摘要 “雙碳”目標(biāo)驅(qū)動(dòng)下，受端電網(wǎng)新能源大規(guī)模并網(wǎng)，加之外來(lái)電力比重加大，電力平衡難度增加，受端電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)清潔替代面臨多重困難。基于實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)，分析了新能源低出力特性及其與負(fù)荷的匹配特性，總結(jié)了高比例新能源電力系統(tǒng)面臨的關(guān)鍵問(wèn)題。在此基礎(chǔ)上，建立電力系統(tǒng)時(shí)序生產(chǎn)模擬模型，基于2030年預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)的標(biāo)幺化，設(shè)計(jì)2060年案例場(chǎng)景，量化分析典型受端省級(jí)電網(wǎng)的新能源、煤電和調(diào)節(jié)資源的配置問(wèn)題，以及不同新能源發(fā)展場(chǎng)景下實(shí)現(xiàn)清潔替代的方案，并提出相關(guān)措施和建議。
1 新能源出力特性分析
1.1 新能源低出力特性分析
隨著極端天氣頻發(fā)，新能源低出力特征顯著，其低出力特性分析將成為未來(lái)電力平衡分析和保供的基礎(chǔ)。
本文收集了國(guó)內(nèi)20個(gè)省級(jí)電網(wǎng)的2022年風(fēng)/光實(shí)際發(fā)電功率和負(fù)荷數(shù)據(jù)，并進(jìn)行歸一化處理，以此開展特性分析，結(jié)果如圖1所示。由圖1可知，風(fēng)電出力小于10%裝機(jī)的全年低出力時(shí)長(zhǎng)為154.25 h，單次持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)28.75 h、最短0.25 h；光伏出力小于10%裝機(jī)低出力時(shí)長(zhǎng)為2507.75 h，單次持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)16.75 h、最短0.25 h；風(fēng)、光總出力小于10%裝機(jī)容量的低出力時(shí)長(zhǎng)為1095 h，單次持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)17.5 h、最短0.25 h。
風(fēng)電全年小于5%裝機(jī)的低出力僅發(fā)生一次，持續(xù)時(shí)長(zhǎng)1.5 h；光伏小于5%裝機(jī)的低出力時(shí)長(zhǎng)2089.25 h，單次持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)15.75 h、最短0.25 h；風(fēng)、光總出力小于5%裝機(jī)的低出力時(shí)長(zhǎng)為30.25 h，單次持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)14.5 h、最短3.25 h。
考慮電力平衡范圍的影響，對(duì)比分析20個(gè)電網(wǎng)總加、5個(gè)電網(wǎng)總加以及1個(gè)電網(wǎng)的新能源低出力情況，結(jié)果如表1所示。由表1可知，隨著地域范圍的擴(kuò)大，新能源的低出力年累計(jì)時(shí)長(zhǎng)有所降低，單次最大持續(xù)時(shí)間也有所縮短，但20個(gè)省級(jí)電網(wǎng)大范圍總出力低于5%情況仍然存在。
1.2 新能源與負(fù)荷特性匹配分析
