中國儲能網(wǎng)訊：當前，我國新能源裝機容量穩(wěn)居全球首位，在實現(xiàn)“雙碳”目標的背景下，隨著大規(guī)模新能源裝機并網(wǎng)，新能源消納再次成為熱點關(guān)注問題。政府機構(gòu)、學術(shù)界、工業(yè)界已經(jīng)針對未來的新能源消納問題開展了大量討論，形成了諸多洞見與實施方案，指導了我國新能源消納工作的高質(zhì)量開展，也啟發(fā)了電力科研工作者開展科技創(chuàng)新工作。
2024年是實施“十四五”規(guī)劃的關(guān)鍵一年，“深入推進生態(tài)文明建設(shè)和綠色低碳發(fā)展”是我國今年經(jīng)濟工作九項重點工作之一?！赌茉丛u論》雜志專訪深耕大電網(wǎng)安全穩(wěn)定分析控制領(lǐng)域的國家電網(wǎng)公司首席專家，南瑞集團首席專家、系統(tǒng)保護實驗室主任薛峰，他將從信息—物理—社會系統(tǒng)視角分析如何確定合理的新能源消納比例。
1.《能源評論》：《“十四五”可再生能源發(fā)展規(guī)劃》提到，可再生能源高質(zhì)量發(fā)展，既大規(guī)模開發(fā)、也高水平消納、更保障電力穩(wěn)定可靠供應(yīng)。請總體分析一下當前的新能源發(fā)展狀況，以及需要關(guān)注的重點問題。
答：目前，我國風電與太陽能發(fā)電裝機容量分別達到3.65億千瓦與3.93億千瓦，發(fā)電量占比穩(wěn)步提升至15%，發(fā)電側(cè)度電成本快速下降至無需補貼的平價新階段。與此同時，通過政府、電網(wǎng)公司、發(fā)電企業(yè)、科研機構(gòu)在技術(shù)、裝備、政策、機制等各方面的持續(xù)努力，曾制約新能源高質(zhì)量發(fā)展的新能源利用率問題已得到根本性緩解。2022年，全國風電平均利用率達到96.8%，全國平均光伏發(fā)電利用率達到98.3%。然而，從各省級區(qū)域新能源并網(wǎng)消納情況來看，部分新能源發(fā)電高占比地區(qū)仍然存在消納不足的問題。
為實現(xiàn)碳達峰碳中和目標，到2030年，風電、太陽能發(fā)電總裝機容量將達到12億千瓦以上，到2060年非化石能源消費比重達到80%以上。隨著新能源占比的逐漸提高，科學認識、分析與應(yīng)對新能源消納問題，對于如期實現(xiàn)我國碳達峰碳中和目標至關(guān)重要。
2.《能源評論》：根據(jù)《中國新能源發(fā)電分析報告2023》，我國新能源利用率已連續(xù)五年超過95%，對于這一數(shù)據(jù)，您認為有哪些需要重視的思考維度？
答：電力安全是國家安全和經(jīng)濟社會發(fā)展的“生命線”，“保供電、保安全”是電力系統(tǒng)的核心要務(wù)。新能源在提供大量清潔電力的同時，其發(fā)電出力天然的間歇性和隨機波動性，也為電力系統(tǒng)安全運行帶來一系列挑戰(zhàn)。受電力安全約束等因素影響，新能源消納存在極限。
配置更多靈活性調(diào)節(jié)資源、加強電網(wǎng)互聯(lián)、改進新能源出力與極端氣象的預(yù)測技術(shù)固然可以提升消納極限，但是即便在未來高比例新能源接入的條件下，其利用率也很難達到100%，新能源消納問題最終仍然要落實到技術(shù)可行性與經(jīng)濟代價上。當增加單位新能源消納量所需付出的代價大于其所能避免的棄電損失時，繼續(xù)提高新能源消納比例的做法就值得商榷。在新能源高占比條件下，這一理念的重要性將被提到前所未有的高度。
3.《能源評論》：可以采用何種研究方法來確定合理的新能源消納比例？
答：新能源消納問題的復(fù)雜性及其影響因素的時—空—物動態(tài)耦合，決定了僅依靠定性分析或者僅依靠因果和統(tǒng)計分析手段獲得少數(shù)斷面狀態(tài)，很難有效支撐決策。
南瑞集團2017年原創(chuàng)提出了能源的信息—物理—社會系統(tǒng)(CPSSE)框架，開創(chuàng)了研究跨領(lǐng)域多學科協(xié)調(diào)優(yōu)化問題的新范式。其主要思路是：建立涵蓋跨領(lǐng)域多尺度仿真模型，如融合電力電量平衡的運行規(guī)劃模型、基于因果關(guān)系和/或統(tǒng)計關(guān)系的投資規(guī)劃模型，以及真實參與者參與決策的混合仿真模型，設(shè)計并開展關(guān)鍵場景的混合交互仿真，提取多領(lǐng)域演化軌跡的量化知識，從統(tǒng)籌能源、電力、環(huán)境、經(jīng)濟社會發(fā)展的全局視角優(yōu)化決策。
相關(guān)研究成果已應(yīng)用于國家、企業(yè)、地區(qū)等層面的能源電力轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略決策、電力系統(tǒng)充裕性控制、電碳市場分析與協(xié)調(diào)監(jiān)管等領(lǐng)域，這為新能源消納比例的分析與決策提供了一種有效技術(shù)路徑。即便如此，我們還有很長的路要走。
4.《能源評論》：新能源消納問題是一個系統(tǒng)性問題，您認為確定合理的新能源消納比例還有哪些難題亟待研究？
答：從全局視角科學審定新能源消納比例這一問題，事關(guān)“雙碳”變革與新型電力系統(tǒng)建設(shè)的順利實現(xiàn)。當前，仍存在著許多理論和應(yīng)用的難題亟待創(chuàng)新突破，例如研究新能源消納與電力保供、低碳轉(zhuǎn)型、新能源投資者的經(jīng)營效益、全社會供電成本等因素之間復(fù)雜關(guān)系的量化分析方法；揭示新能源消納比例提升對電力系統(tǒng)規(guī)劃與運行產(chǎn)生負面效應(yīng)的機理；研究時空物協(xié)調(diào)的新能源消納比例自適應(yīng)優(yōu)化算法，并將其與現(xiàn)有的電力調(diào)度與控制體系相融合；剖析最優(yōu)新能源消納比例隨關(guān)鍵參數(shù)變化的機理；綜合考慮能源、電力、排放、氣象等多領(lǐng)域，源網(wǎng)荷儲等環(huán)節(jié)，年、季、月、日、時、分、秒等多時間尺度，國家、區(qū)域、省域等多空間尺度的復(fù)雜交互，在廣域信息不完備的情況下系統(tǒng)謀劃最優(yōu)的新能源發(fā)展規(guī)模及其實現(xiàn)路徑。未來，應(yīng)研究新能源消納相關(guān)利益主體間激勵相容的政策與市場機制，引導各利益主體站在主動支撐“雙碳”目標實現(xiàn)、能源安全保障及經(jīng)濟社會發(fā)展的高度看待新能源消納問題。
所有這些方面，都需要原創(chuàng)性、引領(lǐng)性甚至顛覆性的理論、技術(shù)、裝備與機制創(chuàng)新，既要解決迫在眉睫的問題，也要面向遠期發(fā)展目標，加強基礎(chǔ)性前瞻性研究，做好長期艱苦攻關(guān)的思想準備。
