構(gòu)建新型電力系統(tǒng)地區(qū)電網(wǎng)面臨的挑戰(zhàn)和措施分析
國(guó)網(wǎng)新疆吐魯番供電公司 李同生 徐立亮 郭偉鋒 張毅
構(gòu)建新能源占比逐步提高的新型電力系統(tǒng)，需要統(tǒng)籌考慮新能源出力的波動(dòng)性和間歇性等不友好特性給電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來的挑戰(zhàn)。為提升電網(wǎng)調(diào)節(jié)能力和自愈能力，以保障電力可靠供應(yīng)，需充分利用數(shù)字化技術(shù)和先進(jìn)信息通信技術(shù)，增強(qiáng)電網(wǎng)可控性和靈活性，有效消除新能源出力波動(dòng)的影響，確保波動(dòng)在用戶側(cè)零感知。
新疆吐魯番坐擁“兩大風(fēng)區(qū)”和全域太陽(yáng)能資源，資源稟賦優(yōu)異，目前新能源裝機(jī)占比64%。2022年3月，新疆出臺(tái)服務(wù)推進(jìn)大型風(fēng)電光伏基地建設(shè)的7條路徑，為規(guī)?；l(fā)展指明了方向，集中式風(fēng)電、光伏將大規(guī)模發(fā)展，經(jīng)濟(jì)利益驅(qū)動(dòng)下以自發(fā)自用為主的分布式光伏也會(huì)大批量建設(shè)，清潔能源裝機(jī)將成倍增長(zhǎng)。然而，大規(guī)模發(fā)展新能源勢(shì)必給電網(wǎng)帶來消納和調(diào)峰壓力，給電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來極大挑戰(zhàn)。
新型電力系統(tǒng)發(fā)展機(jī)遇
自“雙碳”目標(biāo)提出后，各級(jí)政府提出大規(guī)模發(fā)展新能源，督促能源行業(yè)綠色發(fā)展、節(jié)能減排；國(guó)家電網(wǎng)有限公司加快能源轉(zhuǎn)型，進(jìn)一步推進(jìn)電能替代，配合深入開展電力體制改革，提升電網(wǎng)的新能源消納水平和保供能力。
目前，地區(qū)電網(wǎng)電力保供主要以火電機(jī)組為支撐，而構(gòu)建新型電力系統(tǒng)明確了新能源的發(fā)展地位。新型電力系統(tǒng)概念的提出，為源端節(jié)能減排、新能源大規(guī)模發(fā)展?fàn)I造了良好的發(fā)展氛圍。吐魯番風(fēng)光資源豐富，適合風(fēng)電和光伏項(xiàng)目的發(fā)展，隨著新能源發(fā)電技術(shù)的不斷成熟，項(xiàng)目建設(shè)成本趨于下降，提高了企業(yè)大力發(fā)展新能源項(xiàng)目的積極性。
新型電力系統(tǒng)發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)
一是電量消納存在困難。吐魯番電網(wǎng)公網(wǎng)負(fù)荷較小，電源裝機(jī)容量大，新能源裝機(jī)占比高，是典型的送受端交替型電網(wǎng)。2021年吐魯番電網(wǎng)新能源發(fā)電量54億千瓦時(shí)，公網(wǎng)售電量?jī)H有56億千瓦時(shí)，新能源發(fā)電量已接近電網(wǎng)售電量，加之常規(guī)電源調(diào)峰需求，在新能源大發(fā)時(shí)本地電源出力遠(yuǎn)大于就地消納水平，后續(xù)新建規(guī)?；履茉错?xiàng)目將面臨嚴(yán)重的消納問題。二是電網(wǎng)安全運(yùn)行水平。隨著新能源大比例并網(wǎng)，系統(tǒng)出力的不確定性加大，在發(fā)電側(cè)已經(jīng)無法確保系統(tǒng)電力電量的平衡，在迎峰度冬等保供電時(shí)期電網(wǎng)面臨較大的安全穩(wěn)定運(yùn)行挑戰(zhàn)和保供壓力，電網(wǎng)面臨的系統(tǒng)穩(wěn)定、電力電量平衡問題將愈發(fā)凸顯。
電網(wǎng)應(yīng)對(duì)措施
作為供電企業(yè)應(yīng)該從“源—網(wǎng)—荷—儲(chǔ)”各環(huán)節(jié)加強(qiáng)防范措施，嚴(yán)格按照政府相關(guān)政策加快新能源產(chǎn)業(yè)和地區(qū)負(fù)荷協(xié)同發(fā)展，通過配套儲(chǔ)能設(shè)施平抑新能源出力波動(dòng)性，優(yōu)化新能源出力。及時(shí)對(duì)接政府部門，了解用戶需求，加快電網(wǎng)網(wǎng)架和新能源外送通道建設(shè)，確保相關(guān)項(xiàng)目建成后不產(chǎn)生棄電問題。為切實(shí)提升電網(wǎng)電力保供能力和服務(wù)水平，應(yīng)盡快構(gòu)建新型電力系統(tǒng)，助力“雙碳”目標(biāo)落地。
優(yōu)化電源結(jié)構(gòu)