對(duì)20個(gè)電網(wǎng)總加的負(fù)荷歸一化數(shù)據(jù)開展分析，日負(fù)荷峰谷差率為10.6%~31.2%，平均峰谷差率20.8%。極高（低）負(fù)荷出現(xiàn)在冬夏用電高峰（節(jié)假日期間），年度最大負(fù)荷與最小負(fù)荷相差53%。
20個(gè)電網(wǎng)總加、5個(gè)電網(wǎng)總加以及1個(gè)電網(wǎng)的日負(fù)荷特性、尖峰負(fù)荷對(duì)比情況如表2、表3所示。分析可知：日負(fù)荷峰谷差率普遍較大，靈活調(diào)節(jié)能力需求大；年負(fù)荷峰谷差率更大，但尖峰負(fù)荷持續(xù)時(shí)間較短，超過(guò)年最大負(fù)荷95%的時(shí)間不到2%。
通過(guò)1.1和1.2節(jié)分析可得到以下結(jié)論，為后續(xù)新能源發(fā)展場(chǎng)景的生產(chǎn)模擬提供基礎(chǔ)。
1）對(duì)于風(fēng)電來(lái)說(shuō)，在不同地域范圍內(nèi)，持續(xù)低出力時(shí)長(zhǎng)均較長(zhǎng)，盡管擴(kuò)大電網(wǎng)范圍可緩解低出力，但仍會(huì)出現(xiàn)較長(zhǎng)時(shí)間的極低出力場(chǎng)景；對(duì)于光伏發(fā)電來(lái)說(shuō)，大范圍內(nèi)單次持續(xù)10%裝機(jī)以下低出力時(shí)長(zhǎng)為7~18.5 h，夜間光伏完全不發(fā)電，需要常規(guī)電源等非新能源機(jī)組實(shí)現(xiàn)功率平衡。新能源低出力導(dǎo)致的供電短缺問(wèn)題若全部用儲(chǔ)能來(lái)解決，其容量規(guī)模需求將非常大。2）全年來(lái)看，極高負(fù)荷出現(xiàn)在冬、夏用電高峰期，與高比例新能源低出力季節(jié)重疊，未來(lái)電力保供壓力巨大。3）尖峰負(fù)荷持續(xù)時(shí)間較短，負(fù)荷側(cè)參與調(diào)峰可減少備用電源需求，降低系統(tǒng)總成本。
2 基于時(shí)序生產(chǎn)模擬的新能源發(fā)展場(chǎng)景優(yōu)化模型
本章建立了計(jì)及碳排放約束的新能源電力系統(tǒng)時(shí)序生產(chǎn)模擬模型，量化分析了高比例新能源系統(tǒng)電力平衡問(wèn)題。模型將系統(tǒng)負(fù)荷、新能源發(fā)電出力看作隨時(shí)間變化的序列，計(jì)及電網(wǎng)運(yùn)行方式時(shí)序變化特性，在給定的電力系統(tǒng)運(yùn)行邊界條件下，優(yōu)化新能源與調(diào)節(jié)資源容量配置，并時(shí)序模擬各類電源運(yùn)行和新能源消納狀況。
2.1 優(yōu)化目標(biāo)
考慮到中國(guó)電力清潔轉(zhuǎn)型要求，時(shí)序生產(chǎn)模擬模型的優(yōu)化目標(biāo)為電力系統(tǒng)碳排放量最小，其目標(biāo)函數(shù)為
式中：N為系統(tǒng)所包含的聚合電網(wǎng)總數(shù)；T為調(diào)度總時(shí)段數(shù)；Pw(t,n)、Ppv(t,n)、HP(t,n)、TP(t,n)分別為聚合電網(wǎng)n在時(shí)段t的風(fēng)電、光伏發(fā)電、水電、抽蓄/電化學(xué)儲(chǔ)能電站發(fā)電出力，為優(yōu)化變量；J為系統(tǒng)所包含火電機(jī)組類別總數(shù)；Pj(t,n)為聚合電網(wǎng)n在時(shí)段t的j類火電出力；Po(t,n)為聚合電網(wǎng)n在時(shí)段t的其他電源發(fā)電出力，如核電、生物質(zhì)發(fā)電、地?zé)岚l(fā)電、潮汐發(fā)電等；Kw、Kpv、Khp、Ktp、Ko、Kj分別為風(fēng)電、光伏、水電、抽蓄/電化學(xué)儲(chǔ)能電站、其他電源和第j類火電電源的碳排放系數(shù)。
2.2 約束條件
3 算例分析
