发生熔断。对电力系统而言,新能源装机和发电规模的不断发展,迫使电网做出了一系列改变。

“新能源高比例并网将导致电力平衡较为困难,对电网的调峰能力提出更高要求。由于在电力系统中,发电、供电同时完成,电网运行必须满足电力电量平衡约束,保持发、供电电力实时平衡,但是新能源发电具有随机性、波动性特点。”一位电网专家向记者表示,“若新能源变成主体电力了,就不能还像小孩子一样需要大家迁就,而是需要承担起相应的责任,照顾好自己的同时还要照顾好别人。”

在这样的背景下,电网又该做出何种改变?上述电网专家表示,新型电力系统将呈现数字与物理系统深度融合的趋势,以数据流引领和优化能量流、业务流,以数据作为核心生产要素,打通电源、电网、负荷、储能各环节信息。

不过,一位资深电力专家则持有不同观点。他认为,电网的本质是输电,和电源类型的关系并没有想象中那么大。“举例来说,路上跑的车辆从小汽车为主变成了公交车为主,道路本身需要根本性改变吗?”

电网同时面对三大挑战

据记者了解,目前,风电日波动最大幅度可达装机容量的 80%,且呈现一定的反调峰特性;光伏发电受昼夜、天气、移动云层变化的影响,同样存在间歇性和波动性。

南方电网公司首席技术专家饶宏在接受采访时表示,构建新型电力系统,电网面临可靠供电、安全稳定和经济运行三大挑战。

“在可靠供电方面,风光等新能源发电具有随机性、波动性和间歇性,风光新能源高度依赖自然条件,发电设备耐受极端天气能力弱,系统保底供电和快速恢复能力面临更大挑战。”饶宏称。

在电网安全稳定运行方面,饶宏认为,新型电力系统在延续目前复杂大电网特征的同时,由于源网荷储各环节高度电力电子化,系统安全稳定问题更加复杂。基于传统同步发电机的电力系统基础理论与技术,不能满足新型电力系统安全运行要求。

饶宏告诉记者,在电能供应经济性方面,新能源能量密度小、发电年利用小时数低,为保障高比例新能源并网消纳、系统安全与可靠供电,系统建设和运营成本总体将上升。

西南电力设计院原副总工程师吴安平认为,传统电网规模扩大时,系统转动惯量会相应增大,两者基本成正比关系,但新型电力系统的情况却相反。太阳能和风电的装机容量越大,火电被替代数量越多,系统的转动惯量则变得越小。同时,传统电网是以交流同步发电机主导的交流电网,新型电力系统则是拥有高比例变流器的交直流混联电网;传统电源出力基本稳定可控,新能源出力则具有波动性和间歇性,因此,当前电网技术正面临大挑战。

高比例新能源并网电网如何应对

饶宏表示,初步预测,到2060年新能源发电装机占比将超过70%,而煤电、气电等将由主力电源转变为辅助性的调节电源,年利用小时数将大幅下降。同时,大规模新能源并网后,对电网柔性可控提出更高要求,电网的特性也因为高度电力电子化而更加复杂,电网保障电力持续可靠供电和安全稳定难度增大。

不同比例的新能源并网,对新能源本身、新型储能技术、中小型抽水蓄能技术、电网调节能力也提出了不同程度的要求。

盛世景资产管理集团智能产业投资部总经理助理吴川表示,从技术逻辑来看,现有能源体系是以“荷”定产,“源”侧有大量的可控能源,双方在电网的调度下实现平衡。未来能源体系中,由于新能源逐步按照比例并网,导致电源侧的技术特性发生变化,日渐失去主动稳网能力,需要网源荷储联动来维持平衡。

“新能源一次电力的技术特性决定了它在未来电网中很难脱离储能和系统调节能力独立存在。现阶段,新能源发电的比例比较低,传统电力系统仍有较强的稳定性,新能源通过配置一定规模的储能,就可以实现顺利并网。未来,面临20%、30%甚至70%的不同比例新能源上网,电网需要发掘足够的可控资源,平抑新能源的周期性和波动性,才能实现电网平衡。”吴川认为,“从电网角度来看,电网要协调足够的可控电源,补充和平抑新能源的波动;还要加强对极端情况的预测,以及在极端情况下主动降低非紧要负荷。”

关键字:新能源

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