吐魯番電網(wǎng)電源以火電、風(fēng)電和光伏為主，新能源裝機(jī)占比高達(dá)64%。吐魯番電網(wǎng)電力主要以火電為支撐，隨著規(guī)模化新能源的發(fā)展，電網(wǎng)新能源裝機(jī)將會(huì)進(jìn)一步加大，須堅(jiān)持“全局統(tǒng)籌、量率一體”的原則，竭力服務(wù)新能源發(fā)展。目前，吐魯番電網(wǎng)火電機(jī)組中自備電廠機(jī)組占78%。推進(jìn)大型風(fēng)電光伏基地建設(shè)指南中已明確，煤電可以通過自備機(jī)組轉(zhuǎn)公用電源、節(jié)能降耗和靈活性改造等措施實(shí)現(xiàn)挖潛改造。后期需按照自治區(qū)要求加快推動(dòng)相關(guān)政策落地，積極服務(wù)新能源企業(yè)在當(dāng)?shù)芈涞匕l(fā)展，提升電網(wǎng)新能源電量占比和消納水平。落實(shí)政府各項(xiàng)舉措，逐步優(yōu)化電源結(jié)構(gòu)。一是開展新能源可開發(fā)裕度分析并向政府匯報(bào)電網(wǎng)接入能力，合理布局新能源項(xiàng)目，提升現(xiàn)有新能源匯集場(chǎng)站利用率，減輕新能源送出工程投資壓力。二是加強(qiáng)涉網(wǎng)廠站指導(dǎo)，做好新增機(jī)組并網(wǎng)服務(wù)，確保各類電源應(yīng)并盡并、應(yīng)發(fā)盡發(fā)。三是進(jìn)一步對(duì)接相關(guān)發(fā)電企業(yè)，協(xié)調(diào)督促火電廠做好機(jī)組運(yùn)維、煤炭?jī)?chǔ)存等基礎(chǔ)工作，提升電力保供水平。四是與發(fā)電企業(yè)共同探討，加快推動(dòng)機(jī)組靈活性改造等工作，提升電網(wǎng)調(diào)峰、調(diào)頻能力，優(yōu)化電網(wǎng)調(diào)節(jié)水平。
補(bǔ)強(qiáng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)
吐魯番電網(wǎng)電源裝機(jī)規(guī)模大、負(fù)荷基數(shù)小，電網(wǎng)潮流受新能源影響較大，在新能源大發(fā)時(shí)，外送潮流超過200萬千瓦；在新能源少發(fā)時(shí)，下網(wǎng)負(fù)荷達(dá)到70萬千瓦。電網(wǎng)潮流與新能源出力相關(guān)性較大。為提升新能源消納水平，電網(wǎng)規(guī)劃部門需提前掌握地區(qū)電網(wǎng)新能源發(fā)展空間，在規(guī)劃編制時(shí)統(tǒng)籌考慮各類新能源接入后電網(wǎng)斷面的影響。電力調(diào)度等生產(chǎn)運(yùn)行部門加強(qiáng)電網(wǎng)運(yùn)行分析，著重加強(qiáng)新能源出力預(yù)測(cè)、電網(wǎng)潮流計(jì)算、穩(wěn)定性分析等工作，分析運(yùn)行短板及新能源輸送斷面卡脖子斷面等電網(wǎng)運(yùn)行薄弱環(huán)節(jié)。為提升電網(wǎng)電力保供水平和新能源健康有序發(fā)展，一是基于電力保供、新能源消納和片區(qū)網(wǎng)架需求等方面開展電網(wǎng)運(yùn)行專題分析，提出具體的解決措施和補(bǔ)強(qiáng)方案。二是根據(jù)重點(diǎn)工程項(xiàng)目收資情況，開展負(fù)荷預(yù)測(cè)、電力電量平衡等電力數(shù)據(jù)評(píng)估預(yù)測(cè)，并按收資數(shù)據(jù)開展各年電力供應(yīng)潮流校核分析。三是滾動(dòng)分析新能源運(yùn)行情況，對(duì)于新能源接納空間較弱的區(qū)域，結(jié)合片區(qū)新能源歷年發(fā)電量、棄風(fēng)棄光電量等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析服務(wù)于電網(wǎng)規(guī)劃、新能源布局。
強(qiáng)化負(fù)荷管控
隨著“電氣化吐魯番”加速實(shí)施、綠色發(fā)展理念持續(xù)深入，重大項(xiàng)目加快建設(shè)、電采暖等新型用能設(shè)施廣泛接入，電力將成為工農(nóng)業(yè)、商業(yè)、交通等領(lǐng)域重要的用能方式，電能替代和綜合能源服務(wù)的深度與廣度不斷拓展，新的用電需求將加速出現(xiàn)。為切實(shí)提升各類用戶的供電可靠性和用戶用能滿意度，需要加強(qiáng)各類負(fù)荷管理，充分發(fā)揮負(fù)荷側(cè)的調(diào)節(jié)能力。依托“云大物移智鏈”等技術(shù)，通過建立負(fù)荷類虛擬電廠等模式，強(qiáng)化源荷互動(dòng)管理，支撐系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力。