能源是人類文明進步的基礎和動力,攸關國計民生和國家安全,關系人類生存和發展。
黨的十八大以來,以習近平同志為核心的黨中央高度重視能源電力工作,習近平總書記多次發表重要講話、作出重要指示,創造性提出“四個革命、一個合作”能源安全新戰略,要求加快規劃建設新型能源體系、構建新型電力系統。
今年7月11日,習近平總書記在中央全面深化改革委員會第二次會議上,強調要深化電力體制改革,加快構建清潔低碳、安全充裕、經濟高效、供需協同、靈活智能的新型電力系統。習近平總書記的系列重要論述,指引能源電力發展方向更加清晰,為構建新型電力系統提供了根本遵循。
國家電網有限公司黨組高度重視新型電力系統建設,積極開展理論研究和實踐探索,陸續發布了《碳達峰、碳中和行動方案》《構建新型電力系統行動方案》等重要文件,明確了新型電力系統建設重點任務。近期,《新型電力系統與新型能源體系》專著出版,該書闡述了以新型電力系統推進建設新型能源體系的“五化”路徑,回答了新型電力系統“是什么”“怎么建”等問題,為構建新型電力系統提供了方法路徑。
國網江蘇電力作為駐蘇電力央企,深入貫徹“四個革命、一個合作”能源安全新戰略,認真落實國網黨組決策部署,積極應對江蘇電力發展面臨的重大挑戰,主動探索安全、綠色、經濟高效“綜合最優”的能源電力高質量發展之路,希望能為能源行業提供可推廣可復制的電網發展方案,也能更加有力地支撐江蘇在推進中國式現代化中走在前、做示范。
明確轉型思路
主動應對電網運行“五大挑戰”
作為典型受端電網,江蘇電網需要適應新型電力系統發展過程中能源結構和能源消費模式的深刻調整,應對海量新能源和多元負荷接入后,電網運行各層面面臨的重大挑戰。
一是安全穩定運行的挑戰。隨著高比例新能源、高比例電力電子設備加速發展和推廣應用,電力系統低慣量、低阻尼、弱電壓支撐等特征明顯,電網故障形態及連鎖反應路徑更加復雜,故障特性難以預測,電網安全穩定問題風險增加。2023年8月15日,巴西發生因500千伏線路誤動作引發的停電事故,致使該國1/3用戶停電,事故擴大原因就包括大量集中式風電脫網引發的負荷損失,也在一定程度上反映了新能源高滲透率下保持電網安全運行的難點。
二是長期緊平衡的保供挑戰。江蘇經濟穩中向好,用電需求始終保持增長態勢,預計到2030年還有4400萬千瓦增量負荷空間。但省內常規電源和區外來電落地仍存在不確定性,新能源尚未形成可靠替代能力,疊加負荷增長超預期的可能性,電力平衡將存在一定電力缺口。
三是大規模集中式新能源消納挑戰。新能源波動性加劇了電網平衡壓力,江蘇省內新能源發展迅速,截至2023年9月底,省內新能源裝機6073萬千瓦、占電源總裝機的35%。但省內常規調峰手段基本用盡,30萬千瓦以上燃煤機組平均調峰深度已達到33%,天然氣受氣價影響難以充分參與調峰。預計到2030年,江蘇省內集中式新能源裝機將超過6000萬千瓦,遠景超過1億千瓦,隨著省內新能源占比的持續提高,調節資源規?赡軙萍s消納水平。
四是海量分布式新能源與多元負荷接入挑戰。當前,江蘇省內分布式光伏呈現超預期發展趨勢,截至2023年9月底,省內分布式光伏裝機達到2394萬千瓦,今年月均增量超過93萬千瓦。按此增速,預計年內分布式光伏超過2650萬千瓦、提前實現“十四五”規劃目標,預計2030年分布式光伏超過7500萬千瓦。同時江蘇省內電動汽車增長迅速,省內電動汽車保有量超過150萬輛,最大充電負荷超過120萬千瓦,2030年更是可能達到800萬千瓦規模。分布式光伏和多元負荷的快速發展,對配電網承載力和適應性提出了更高要求。
五是能源成本疏導的挑戰。風光等新能源的發展加大了轉動慣量、調峰調頻等調節資源投入,推高了電力供應整體成本,但相關調用成本的疏導機制還不健全。從國際市場運營情況來看,電力市場頻繁出現新能源零電價、負電價情形,側面反映了新能源調節壓力。而國內統一電力市場仍在建設階段,需要探索符合國情的調節資源等成本疏導機制。
