新型電力系統(tǒng)構(gòu)建“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”新生態(tài)相關(guān)探討

新型電力系統(tǒng)構(gòu)建“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”新生態(tài)相關(guān)探討屈曼中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)陜西省電力設(shè)計(jì)院有限公司陜西西安710054摘要：原有傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展格局已被打破，新能源在電力系統(tǒng)中的作用日益凸顯并逐步占據(jù)主體地位，從一體化層面對(duì)源網(wǎng)荷儲(chǔ)系統(tǒng)展開(kāi)全面深入研究已迫在眉睫。在此種發(fā)展背景下，基于滿足源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化系統(tǒng)整體框架設(shè)計(jì)需要和搭建要求，應(yīng)從關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)入手以期實(shí)現(xiàn)深層次的互動(dòng)與交流。本研究系統(tǒng)剖析“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”新生態(tài)的建設(shè)路徑，豐富和充實(shí)構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路。關(guān)鍵詞：新型電力系統(tǒng)；“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”；新生態(tài)；構(gòu)建；研究我國(guó)已把碳達(dá)峰和碳中和納入國(guó)家戰(zhàn)略體系，全球各國(guó)對(duì)此目標(biāo)高度認(rèn)可，相關(guān)行動(dòng)出發(fā)點(diǎn)相同、步調(diào)一致?！半p碳”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)路徑復(fù)雜艱巨，電力系統(tǒng)技術(shù)創(chuàng)新和可行性應(yīng)用探索應(yīng)居于核心地位，是其持續(xù)發(fā)展的理論依據(jù)。電力系統(tǒng)是在積極整合發(fā)輸變配用、技術(shù)體制及源網(wǎng)荷儲(chǔ)各方資源過(guò)程中，密切各領(lǐng)域聯(lián)系，加強(qiáng)各環(huán)節(jié)溝通，提升各層面交流而逐步打造的不可分割的有機(jī)整體。電力系統(tǒng)應(yīng)從電力構(gòu)成、發(fā)展格局、利益模式及技術(shù)要素等方面入手，并經(jīng)歷革新陣痛與構(gòu)建創(chuàng)新，才能打破原有系統(tǒng)在技術(shù)特點(diǎn)、運(yùn)行體系及基礎(chǔ)設(shè)施等方面的傳統(tǒng)束縛，并迎來(lái)具有劃時(shí)代意義的革命變化。隨著新能源應(yīng)用的普及和推廣，新能源發(fā)電隨機(jī)性和分散性特征顯著，電源側(cè)出力的波動(dòng)也較為突出和明顯，電力系統(tǒng)功率要有效應(yīng)對(duì)維穩(wěn)挑戰(zhàn)、降低電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。此外，在新技術(shù)不斷升級(jí)與更新、新業(yè)態(tài)逐步形成的過(guò)程中“源網(wǎng)荷”生態(tài)環(huán)境將迎來(lái)重大轉(zhuǎn)變。具體表現(xiàn)如下：處于能源生產(chǎn)端的能源供應(yīng)體系具有多元化及清潔化特征，以風(fēng)電及光伏為代表的新能源逐步成為新的發(fā)電供應(yīng)主體，而化石能源退出供應(yīng)主體隊(duì)伍后把其功能調(diào)整為保障，并發(fā)揮著支撐與調(diào)節(jié)作用。一、發(fā)電側(cè)：新能源為主體，煤電兜底保障在電力系統(tǒng)新格局形成階段，新能源和化石能源在力量對(duì)比轉(zhuǎn)換過(guò)程中逐漸探索出共贏路徑?！半p碳”戰(zhàn)略目標(biāo)極大提升了新能源普及的全面性和推廣的快速性。