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    新能源占比越高 電網的轉型越難?

    新能源占比越高 電網的轉型越難?

    發布日期:2021-05-20 13:42:01 瀏覽次數: 73

    未來,面臨20%、30%甚至70%的不同比例新能源上網,電網需要發掘足夠的可控資源,平抑新能源的周期性和波動性,才能實現電網平衡。

    (來源:微信公眾號“中國能源報” ID:cnenergy 文丨韓逸飛)

    4月24日,南方電網公司發布的《數字電網推動構建以新能源為主體的新型電力系統白皮書》(以下簡稱《白皮書》)預計,到2030年和2060年,我國新能源發電量占比將分別超過25%和60%,電力供給將朝著逐步零碳化方向邁進。

    然而,不同的新能源發電量占比場景,也對新型能源系統構建提出了不同要求。

    電源類型對電網影響到底有多大

    最新數據顯示,截至4月中旬,山西省新能源出力達到2110.7萬千瓦,首次突破2000萬千瓦,占當時山西全網發電出力的63.4%。其中光伏出力828.0萬千瓦,風電出力1282.7萬千瓦,但是山西4月15日由于沙塵暴影響,新能源電力現貨市場發生熔斷。對電力系統而言,新能源裝機和發電規模的不斷發展,迫使電網做出了一系列改變。

    “新能源高比例并網將導致電力平衡較為困難,對電網的調峰能力提出更高要求。由于在電力系統中,發電、供電同時完成,電網運行必須滿足電力電量平衡約束,保持發、供電電力實時平衡,但是新能源發電具有隨機性、波動性特點?!币晃浑娋W專家向記者表示,“若新能源變成主體電力了,就不能還像小孩子一樣需要大家遷就,而是需要承擔起相應的責任,照顧好自己的同時還要照顧好別人?!?/span>

    在這樣的背景下,電網又該做出何種改變?上述電網專家表示,新型電力系統將呈現數字與物理系統深度融合的趨勢,以數據流引領和優化能量流、業務流,以數據作為核心生產要素,打通電源、電網、負荷、儲能各環節信息。

    不過,一位資深電力專家則持有不同觀點。他認為,電網的本質是輸電,和電源類型的關系并沒有想象中那么大?!芭e例來說,路上跑的車輛從小汽車為主變成了公交車為主,道路本身需要根本性改變嗎?”

    電網同時面對三大挑戰

    據記者了解,目前,風電日波動最大幅度可達裝機容量的 80%,且呈現一定的反調峰特性;光伏發電受晝夜、天氣、移動云層變化的影響,同樣存在間歇性和波動性。

    南方電網公司首席技術專家饒宏在接受采訪時表示,構建新型電力系統,電網面臨可靠供電、安全穩定和經濟運行三大挑戰。

    “在可靠供電方面,風光等新能源發電具有隨機性、波動性和間歇性,風光新能源高度依賴自然條件,發電設備耐受極端天氣能力弱,系統保底供電和快速恢復能力面臨更大挑戰?!别埡攴Q。

    在電網安全穩定運行方面,饒宏認為,新型電力系統在延續目前復雜大電網特征的同時,由于源網荷儲各環節高度電力電子化,系統安全穩定問題更加復雜?;趥鹘y同步發電機的電力系統基礎理論與技術,不能滿足新型電力系統安全運行要求。

    饒宏告訴記者,在電能供應經濟性方面,新能源能量密度小、發電年利用小時數低,為保障高比例新能源并網消納、系統安全與可靠供電,系統建設和運營成本總體將上升。

    西南電力設計院原副總工程師吳安平認為,傳統電網規模擴大時,系統轉動慣量會相應增大,兩者基本成正比關系,但新型電力系統的情況卻相反。太陽能和風電的裝機容量越大,火電被替代數量越多,系統的轉動慣量則變得越小。同時,傳統電網是以交流同步發電機主導的交流電網,新型電力系統則是擁有高比例變流器的交直流混聯電網;傳統電源出力基本穩定可控,新能源出力則具有波動性和間歇性,因此,當前電網技術正面臨大挑戰。

    高比例新能源并網電網如何應對

    饒宏表示,初步預測,到2060年新能源發電裝機占比將超過70%,而煤電、氣電等將由主力電源轉變為輔助性的調節電源,年利用小時數將大幅下降。同時,大規模新能源并網后,對電網柔性可控提出更高要求,電網的特性也因為高度電力電子化而更加復雜,電網保障電力持續可靠供電和安全穩定難度增大。

    不同比例的新能源并網,對新能源本身、新型儲能技術、中小型抽水蓄能技術、電網調節能力也提出了不同程度的要求。

    盛世景資產管理集團智能產業投資部總經理助理吳川表示,從技術邏輯來看,現有能源體系是以“荷”定產,“源”側有大量的可控能源,雙方在電網的調度下實現平衡。未來能源體系中,由于新能源逐步按照比例并網,導致電源側的技術特性發生變化,日漸失去主動穩網能力,需要網源荷儲聯動來維持平衡。

    “新能源一次電力的技術特性決定了它在未來電網中很難脫離儲能和系統調節能力獨立存在?,F階段,新能源發電的比例比較低,傳統電力系統仍有較強的穩定性,新能源通過配置一定規模的儲能,就可以實現順利并網。未來,面臨20%、30%甚至70%的不同比例新能源上網,電網需要發掘足夠的可控資源,平抑新能源的周期性和波動性,才能實現電網平衡?!眳谴ㄕJ為,“從電網角度來看,電網要協調足夠的可控電源,補充和平抑新能源的波動;還要加強對極端情況的預測,以及在極端情況下主動降低非緊要負荷?!?/span>


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