碳中和場(chǎng)景下，預(yù)計(jì)中國(guó)清潔電量占比將達(dá)到80%~90%?？紤]到遠(yuǎn)期源、網(wǎng)、荷具有較大不確定性，本文提出一種電力系統(tǒng)電力電量平衡標(biāo)幺化的分析方法。以最大負(fù)荷作為功率基準(zhǔn)值，對(duì)其他網(wǎng)源荷數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)幺化處理，分析不同清潔電量占比場(chǎng)景下電力系統(tǒng)的靈活性需求與常規(guī)電源容量需求?；?030年預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)2060年標(biāo)幺化案例場(chǎng)景，基于隨機(jī)生成的多組風(fēng)/光出力時(shí)間序列樣本，通過(guò)大量時(shí)序生產(chǎn)模擬測(cè)算極高比例新能源場(chǎng)景下的新能源利用率及度電碳排放；在此基礎(chǔ)上，研究同時(shí)滿足確保電力可靠供應(yīng)、非化石能源占比要求及合理?xiàng)夒娝较碌撵`活調(diào)節(jié)資源容量配置問(wèn)題。
3.1 情景設(shè)計(jì)原則
基于2030年源網(wǎng)荷標(biāo)幺化數(shù)據(jù)，構(gòu)建2060年新能源發(fā)展場(chǎng)景，設(shè)定風(fēng)光裝機(jī)規(guī)模以標(biāo)幺值0.5為步長(zhǎng)、儲(chǔ)能電站規(guī)模以標(biāo)幺值0.25為步長(zhǎng)進(jìn)行案例測(cè)算，分析各場(chǎng)景非化石能源電量占比、新能源消納情況以及度電碳排放強(qiáng)度。其他須遵循的原則如下。
1）為保證含極高比例新能源的新型電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，保留一部分煤電托底保供，即降低煤電裝機(jī)占比至一定值，而氣電機(jī)組作為靈活調(diào)節(jié)電源，比例保持不變。2）采取不斷增加風(fēng)光裝機(jī)容量，直至非化石能源電量占比達(dá)80%~90%的方式分析。3）為提升系統(tǒng)靈活調(diào)節(jié)能力，參考第1章新能源出力特性分析結(jié)論，配置靈活調(diào)節(jié)資源，在抽水蓄能規(guī)劃的基礎(chǔ)上以電化學(xué)儲(chǔ)能和可調(diào)節(jié)負(fù)荷為主。4）考慮到風(fēng)光企業(yè)的投資意愿，為保障新能源場(chǎng)站內(nèi)部收益，新能源利用率下限設(shè)置為70%。5）燃煤、燃油、燃?xì)鈾C(jī)組考慮不同的碳排放系數(shù)，同時(shí)考慮到小機(jī)組、自備機(jī)組等，標(biāo)準(zhǔn)煤耗按340 g/(kW·h)考慮。
3.2 計(jì)算邊界條件
1）電源結(jié)構(gòu)。以某受端省級(jí)電網(wǎng)為例開展研究，2030年電源結(jié)構(gòu)情況如表4所示。
①火電。為保障受端電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，火電標(biāo)幺值取為0.5。其中，考慮到氣電碳排放強(qiáng)度將低于煤電，且更具靈活性，2060年場(chǎng)景中氣電標(biāo)幺值保持0.15不變，煤電降至0.35。此外，考慮到電力保供及煤電啟停限制，設(shè)置煤電機(jī)組最小開機(jī)容量標(biāo)幺值為0.08，最小技術(shù)出力為30%額定容量。
②水電。水電發(fā)展受地區(qū)資源量制約，2060年水電標(biāo)幺值為0.04。目前中國(guó)水電機(jī)組年平均利用小時(shí)數(shù)已達(dá)3827 h，考慮到水電的清潔性，2060年水電機(jī)組設(shè)置年利用小時(shí)數(shù)不低于3500 h。
