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    新型电力系统怎么建?

    作者:中国储能网新闻中心 来源:新华社客户端 发布时间:2021-07-11 浏览:
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    随着高比例可再生能源分布式能源系统的广泛建设,以去中心化为特征的新型能源主体将成为电力市场的重要组成部分◇以省为主体的地方经济发展模式限制了省际间开展电力交易,不利于大规模新能源的跨省跨区消纳  ◇构建新型电力系统不是一味地增加可再生能源消费比重,如何实现我国经济、环保和安全的协同最优发展才是关键    

    文/王永利    

    构建以新能源为主体的新型电力系统,确立了新能源在未来电力系统中的主体地位,明确了能源电力系统实现“30·60”双碳目标的本质措施是控制和缩减化石能源消费量、增加可再生能源发电比例、提升能源利用与转化效率。    

    未来,随着我国新能源激励政策和电力体制改革的不断推进,能源电力系统的结构形态、运行控制方式及商业与管理模式,将发生根本性变革。  

    去中心化    

    当前,我国新能源正由补充型电源逐步向主力型电源发展。在以单一系统纵向延伸为主的传统能源发展模式上增加可再生能源发电比重进而实现双碳目标的方式,将不能满足能源革命战略在保障能源安全、提高能源效率和促进新能源消纳等方面的要求,因此亟需构建以新能源为主体的新型电力系统以实现能源电力行业的绿色转型。    

    构建以新能源为主体的新型电力系统,实质上是我国能源低碳转型过程中的重要一步。    

    新型电力系统的主要特点可以概括为清洁、低碳、安全、高效。    

    清洁低碳,即火电逐步转变为辅助电源,风、光、水等新能源将在能源电力系统中占据主导地位,能源电力系统将朝着清洁化方向发展;安全,即新型电力系统将采用更加智能化的方式实现电力系统的稳定运行,能源电力系统将朝着智能化方向发展;高效,即新型电力系统将采用综合化能源生产与消费模式,实现能源系统运行管理效率、能源转化与传输效率的提高,能源电力系统将朝着综合化方向发展。    

    未来,随着高比例可再生能源分布式能源系统的广泛建设,以去中心化为特征的新型能源主体将成为电力市场的重要组成部分。因此,随着信息通信技术和能源管理技术的进步,我国能源电力系统将朝着“清洁化、综合化、智能化、去中心化”方向发展。    

    清洁化是构建新型电力系统的核心要求。能源消费的清洁化是我国能源低碳转型的主要目的。在“30·60”双碳目标的要求下,我国可再生能源装机和消费比重将继续高速增长;新型电力系统的主力电源转变为可再生能源,将大大减少能源生产阶段的污染物排放。    

    综合化是保障能源供给与消费安全以及提高能源利用效率的主要方式。在电源侧,通过风、光、水、火、储等多类型电源间的协同互补,实现电力系统的稳定运行;在需求侧,利用冷、热、电、气异质能源之间的耦合关系,实现各类终端能源的互补替代和联动优化。    

    智能化是实现清洁、低碳、安全、高效的技术支撑。当前,区块链、大数据、云计算的快速发展,已经改变了传统能源系统的管理模式。随着新一轮技术革命兴起,能源电力系统与互联网技术及思维将会进一步深度融合,形成新一代智慧能源系统,以保障能源系统以安全高效的方式朝着清洁低碳方向发展。    

    去中心化是清洁化的体制机制保障。随着可再生能源的发展,以集中式和分布式可再生能源为主体的分布式能源系统将会广泛存在。未来将在体制机制层面推动“去中心化”的新模式、新业态发展,实现众多分布式能源系统的高度自治与协同运行,促进能源电力系统的整体平衡与局部平衡。  

    新的挑战    

    “3060”双碳目标的提出,为我国能源绿色低碳转型设置了新的方向和节点。新型电力系统的提出,指明了能源电力系统的碳减排发展之路,大力发展新能源成为建设清洁低碳、安全高效现代能源体系的有力抓手。然而,建设新型电力系统仍面临着巨大的压力和新的挑战。    