對(duì)于地區(qū)電網(wǎng)強(qiáng)化負(fù)荷調(diào)節(jié)能力，主要從以下方面管控，一是超前分析研判電力供需形勢(shì)，組織開展重點(diǎn)工程清單更新，跟蹤各類重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目建設(shè)，開展用電需求收資，做好電力電量平衡。二是梳理地區(qū)負(fù)荷情況，建立可中斷負(fù)荷資源庫(kù)，編制負(fù)荷緊急控制方案，做好電網(wǎng)事故應(yīng)急預(yù)案編制，事故緊急狀態(tài)下，通過精準(zhǔn)快速切除負(fù)荷，滿足系統(tǒng)運(yùn)行需求。三是持續(xù)推進(jìn)電能替代工作，加快完成煤改電確戶工作，協(xié)調(diào)推動(dòng)煤改電配套電網(wǎng)工程有序建設(shè)，編制電能替代典型案例，加快推進(jìn)清潔能源進(jìn)校園等典型項(xiàng)目落地實(shí)施。四是按照自治區(qū)進(jìn)一步深化燃煤發(fā)電上網(wǎng)電價(jià)市場(chǎng)化改革方案調(diào)整工商業(yè)用戶峰谷分時(shí)段電價(jià)，實(shí)現(xiàn)用戶側(cè)錯(cuò)峰用電，盤活電網(wǎng)調(diào)節(jié)能力。
推動(dòng)配套項(xiàng)目落地
儲(chǔ)能是加快新型電力系統(tǒng)建設(shè)的基礎(chǔ)配套設(shè)施，新疆推進(jìn)大型風(fēng)電光伏基地建設(shè)指南中已指明，用戶可以自建或合建的方式建立大規(guī)模儲(chǔ)能電站，補(bǔ)強(qiáng)電網(wǎng)調(diào)峰資源。為支撐儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)健康有序發(fā)展，國(guó)家近期頒布了新型儲(chǔ)能建設(shè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)儲(chǔ)能設(shè)施與現(xiàn)行電力行業(yè)國(guó)標(biāo)、企標(biāo)等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的有效銜接，積極推進(jìn)各類儲(chǔ)能設(shè)施有效落地。應(yīng)加快推進(jìn)儲(chǔ)能系統(tǒng)的建設(shè)。一是引導(dǎo)新能源企業(yè)加快新型儲(chǔ)能資源建設(shè)，充分利用儲(chǔ)能設(shè)施對(duì)新能源出力“削峰填谷”，平抑新能源出力波動(dòng)性，合理減少“棄風(fēng)棄光”，提升系統(tǒng)調(diào)峰能力。二是督促用戶協(xié)同項(xiàng)目進(jìn)度，配套儲(chǔ)能項(xiàng)目與新能源項(xiàng)目同步建成，同步并網(wǎng)，提升電網(wǎng)調(diào)峰水平，分擔(dān)電網(wǎng)運(yùn)行壓力。三是加快推進(jìn)已納入“十四五”規(guī)劃的抽水蓄能電站前期工作，大力支持新型儲(chǔ)能設(shè)施建設(shè)，補(bǔ)強(qiáng)電網(wǎng)調(diào)峰資源，提高電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行水平，提高本地新能源消納能力，助推順利實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)。
結(jié)束語
為確保新型電力系統(tǒng)各項(xiàng)措施落地，必須強(qiáng)力推進(jìn)儲(chǔ)能等基礎(chǔ)設(shè)施的同步建設(shè)、同步投產(chǎn)，推進(jìn)源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化項(xiàng)目的建設(shè)進(jìn)度，提升新能源消納保障能力和利用小時(shí)數(shù)。在電網(wǎng)規(guī)劃階段需充分研究評(píng)估新能源、新型儲(chǔ)能發(fā)展趨勢(shì)，全面梳理電網(wǎng)企業(yè)經(jīng)營(yíng)情況和電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，摸清新能源接入裕度、電網(wǎng)再電氣化裕度等承載能力，不斷探索源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)調(diào)發(fā)展的典型實(shí)施路徑，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)與新能源開發(fā)協(xié)調(diào)發(fā)展。