③風(fēng)電和太陽(yáng)能發(fā)電。分別設(shè)置風(fēng)電和太陽(yáng)能以1∶5、1∶3的比例發(fā)展，風(fēng)光資源考慮常年水平，風(fēng)光資源小時(shí)數(shù)分別為2100 h、1000 h?；诘?章的數(shù)據(jù)特征，采用隨機(jī)模擬的方法生成風(fēng)電和光伏發(fā)電8760 h理論出力序列。
④核電。核電發(fā)展受地理選址和公眾接受度影響，2060年核電標(biāo)幺值保持為0.08。
⑤生物質(zhì)發(fā)電及其他。生物質(zhì)發(fā)電受燃料資源的限制，2060年生物質(zhì)及其他電源標(biāo)幺值為0.04。生物質(zhì)電源設(shè)置年利用小時(shí)數(shù)不低于5000 h。
⑥儲(chǔ)能電站。考慮到資源地理分布和開發(fā)潛力的限制，2060年抽蓄裝機(jī)標(biāo)幺值保持為0.075；設(shè)置電化學(xué)儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)包含2 h和4 h場(chǎng)景，裝機(jī)標(biāo)幺值分0.25、0.5和1場(chǎng)景。
2）負(fù)荷需求?？紤]到宏觀經(jīng)濟(jì)不確定性等因素影響，基于2030年小時(shí)級(jí)負(fù)荷預(yù)測(cè)曲線構(gòu)造2060年負(fù)荷需求曲線序列。此外，考慮到需求側(cè)響應(yīng)技術(shù)的發(fā)展，設(shè)置最高負(fù)荷約10%的負(fù)荷具備日內(nèi)轉(zhuǎn)移能力。
3）輸電通道。2030年該受端電網(wǎng)外來(lái)電量占比約22%，2060年保持該比例不變。聯(lián)絡(luò)線輸送電力均為清潔電力，不考慮外來(lái)電對(duì)受端電網(wǎng)總碳排放的影響。
3.3 仿真結(jié)果分析
基于上述邊界條件和模型，開展該受端電網(wǎng)2060年電力平衡仿真分析，考慮風(fēng)光發(fā)展占比及靈活調(diào)節(jié)資源類型，設(shè)置新能源與儲(chǔ)能聯(lián)合優(yōu)化、新能源儲(chǔ)能與可調(diào)負(fù)荷聯(lián)合優(yōu)化2種方式，分析該受端電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)清潔替代的合理方案。
3.3.1 新能源與儲(chǔ)能聯(lián)合優(yōu)化
首先，以清潔電量需求為目標(biāo)，不考慮儲(chǔ)能配置，研究新能源裝機(jī)容量需求；進(jìn)一步考慮電力系統(tǒng)保供、消納和清潔因素，增加儲(chǔ)能配置，并分析其作用成效。表5展示了不同新能源和儲(chǔ)能配置下清潔替代、新能源消納和碳排放結(jié)果。
由表5可知，若風(fēng)光發(fā)展配比為1∶5，在不配置儲(chǔ)能的情況下，當(dāng)新能源裝機(jī)達(dá)到4 p.u.時(shí)，系統(tǒng)才能滿足電力電量平衡要求；新能源裝機(jī)為4、5 p.u.時(shí)，非化石電量占比分別為83.1%、84.8%，新能源利用率分別為52%、49%，度電碳排放分別為0.125、0.113 kg/(kW·h)。在配置1 p.u.×2 h儲(chǔ)能后，新能源裝機(jī)為4、5 p.u.的非化石電量占比分別為89.4%、91.8%，較不配置儲(chǔ)能時(shí)分別提升了6.3和7.0個(gè)百分點(diǎn)；此時(shí)新能源利用率分別為69.5%、57.6%，較不配置儲(chǔ)能時(shí)分別提升了17.5和8.6個(gè)百分點(diǎn)；度電碳排放分別為0.084、0.067 kg/(kW·h)，較不配置儲(chǔ)能時(shí)分別減少了33%、41%。因此，通過(guò)配置儲(chǔ)能可“增發(fā)減棄”，有效回收新能源棄電，提升清潔電量占比，降低度電碳排放，從而減少新能源裝機(jī)總規(guī)模的需求，并且新能源裝機(jī)規(guī)模越大，儲(chǔ)能對(duì)實(shí)現(xiàn)清潔替代的促進(jìn)作用越顯著。