    一是电源侧新能源发电消纳形势严峻。    

    2020年,全国平均弃风率3%,但部分新能源富集区异地消纳的矛盾仍然突出——新疆弃风率10.3%,甘肃弃风率6.4%,蒙西弃风率7%。我国风光资源禀赋与电力负荷呈逆向分布关系,外送通道输电能力不足,导致可再生资源富集区能量外送受阻。以省为主体的地方经济发展模式限制了省际间开展电力交易,不利于大规模新能源的跨省跨区消纳。    

    二是电网侧系统安全运行问题突出。    

    近期,江苏、上海、浙江等地电力尖峰负荷屡创新高,京津唐电网冬季负荷峰谷差达到30%以上,给电网机组调峰带来了极大的压力。同时,未来10年我国年均新增风、光发电装机量不少于75GW,这将改变传统电力系统的电源结构,降低电力系统提供惯量和一次调频的能力,电力系统安全运行将受到影响。    

    三是配网侧运维管理压力巨大。    

    在“30·60”双碳目标的要求下,需求侧可再生资源也将大规???,传统电力负荷点变成“产销”结合点,电网并网接入点将激增,电网并网管理压力将剧增。另外,分布式能源系统的发展在一定程度上改变了传统电力负荷曲线,电网调度运维管理压力将变大。    

    四是用户侧单一供能风险加剧。    

    近年来,以季节性和区域性为特征的高峰供电紧张和气荒现象频发,传统能源供应方式供能可替代性和保障性差等问题日益凸显。同时,分布式电源装机的增加减弱了能源电力系统能源供应的弹性,加剧了电力系统安全运行的风险。以传统单一能源供应的方式难以满足用户对用能可靠性、安全性的要求。    

    五是电力市场及碳交易市场机制迫切需要完善。    

    当前,我国尚未建立有效的辅助服务市场、碳交易市场的交易规则,现货市场试点也出现了许多制度性问题,未形成中长期交易市场、现货市场、辅助服务市场、碳交易市场等相互补充协作的新型电力市场机制。  

    关键环节    

    减碳是一项系统工程,涉及到整个社会能源系统产业链的各个方面,需要统筹把握我国社会经济发展、环境?;ず湍茉窗踩龇矫?。构建新型电力系统不是一味地增加可再生能源消费比重,如何实现我国经济、环保和安全的协同最优发展才是关键。因此,推动新型电力系统建设,应从能源生产、能源传输、能源存储、能源消费等关键环节出发,采取广泛而有效的措施保障电力系统的稳步发展。    

    一是推进集中式和分布式可再生电源发展。    

    持续推进集中式可再生能源电站建设,大力开发风能、太阳能、生物质能等资源富集地区的可再生能源;结合各地资源禀赋情况,稳步推进分布式可再生能源建设,促进需求侧可再生能源自发自用、就地消纳;深入评估本地区各类可再生能源开发潜力及分布情况,有序推进各地区各类可再生资源的开发,推动可再生能源持续降低成本、扩大规模、优化布局、提质增效,实现高比例、高质量发展。    

    二是打造灵活友好型清洁能源传输网络。    

    新型电力系统中的电网将呈现出交直流远距离输电、区域电网互联、配电网与微电网互动的形态。一是要加强我国新型特高压/超高压直流输电系统建设,满足我国可再生能源接入及大规模电能传输的需要;二是要完善我国区域电网网架,增强区域电网的灵活性和兼容性,满足新能源发电的并网接入需求;三是要充分发挥电网大范围资源配置的平台作用和能力,实现各类发电资源充分共享和互为备用,实现发电侧与需求侧资源的联动优化。    

    三是推动需求侧灵活可控资源综合优化。    

    推动需求侧根据自身条件发展分布式光伏等,建立分布式可再生能源系统,促进需求侧能源资源的清洁化消费;提高用户侧的智能化水平和高载能负荷灵活性,以智能化、数字化为纽带,贯通用户、能源传输系统、能源供给系统的交互,建立用户与电力系统的互动反馈机制;以能源综合化利用为手段,引导挖掘多能互补协同与综合需求响应潜力,挖掘多元用能负荷转移、削减及异质能转换潜力,着力释放需求侧响应能力。    