站在發(fā)展規(guī)模的角度進(jìn)行分析，新能源隨著應(yīng)用規(guī)模的持續(xù)擴(kuò)大，裝機(jī)及發(fā)電量比例也會(huì)隨之大幅度增長(zhǎng)。2020年末與上年度同期相比，在5.35億千瓦的新能源發(fā)電累計(jì)裝機(jī)容量拉動(dòng)下增長(zhǎng)比例提升近30%；新能源發(fā)電量以累計(jì)7200億千瓦時(shí)的驕人業(yè)績(jī)占據(jù)一成比例，同比上升幅度為1%。新能源牢牢把握住“十四五”及“十五五”這難得的十年發(fā)展良機(jī)，使其發(fā)展實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍，全國(guó)年均規(guī)模以“十三五”作為對(duì)比參照，新增規(guī)模實(shí)現(xiàn)翻番，“十四五”和“十五五”把年度風(fēng)光裝機(jī)規(guī)模增加下限標(biāo)準(zhǔn)分別定為1億千瓦和1.5億千瓦。展望2025年，新能源裝機(jī)和發(fā)電量把預(yù)期目標(biāo)初步確定為四成和一成占比。中國(guó)清潔能源裝機(jī)以2030年、2050年和2060年作為關(guān)鍵統(tǒng)計(jì)節(jié)點(diǎn)，對(duì)應(yīng)的千瓦數(shù)及比例分別約為267億和68%、69億和92%、77億千瓦和96%。以煤電為例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，2025年、2050和2060年分別是我國(guó)煤電總量、電力系統(tǒng)及煤電的關(guān)鍵時(shí)間節(jié)點(diǎn)，分別要達(dá)到峰值、近零排放和全面退出的宏偉目標(biāo)。風(fēng)電和光伏已進(jìn)入全面發(fā)展的快車道，以氫能為代表的新興能源因技術(shù)的持續(xù)更新與進(jìn)步、成本不斷降低，為其成功開(kāi)拓更大發(fā)展空間和更多應(yīng)用市場(chǎng)；非化石能源生態(tài)隨著發(fā)電主體的擴(kuò)大而逐步形成多元化特點(diǎn)，水電、生物質(zhì)能和光熱均成為新的發(fā)電主體。另外，新能源作為電力系統(tǒng)的責(zé)任主體，要充分發(fā)揮關(guān)鍵支撐、系統(tǒng)整合和故障處理能力以履行安全性和穩(wěn)定性職責(zé)，并有效緩解電力系統(tǒng)成本壓力。化石能源電源比例持續(xù)降低已成為歷史必然，其功能也從傳統(tǒng)的基礎(chǔ)支撐逐步演變?yōu)榻窈蟮恼{(diào)節(jié)和保障。但應(yīng)格外注意煤電仍具有一定的戰(zhàn)略意義，此種意義在寒潮或高溫等特殊環(huán)境下更加明顯和突出，電力系統(tǒng)不可避免將打破實(shí)際應(yīng)用中的平衡狀態(tài)。電源生態(tài)對(duì)容量規(guī)模具有較大的包容性，體系中兼具集中式和分布式特點(diǎn)。新能源在未來(lái)發(fā)展中的接入比例必定會(huì)持續(xù)大幅度提升，各地要充分發(fā)揮地域風(fēng)光和風(fēng)電優(yōu)勢(shì)積極打造內(nèi)陸及海上基地，電源分布應(yīng)突出規(guī)模性，并本著就近原則及時(shí)消納。二、電網(wǎng)側(cè)：大電網(wǎng)與微網(wǎng)共榮共生電網(wǎng)在電力系統(tǒng)中的核心地位不容質(zhì)疑，具有調(diào)度、管理和控制之職。電網(wǎng)企業(yè)在新型電力系統(tǒng)運(yùn)行體系中，功能、運(yùn)用模式及特征也隨之動(dòng)態(tài)調(diào)整。全世界電力工業(yè)發(fā)展進(jìn)程已近200年，大電網(wǎng)發(fā)展模式占據(jù)了3/4左右的時(shí)間。大電網(wǎng)在發(fā)展后期受到微電網(wǎng)、分布式電源和局域網(wǎng)等的沖擊，并在此過(guò)程中加快了微電網(wǎng)的融合發(fā)展。