3.3.2 新能源、儲(chǔ)能與可調(diào)負(fù)荷聯(lián)合優(yōu)化
由3.3.1節(jié)可知，即使儲(chǔ)能配置容量與最大負(fù)荷相當(dāng)，新能源利用率仍然達(dá)不到70%的投資臨界值；由表2、表3可知，省級(jí)電網(wǎng)日負(fù)荷峰谷差率最大可達(dá)39.5%、年負(fù)荷峰谷差率達(dá)65.7%，但全年超過(guò)90%最大負(fù)荷的持續(xù)時(shí)間僅占3.3%，超過(guò)95%最大負(fù)荷的持續(xù)時(shí)間不足1%。因此本節(jié)在3.3.1節(jié)基礎(chǔ)上，增加可調(diào)節(jié)負(fù)荷手段，在負(fù)荷側(cè)進(jìn)一步“削峰填谷”，并分析其作用成效。圖2~4分別為增加10%最大負(fù)荷的可調(diào)潛力，不同儲(chǔ)能規(guī)模、不同儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)情況下，各新能源發(fā)展場(chǎng)景的清潔替代、新能源消納和碳排放結(jié)果。
由圖2~4可以看出，隨著新能源裝機(jī)規(guī)模的增加，非化石能源發(fā)電量占比穩(wěn)步攀升，新能源利用率與度電碳排放強(qiáng)度持續(xù)下降；非化石電量占比與新能源利用率兩者呈現(xiàn)“蹺蹺板”關(guān)系，且曲線越接近高電量占比、高利用率、低碳排放，變化速率越緩，即發(fā)展相同規(guī)模的新能源裝機(jī)帶來(lái)的成效相對(duì)越差。新能源裝機(jī)規(guī)模一定時(shí)，儲(chǔ)能裝機(jī)越大、儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)越長(zhǎng)，其促進(jìn)新能源消納和提升系統(tǒng)清潔效益效果越明顯，且新能源裝機(jī)為3.5~4.5 p.u.時(shí)成效尤其顯著，須進(jìn)一步考慮經(jīng)濟(jì)效益，優(yōu)化儲(chǔ)能配置方案。
基于上述研究，分別以清潔電量占比超80%、新能源利用率不低于70%、度電碳排放達(dá)0.068 kg/(kW·h)為標(biāo)準(zhǔn)，擇優(yōu)選取碳中和場(chǎng)景下的新能源與靈活調(diào)節(jié)資源配置方案，得到表6的10個(gè)方案。方案1、方案6為新能源與儲(chǔ)能聯(lián)合優(yōu)化結(jié)果，方案2~5、7~10為新能源、儲(chǔ)能與可調(diào)負(fù)荷聯(lián)合優(yōu)化結(jié)果。表6中，全系統(tǒng)成本包括規(guī)劃電源的投資成本、調(diào)節(jié)資源的投資成本以及火電機(jī)組的運(yùn)行成本。
對(duì)比方案2、1以及方案7、6可知，未增加負(fù)荷側(cè)參與調(diào)峰時(shí)，新能源裝機(jī)達(dá)4~5 p.u.才可滿足目標(biāo)清潔電量需求，增加負(fù)荷側(cè)參與調(diào)峰后，系統(tǒng)靈活性得以提升，進(jìn)一步促進(jìn)新能源消納、提升清潔電量占比、降低碳排放強(qiáng)度，較不配置可調(diào)負(fù)荷時(shí)清潔電量占比、新能源利用率分別提升0.6、1.0個(gè)百分點(diǎn)，全社會(huì)成本基本持平。