面對上述挑戰,國網江蘇電力在長期實踐的基礎上,按照“政府主導、企業實施、社會共建”的發展思路,探索出了一套新型電力系統建設路徑,即緊扣“主干網”“配電網”“兩個戰場”,圍繞“大規模區外受電能力提升和省內集中式新能源消納”“支持海量分布式新能源發展和多元負荷友好互動”“兩條主線”,研究構建新型能源體系的“六個關鍵”問題,攻關堅強韌性主干網的“五個重點”,推動現代智慧配電網取得“五個突破”,全力打造“五個示范”,高標準構建新型電力系統。
其中,主干網作為電力資源傳輸配置的主體,重點解決保供應、保消納、保安全的難題。配電網作為技術、管理、商業模式創新的集聚地,將運用主配微協同的理念,匯聚海量分散的配電網資源調節互動,共同支撐全網供需平衡,實現源網荷儲協同高效運行。
研究探索先行
攻關電網轉型“六個關鍵”問題
高標準構建江蘇新型電力系統,離不開新型能源體系的方向引領。國網江蘇電力主動開展新型能源體系的前瞻性研究,積極與政府溝通匯報,支撐政府確定與經濟社會發展相適配的能源電力發展目標,更好地指導電網轉型。
一是配合開展當地“雙碳”目標路徑研究。統籌產業發展和能源轉型需求,確定地區減碳發展的總體目標和步驟安排,進而指導能源轉型和電網發展。在研究過程中,既要避免減碳目標設置過低,影響能源轉型進度;又要避免減碳目標設置過高,造成能源供應成本過快上升,超出企業承載能力。
二是配合開展平衡原則研究。在“雙碳”目標路徑的基礎上,聚焦地區能源稟賦和發展預期,評估選擇合理的平衡原則。例如對江蘇等受端電網,推動平衡方式向保有合理裕度轉變,更好地平衡省內機組發電效率與電力充裕供應的關系。
三是配合開展未來需求研究。在確定平衡原則后,深化開展分行業、分區域的用能需求研究。結合地區產業發展和能源消費升級進程,明確用能需求的規模和特征,支撐能源供給體系超前發展、精準布局。
四是配合開展供給結構研究。在確定電力需求的前提下,以需定供,適應性優化能源供給結構。確定省內外電源構成,科學安排區外來電規模、區外清潔電力需求。細化省內電源布局,指導省內集中式、分布式新能源及常規電源高效開發利用。
五是配合開展調節資源研究。在優化供給結構過程中,同步開展調節資源布局研究,明確火電靈活性改造、各類儲能建設、需求側響應等配置目標。同時攻關虛擬同步機等技術,引導電力電子設備參與調頻、慣量支撐,保障“雙高”電網安全穩定運行。
六是配合開展政策機制研究。建設新型能源體系和新型電力系統離不開政策機制的保障。針對新型儲能、虛擬電廠市場化發展需求,推動政府出臺政策支持市場先期培育,持續完善機制促進市場后續發展,構建有為政府、有效市場協同保障的能源市場體系。
新型能源體系的“六個關鍵”問題研究是一個有機整體,為地區能源發展指明目標、明晰邊界。國網江蘇電力聯合權威研究機構、知名高校,共同研究攻關適用于江蘇的方案,并在能源供需、調節資源配置上取得了初步成果。后續將持續與政府部門對接,爭取將相關成果轉化為指導行業發展的規劃方案。
聚焦能力提升
主干網建設錨定“五個重點”
國網江蘇電力圍繞主干網這個新型電力系統建設的主戰場,以滿足集中式新能源消納需求為出發點,全面提升主干網承載力。
重點提高區外受電能力。加強送受端電網溝通協調,推進第五回、第六回特高壓直流落地,明確送端配套電源,優化受端落地方案,實現省間電力資源跨區互濟。
重點支撐新能源集中式開發利用。推動千萬千瓦級海上風電、海上光伏開發建設,綜合考慮資源稟賦、電網消納條件,設計新能源與常規電源互補發展模式,引導集中式新能源有序建設。