新型電力系統(tǒng)發(fā)展模式下的電網(wǎng)運(yùn)行特征具體如下：一是不斷提升投資力度，積極暢通特高壓外送渠道，為新能源規(guī)模性并網(wǎng)提供可能；二是以微電網(wǎng)和局域網(wǎng)為代表的新型組網(wǎng)技術(shù)不斷縮短更新與升級(jí)周期，積極尋求大電網(wǎng)與微電網(wǎng)最大發(fā)展合力；三是提高控制和運(yùn)行的機(jī)動(dòng)性和靈活性，以滿足用能設(shè)施和發(fā)電設(shè)備接入的海量規(guī)模要求，為新能源、儲(chǔ)能和電動(dòng)汽車等設(shè)施提供最大保障，同時(shí)兼顧功率流動(dòng)的雙向性及負(fù)荷用電的多元化需求；四是把電網(wǎng)提升至與管網(wǎng)、交通網(wǎng)、通信網(wǎng)和電視網(wǎng)等同等高度，并在融合發(fā)展中提升共治質(zhì)量，發(fā)揮最大效能為城市和生活的智慧化建設(shè)及電力生態(tài)系統(tǒng)的數(shù)字化智能化推進(jìn)提供有力支撐。從投資層面進(jìn)行分析，基于電網(wǎng)運(yùn)行安全性及穩(wěn)定性的全面考慮，要加大國(guó)內(nèi)特高壓的投資力度，縮短柔性直流投資周期，結(jié)合具體實(shí)際靈活對(duì)氫能及充電樁等進(jìn)行可行性應(yīng)用探索與創(chuàng)新，大幅度擴(kuò)大這部分資產(chǎn)的收益空間，并依托電力物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)的先進(jìn)性搭建電網(wǎng)平臺(tái)，最大限度發(fā)揮云-邊協(xié)同效應(yīng)、提升數(shù)據(jù)處理和分析能力，提高決策智能化水平，把數(shù)字化廣泛應(yīng)用于電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)、產(chǎn)業(yè)發(fā)展及業(yè)務(wù)管理各個(gè)領(lǐng)域。三、負(fù)荷側(cè)：由“源隨荷動(dòng)”轉(zhuǎn)向“源網(wǎng)荷互動(dòng)”傳統(tǒng)電力系統(tǒng)具有平衡性和規(guī)模性特點(diǎn)，生產(chǎn)組織以“荷”為核心動(dòng)態(tài)對(duì)“源”進(jìn)行針對(duì)性調(diào)整，用電系統(tǒng)可測(cè)條件基本具備?，F(xiàn)如今風(fēng)光等能源占比逐步提高，諸如儲(chǔ)能等負(fù)荷已成功開(kāi)拓多種接入渠道，并具備一定的調(diào)節(jié)能力，無(wú)形中提升了發(fā)電側(cè)和負(fù)荷側(cè)的預(yù)測(cè)難度。高度概括和系統(tǒng)總結(jié)負(fù)荷側(cè)特征：一是負(fù)荷側(cè)電替代能力在工業(yè)、建筑和交通等領(lǐng)域均呈顯著上升趨勢(shì)；二是能源產(chǎn)品和服務(wù)為兼顧需求的差異化實(shí)際，各種能源（水、熱、冷、電、氣等）加深耦合的深度及廣度，能源利用呈梯級(jí)式特點(diǎn)，能效診斷與提升已成為日常服務(wù)的必然要求；三是負(fù)荷側(cè)把儲(chǔ)能和分布式發(fā)電等列入接入設(shè)備名單，配網(wǎng)側(cè)以需求多元化和應(yīng)用定制化為目標(biāo)積極進(jìn)行交互模式的創(chuàng)新探索，突破單一、被動(dòng)思維束縛，打破傳統(tǒng)能源消費(fèi)通用化模式的應(yīng)用框架，“源隨荷動(dòng)”用能模式已嚴(yán)重落伍，“源網(wǎng)荷互動(dòng)”模式已初步建立；四是負(fù)荷側(cè)數(shù)據(jù)夯實(shí)共享基礎(chǔ)，擴(kuò)大共享途徑，提升共享價(jià)值，依托數(shù)字化技術(shù)及手段的先進(jìn)性系統(tǒng)掌握終端用能現(xiàn)狀，提升互動(dòng)的智慧化成分；綜上所述，能源問(wèn)題并不是孤立存在的，與環(huán)境保護(hù)和節(jié)能減排等關(guān)聯(lián)性極強(qiáng)，已上升至戰(zhàn)略高度，并成為加快中國(guó)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型的重要力量，是提升整體實(shí)力的有效路徑。尤其現(xiàn)階段中美在戰(zhàn)略層面上的博弈與對(duì)抗已成為發(fā)展主旋律，秉持清潔低碳理念加快源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化建設(shè)現(xiàn)實(shí)意義重大，不但能大幅度提升清潔能源開(kāi)發(fā)力度，還能縮短能源供應(yīng)體系建設(shè)周期，同時(shí)還能徹底解決中國(guó)在能源發(fā)展中的瓶頸難題。參考文獻(xiàn)：[1]廖