對(duì)比方案10、8可知，多裝新能源須多配儲(chǔ)能、少裝新能源須少配儲(chǔ)能，兩者利用率相差超5個(gè)百分點(diǎn)，成本相差28%，提升清潔電量占比需要付出一定的消納代價(jià)和經(jīng)濟(jì)代價(jià)。進(jìn)一步對(duì)比方案4、3可知，合理配置新能源和儲(chǔ)能，可在節(jié)約成本的情況下，高消納水平實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)，碳排放強(qiáng)度也有所降低。
對(duì)比方案5、2，方案9、7以及不同儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)的優(yōu)化結(jié)果曲線可知，儲(chǔ)能裝機(jī)相同情況下，4 h儲(chǔ)能曲線走勢(shì)普遍優(yōu)于2 h儲(chǔ)能曲線，“增發(fā)減棄”作用更顯著，可在考慮成本的情況下，酌情選擇新能源消納較好方案。
綜合考慮環(huán)境效益、新能源消納以及經(jīng)濟(jì)效益等因素，該受端電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)90%非化石電量的最佳推薦方案為方案3和8。
3.3.3 新能源低出力敏感性分析
目前新能源出力存在低于5%的情況，若采用技術(shù)手段，將風(fēng)光出力最低值分別提升至5%、10%，此時(shí)實(shí)現(xiàn)碳中和的最佳方案與方案3、8對(duì)比，結(jié)果如表7所示。若風(fēng)光發(fā)展比例為1∶5，配合1 p.u.的4 h儲(chǔ)能，當(dāng)新能源最低出力由1%提升至5%，新能源裝機(jī)由3.5 p.u.降為3 p.u.即可滿足碳中和條件，全系統(tǒng)成本可減少10%（對(duì)比方案11、3）；新能源最低出力進(jìn)一步提升至10%，則新能源裝機(jī)進(jìn)一步降至2.5 p.u.即可達(dá)目標(biāo)，全系統(tǒng)成本可減少20%（對(duì)比方案13、3）。由此可知，提升新能源最低出力可一定程度上增加新能源利用小時(shí)數(shù)、減少新能源裝機(jī)發(fā)展需求，實(shí)現(xiàn)更小新能源裝機(jī)規(guī)模下的電力系統(tǒng)碳中和。
3.4 措施分析
未來(lái)新型電力系統(tǒng)中，新能源占比極高，建議受端電網(wǎng)從以下幾方面保障電力供應(yīng)和清潔能源合理利用。
1）積極拓展儲(chǔ)能應(yīng)用場(chǎng)景，規(guī)?；?、科學(xué)化發(fā)展布局儲(chǔ)能。在火電裝機(jī)保持不變的條件下，合理配置儲(chǔ)能與新能源，可在實(shí)現(xiàn)電量占比的同時(shí)，滿足發(fā)電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。隨著儲(chǔ)能技術(shù)的不斷創(chuàng)新和進(jìn)步，安全性不斷提升，也將迎來(lái)更為廣闊的市場(chǎng)前景。儲(chǔ)能作為未來(lái)靈活調(diào)節(jié)的主體資源，將在回收新能源棄電和保障電力供應(yīng)兩方面同時(shí)發(fā)揮作用，建議積極發(fā)展新型儲(chǔ)能，加大儲(chǔ)能系統(tǒng)的應(yīng)用，盡快完善價(jià)格機(jī)制，為構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)提供堅(jiān)強(qiáng)支撐。