重點推動新型儲能規劃布局。完善各類儲能應用場景策略,優化儲能配置布局和規模,推動“光伏+新型儲能”“風電+燃機”優先發展。開展儲能推廣模式研究,形成共享儲能市場化拓展方案。
重點深挖調節資源空間。開展調峰、調頻、慣量平衡規劃,推進鄰省調峰資源合作開發利用,推進飛輪儲能、虛擬同步機等項目布局,保障電網安全運行。
重點推進主干網全面升級。應用嵌入式直流、移相器等技術,構建交直流協調發展、結構合理、技術先進的主干網架,全面適應大規模區外來電接入、集中式新能源開發和省內電力互濟需求。
緊扣轉型發展
配電網建設力求“五個突破”
國網江蘇電力針對配電網這個新型電力系統建設的主要戰場,著力打造現代智慧配電網,破解分布式新能源消納和多元負荷互動難題。
在物理網架靈活適配上取得突破。充分考慮新能源就地就近消納需求,采用傳統網架補強、局部柔性互聯、加裝儲能裝置等方式,提升配電網互動能力和彈性水平。
在數字電網可調可控上取得突破。加快分布式電源、多元負荷感知終端部署,建立與各類源荷相匹配的網絡通信體系和安全防護體系,支撐配電網“可觀測、可描述、可調控”。
在微能源網匯聚資源上取得突破。參照德國靈活調節資源調用經驗,以微能源網為載體,自下而上挖掘潛在調節資源,分層分區分類做好調節資源管理,全面提升源荷互動能力。
在主配微分層平衡上取得突破。加快建設適應新能源發展的調度運行體系,全景智能化感知、全局智能化分析,運用市場機制或調控指令對微能源網、虛擬電廠調節控制,實現主配微網高效協同運行。
在政策創新研究上取得突破。加強源網荷儲友好互動政策機制研究,推動支持政策出臺,更好地促進源網荷儲互動,營造共建共贏的發展業態。
構建示范體系
打造新型電力系統“五個示范”
當前,全國各地的新型電力系統建設正在如火如荼地推進,但大部分試點項目聚焦在技術突破和裝備創新領域,對于管理模式和政策機制的探索不太成熟。在新型電力系統建設過程中,還面臨諸多體制機制上的攻關需求,例如現行調控系統管理體系不足以適應源網荷儲發展需求,無法支撐海量的分布式新能源、電動汽車、新型儲能可觀可測可控;現行電網運行方式以常規電源為主,尚不能適應電力市場下頻繁調整的交易需求。
在此背景下,國網江蘇電力從創新示范體系建設的維度出發,著力打造“五個示范”,以點帶面,示范引領,爭取為全行業能源轉型先行探路。
一是打造理論創新示范。深化基礎前瞻性研究,探索解決問題的新模式新方案,為新型電力系統建設提供理論指導。
二是打造技術創新示范。推廣靈活高效輸配電技術,推動高安全性能儲能技術規;瘧,提煉形成高等級標準,指導新型電力系統整體協同發展。
三是打造政策創新示范。爭取出臺有利于電力保供和電網發展的支持政策、有利于新能源消納的市場政策、有利于電碳市場銜接的交易政策,為各地創新探索提供政策保障。
四是打造業態創新示范。發揮電網在產業鏈上的帶動作用,推動地方政府完善產業布局,引導裝備企業提供創新示范的產業支持,營造政電企合作新業態。
五是打造區域創新示范。結合新能源富集區域、工業轉型區域特色需求,因地制宜打造新型電力系統示范,實踐驗證各類創新成果。
在具體實踐過程中,在主干網層面,國網江蘇電力規劃建設的揚鎮直流一期工程已核準開工,姑蘇換流站互濟功率達到100萬千瓦,同時正在加快推進揚鎮直流二期工程和GIL直流工程規劃論證工作,奮力推動主干網向交直流混聯轉型升級;在配電網層面,已經打造了鎮江揚中配電網示范等示范工程,實現光伏高滲透率臺區100%純綠電消納,同時還在持續探索微能源網自治運行等技術方案和綠電交易等創新模式,持續打造配電網創新發展的樣板。
后續,國網江蘇電力將持續以“兩個戰場”“兩條主線”為抓手,全方位開展研究探索和試點攻關,打造更多的示范案例,推動新型電力系統建設的方案構想轉化為生動實踐。
作者:程亮 來源:《中國電力企業管理》