6月2日,國家能源局發布了《新型
電力系統發展藍皮書》(以下簡稱《藍皮書》)。國核電力規劃設計研究院有限公司(以下簡稱“國核院”)成立了專項研究團隊,深度參與了編制全過程。
聚焦“源網荷儲”協同發展
《藍皮書》首先對我國電力系統乃至能源領域現狀進行了深入分析,認為目前我國電力供應保障能力穩步夯實,電力綠色低碳轉型不斷加速,電力系統調
節能力持續增強,電力技術創新水平持續提升,電力體制改革攻堅成效突出,但是仍存在諸多挑戰。因此,電力系統必須立足新發展階段、貫徹新發展理念,主動實現“四個轉變”:一是電力系統功能定位由跟隨經濟社會發展向主動引領產業升級轉變;二是電力供給結構以化石能源發電為主體向新能源提供可靠電力支撐轉變;三是系統形態由“源網荷”三要素向“源網荷儲”四要素轉變,電網多種新型技術形態并存;四是電力系統調控運行模式由單向計劃調度向源網荷儲多元智能互動轉變。
基于此,《藍皮書》明確新型電力系統的內涵和特征:安全高效是構建新型電力系統的基本前提,清潔低碳是構建新型電力系統的核心目標,柔性靈活是構建新型電力系統的重要支撐,智慧融合是構建新型電力系統的基礎保障。
按照黨中央提出的新時代“兩步走”戰略安排要求,《藍皮書》以2030年、2045年、2060年為新型電力系統構建戰略目標的重要時間節點,制定新型電力系統“三步走”發展路徑,即加速轉型期(當前至2030年)、總體形成期(2030年至2045年)、鞏固完善期(2045年至2060年),給出了新型電力系統的演化模式和發展路徑,提出各階段源、網、荷、儲多元素的發展目標,有計劃、分步驟推進新型電力系統建設的“進度條”。
通過對現狀和定位的分析,《藍皮書》明確新型電力系統總體架構和主要發展任務,即“錨定一個基本目標,聚焦一條主線引領,加強四大體系建設,強化三維創新支撐”。
總體來說,《藍皮書》聚焦“源、網、荷、儲”等元素的協同,共同構建新型電力系統。在電源側,為提高綠電占終端能源消費的比重,大量分布式能源接入配電網,對能源高效調控利用的需求越來越大;在電網側,網側構架日益龐雜,電力系統中的大量電源、負荷、儲能呈現出非線性、隨機性等特征;在用戶側,更多新型用能場景涌現,電動汽車、電化學儲能、變頻等直流負荷、靈活負荷比重越來越大,數據中心等重要負荷對供電可靠性和能效的要求越來越高;儲能方面,為了保障整個系統的安全穩定運行,多時間尺度、多種形式的儲能開始規模化的應用充當調節作用。
能源格局的深刻調整給電網發展帶來關鍵變革,電網內電源結構向新能源發電裝機占主導轉變,負荷特性向柔性、生產與消費兼具轉變,運行特性向源網荷儲高度協同轉變。因此,如何在新能源高比例滲透、多元新型負荷疊加和多種儲能規模化應用的情況下,通過電網保障整個電力系統的安全,成為未來一段時期電力系統轉型的重要任務和內容。
兼容互補互為支撐
我國地域遼闊,各地的資源稟賦和經濟發展水平不一致,因此在踐行“雙碳”目標和構建新型能源體系中,“源”的開發,大致包含兩種模式:
一是以大基地項目為代表的清潔能源基地建設,即風電、光伏項目聯合開發,配套煤電或者水電作為調峰電源,利用特高壓大電網進行大范圍甚至全國性的電量輸送和整體平衡;
二是以“分布式能源”的開發為主,配套“儲能”、自帶“負荷”的“源網荷儲一體化”模式。“源網荷儲一體化”模式側重于新能源的就地開發、就近接入和就地消納,在該模式下,新能源“間歇、波動、隨機”和“新能源高滲透率下網絡系統安全穩定運行”
問題亟待解決,分布式智能電網在這種場景下應運而生。分布式智能電網是一種能夠滿足各種新能源的就近接入和就地消納、相對獨立又能與大電網靈活耦合、相互支撐的智能電網。
考慮到支撐高比例新能源接入系統和外送消納,未來電力系統應仍以交、直流區域互聯大電網為基本形態,推進柔性交、直流輸電等新型輸電技術廣泛應用。其中,“大電網”通過跨省跨區直流、交流輸電網的支撐,消納集中式新能源。同時,以分布式智能電網為方向的新型配電系統形態逐步成熟,分布式智能電網通過源網荷儲協調發展,消納本地新能源?!按箅娋W”和“分布式智能電網”兩者之間互相支撐、雙向互動、協作共生,并最終形成“大電網”與“分布式智能電網”兼容并存的電網格局。
實際上,2022年4月26日習近平總書記主持召開中央財經委員會第十一次會議,首次提出分布式智能電網的概念。這是一個具備中國特色和適應中國國情,并且能充分解決未來新能源開發和就地消納的全新的電網概念,是實現“源網荷儲一體化”的核心電網形態。分布式智能電網將從根本上解決“源網荷儲一體化”的核心技術問題和新能源極高比例并網對系統安全穩定運行造成的沖擊,可以做到多時段新能源滲透,形成更加自洽、更加智能、更加互動的“源網荷儲一體化”。
分布式智能電網所支撐的“源網荷儲一體化”,首先其能源結構以新能源為主體,其次內部源網荷儲融合互動并具備平衡自治和相對獨立的能力,同時能夠與大電網之間靈活耦合互相支撐。在和“大電網”關系方面,分布式智能電網通過部署能量管理系統,實現“源網荷儲一體化”控制管理,相對于大電網表現為單一可控單元,與大電網交換功率和交換時段應靈活可控,并提供調峰、需求側響應等雙向服務。同時,分布式智能電網可利用備用容量,以儲能的方式消納大電網電量,對大電網的安全穩定運行提供重要支撐。
在規模、容量和電壓等級上,分布式智能電網針對用戶的特定化需求,容量可大可小,電壓等級可高可低。小的分布式智能電網更趨近于微電網;大的分布式智能電網可包含多個配電網、微電網和各類資源集群,并形成一種分層分區分群、多級平衡的網絡構架,每個平衡區內部源網荷儲一體化與多能互補深度融合,實現群內自我優化、群間協同支撐。
分布式智能電網是在我國能源革命與新型能源體系建設背景下應運而生的,具有鮮明的中國特色和時代特征。在未來的電力系統中,“大電源、大電網”和“分布式電源、分布式智能電網”兼容互補,互為支撐。分布式智能電網和大電網一起構建更加和諧的電網形態,共同支撐新型電力系統建設。
(作者系國核電力規劃設計研究院有限公司黨委委員、副總經理)