    四是促进储能技术创新与产业化应用。    

    推动不同形式的储能技术创新,研发适用于满足可再生能源接入平抑波动、削峰填谷等功能的储能装置,推进储能技术在不同场景中的应用;推动不同形式的储能商业模式创新,借助不同形式储能装置的特点和试用场景,发挥储能在多网融合中的纽带作用,推动不同形式储能技术的产业化发展。    

    五是构建源网荷储协同的新能源消纳机制。    

    统筹电源侧、电网侧、负荷侧、储能侧的资源,完善水电、火电、储能与新能源发电之间的调度机制,促进不同电源之间以及源网荷储多个环节之间的协调优化,实现新能源开发利用规模与电力系统安全稳定运行要求相匹配;通过源网荷储一体化等途径,建立发电企业、电网企业、用户、储能与碳排放量之间的关系,实现各类市场主体碳减排与清洁能源责任共?;?。    

    六是建设有利于新能源消纳的电力市场机制。    

    推动新能源积极参与电力市场竞争,完善电价机制,建立公平的辅助服务市场以及合理的调峰调频利益分配机制,促进新能源与其他发电方式的共生、共赢;打通省级能源交易通道,促进可再生能源富集区能源外送;推动含高比例可再生能源的分布式能源系统为主体的电力现货市场交易模式,激发需求侧资源参与电力市场的活力;以碳减排为纽带,完善绿证交易市场机制,促进用户侧碳减排责任分?;?,形成灵活的碳交易模式。    

    七是建设综合能源系统推进能源互联网发展。    

    在需求侧、电源侧、电网侧广泛建设综合能源系统,推动区域范围内不同资源的广泛互联,增强能源电力系统运行的灵活性和兼容性;推动不同区域能源系统的互联互通,形成以发展新能源为目标,建设新型电力系统为手段,多种能源协同、供给与消费协同、集中式与分布式协同,不同行业、不同地区广泛参与的互惠共赢的能源系统生态圈。  

    四对关系    

    “十四五”是建设新型电力系统的攻坚期,要着力处理好全局规划与差异化发展之间的关系、新能源发电增长与传统电源之间的关系、电网安全运行与新能源并网管理与传输的关系、降低用能成本与新能源发电不经济的关系。    

    处理好全局规划与差异化发展之间的关系,一是要合理制定新型电力系统发展的远景目标和年度目标,统筹好长期规划与短期建设之间的关系;二是要结合国情制定全国清洁能源发展路径,因地制宜制定好各地区可再生能源发展路径,统筹好全国清洁能源发展与局部清洁能源发展之间的关系;三是要做好源、网、荷、储等不同领域的能源清洁规划,处理好能源电力系统整体规划与不同环节之间的协同关系。    

    新型电力系统与传统的电源结构存在较大的差异,构建以新能源为主体的新型电力系统,要考虑好新能源快速发展与传统发电方式之间的关系,明确未来电力系统中传统电源的定位和作用,建立合理的利益分配机制,促进新能源与传统电源的和谐发展。    

    构建以新能源为主体的新型电力系统将会改变传统电力系统的运行模式,跨区域的能源传输将更加频繁,新能源并网问题将更加突出。因此,构建新型电力系统要缓解新能源并网、电网安全运行的压力。    

    目前,风、光等新能源投资成本高是影响新能源电站投资的重要因素之一。处理好降低用能成本与新能源发电不经济的关系,一是要通过技术创新,降低风、光等新能源发电设备的生产制造成本;二是要通过管理创新,加强新能源与其他能源形式的协同管理,通过新能源清洁发电优势与其他电源发电的低成本优势结合,将用电费用与碳排放权相捆绑。(作者为华北电力大学能源互联网研究中心副主任、副教授)

    关键字:新型电力系统

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