2）完善需求側(cè)響應(yīng)價(jià)格機(jī)制，推進(jìn)需求側(cè)資源參與電力市場(chǎng)常態(tài)化運(yùn)行。在新能源裝機(jī)和儲(chǔ)能裝機(jī)增長(zhǎng)趨于飽和的情況下，可通過(guò)發(fā)揮負(fù)荷側(cè)靈活性，有效強(qiáng)化新能源消納保障，結(jié)合經(jīng)濟(jì)效益合理評(píng)估可調(diào)負(fù)荷配置方案。未來(lái)可加快負(fù)荷資源聚合，不斷探索需求響應(yīng)、負(fù)荷互動(dòng)的市場(chǎng)化運(yùn)營(yíng)模式。此外，中國(guó)電力供需偏緊導(dǎo)致夏季拉閘限電事件時(shí)有發(fā)生，應(yīng)重視負(fù)荷側(cè)管理在電網(wǎng)安全運(yùn)行、供用電持續(xù)平穩(wěn)等方面的作用。
3）優(yōu)化技術(shù)創(chuàng)新，提升新能源最低出力。推進(jìn)高效太陽(yáng)能電池、風(fēng)力發(fā)電機(jī)、生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化等技術(shù)研發(fā)，如實(shí)現(xiàn)低風(fēng)速發(fā)電，提高能源轉(zhuǎn)換效率；優(yōu)化能源系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行，減少電網(wǎng)輸配電系統(tǒng)能源損耗，提高能源利用效率；綜合利用風(fēng)光互補(bǔ)特性混合發(fā)電，提高新能源出力的穩(wěn)定性和可靠性；按需在源側(cè)配置儲(chǔ)能，新能源大發(fā)時(shí)段回收棄電，新能源小發(fā)時(shí)段提供電力供應(yīng)保障，從而提升新能源最低出力。
4 結(jié)論
隨著新能源大規(guī)模高比例接入電網(wǎng)，受端電網(wǎng)面臨本地新能源出力隨機(jī)波動(dòng)大、電力平衡難度大等巨大挑戰(zhàn)。本文建立了考慮碳排放約束的高比例新能源電力系統(tǒng)時(shí)序生產(chǎn)模擬模型，運(yùn)用標(biāo)幺化理念，分析不同新能源發(fā)展場(chǎng)景下，新能源和調(diào)節(jié)資源的配置原則與運(yùn)行模式，以適應(yīng)實(shí)現(xiàn)碳中和路徑的新格局。
結(jié)果表明，新能源作為未來(lái)的主力電源，可信容量較低，需要火電、儲(chǔ)能等多種能源聯(lián)合互補(bǔ)作為電力保供支撐。為實(shí)現(xiàn)碳中和，當(dāng)受端電網(wǎng)保留最大負(fù)荷50%的煤電和氣電裝機(jī)來(lái)保供，若預(yù)期清潔電量占比80%~90%，此時(shí)新能源總裝機(jī)需要至少達(dá)到最大負(fù)荷的3.5倍以上，且為了滿足新能源消納和電力保供需求，風(fēng)光比例1∶5場(chǎng)景下4 h級(jí)儲(chǔ)能裝機(jī)須達(dá)到最大負(fù)荷的1倍（風(fēng)光比例1∶3場(chǎng)景下儲(chǔ)能降至0.5倍），可調(diào)負(fù)荷容量需達(dá)最大負(fù)荷的10%。
為了保障高比例新能源系統(tǒng)的電力供應(yīng)，在電網(wǎng)規(guī)劃中，應(yīng)進(jìn)一步優(yōu)化儲(chǔ)能配置，通過(guò)儲(chǔ)能平滑負(fù)荷峰谷差，通過(guò)源網(wǎng)荷儲(chǔ)匹配保障電力供需平衡；同時(shí)，應(yīng)升級(jí)負(fù)荷側(cè)管理，為電力系統(tǒng)提供豐富的調(diào)節(jié)資源，有效促進(jìn)新能源消納；還可通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新和源側(cè)配儲(chǔ)等手段提升新能源最低出力，增強(qiáng)電力供應(yīng)保障。
注：本文內(nèi)容呈現(xiàn)略有調(diào)整，如需要請(qǐng)查看原文。
