數(shù)字化變革不是為了數(shù)字化而數(shù)字化，而是為了解決構(gòu)建新型電力系統(tǒng)過程中存在的一系列問題。
對電力系統(tǒng)靈活調(diào)節(jié)能力提出挑戰(zhàn)
“過去電壓等級從高到低，1000千伏到500千伏再到220千伏等，一級一級下降，這種屬于垂直型電網(wǎng)。而在以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)中，到用戶端可以只有少數(shù)幾個電壓等級，這是扁平型電網(wǎng)。全國電網(wǎng)正在進(jìn)入垂直型電網(wǎng)和扁平型電網(wǎng)共存的時代。未來扁平型電網(wǎng)將持續(xù)大規(guī)模發(fā)展。”5月15日，南方電網(wǎng)公司發(fā)布《南方電網(wǎng)公司建設(shè)新型電力系統(tǒng)行動方案(2021-2030年)白皮書》(以下簡稱《白皮書》)，并舉行數(shù)字電網(wǎng)推動構(gòu)建新型電力系統(tǒng)專家研討會。
“一定要分清楚，哪些是多快好省的關(guān)鍵技術(shù)，哪些不是，具體工作要落在實處。此次發(fā)布的《白皮書》很實際，根據(jù)南方電網(wǎng)的特點，因地制宜提出了推動構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的路徑和方案。”中國工程院院士、清華大學(xué)教授韓英鐸說。
在新型電力系統(tǒng)場景下，新能源規(guī)模化發(fā)展成為常態(tài)。“新能源‘應(yīng)并盡并’。我們將加快新能源接入電網(wǎng)配套工程建設(shè)，支撐集中式新能源基地和分布式新能源接入。”南方電網(wǎng)公司副總工程師、南網(wǎng)總調(diào)總經(jīng)理劉映尚表示，該公司將重點推進(jìn)廣東、廣西海上風(fēng)電，云南大滇中地區(qū)新能源，貴州黔西、黔西北地區(qū)新能源等配套工程建設(shè)，制定完善新能源入網(wǎng)、并網(wǎng)、調(diào)試、驗收、運行、計量、結(jié)算等管理制度，建立風(fēng)機防凝凍能力、寬頻測量等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，確保新能源高效、安全接入。
據(jù)南網(wǎng)預(yù)測，“十四五”和“十五五”全社會最大負(fù)荷年均增長率分別不低于6.5%、3.5%。隨著社會用電的需求增加，新能源和其他常規(guī)能源要同步增加。南方電網(wǎng)將推動水電、核電、調(diào)峰氣電等多能互補電源體系建設(shè)，積極引入西藏、北方清潔能源基地等區(qū)外電源。
預(yù)計到2025年，南方電網(wǎng)可實現(xiàn)新增2400萬千瓦以上陸上風(fēng)電、2000萬千瓦以上海上風(fēng)電、5600萬千瓦以上光伏接入。
“新能源大規(guī)模接入的系統(tǒng)特性變化，要求系統(tǒng)必須具有強大靈活的調(diào)節(jié)能力，確保大規(guī)模新能源并網(wǎng)后實現(xiàn)發(fā)用平衡，為用戶提供穩(wěn)定、持續(xù)的供電保障。”劉映尚說，南網(wǎng)將在源網(wǎng)荷儲各個環(huán)節(jié)進(jìn)行部署，大力提升系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力。
為此，《白皮書》提出，“十四五”和“十五五”期間，南方電網(wǎng)將分別投產(chǎn)500萬千瓦和1500萬千瓦抽水蓄能，分別投產(chǎn)2000萬千瓦新型儲能，并大力推動火電靈活性改造，推進(jìn)具備調(diào)節(jié)能力的水電站擴(kuò)建機組，合理布局調(diào)峰氣電，提升系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力。
“電力+算力”實現(xiàn)新能源“無條件”上網(wǎng)
新能源具有間歇性特征，有觀點認(rèn)為新能源規(guī)模化發(fā)展后，電力系統(tǒng)面臨安全性問題，但韓英鐸表示，隨著新技術(shù)的發(fā)展，這些問題不再是問題。
事實上，解決新能源規(guī)模化并網(wǎng)帶來的挑戰(zhàn)，也是構(gòu)建起新型電力系統(tǒng)的應(yīng)有之義。
“電網(wǎng)連接能源生產(chǎn)和消費，是新型電力系統(tǒng)的核心樞紐。”中國工程院院士、南方電網(wǎng)公司專家委員會主任委員李立浧表示，新型電力系統(tǒng)的顯著特征是風(fēng)電、光伏等新能源在電源結(jié)構(gòu)中占據(jù)主導(dǎo)地位，由于新能源具有隨機性、波動性、間歇性等特點，電網(wǎng)在持續(xù)可靠供電、安全穩(wěn)定等方面面臨重大挑戰(zhàn)。
“基于‘電力+算力’的系統(tǒng)平衡理論是新型電力系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)，要以信息化、數(shù)字化構(gòu)建新型電力系統(tǒng)，使系統(tǒng)‘可見、可知、可控’，實現(xiàn)新能源‘無條件’上網(wǎng)。”李立浧說。
新能源大規(guī)模發(fā)展已成為趨勢。對此，中國科學(xué)院院士周孝信建議，通過數(shù)字化、信息化以及人工智能等多種方法，推動電力系統(tǒng)源網(wǎng)荷儲各環(huán)節(jié)協(xié)調(diào)互動，加強先進(jìn)儲能技術(shù)研發(fā)，創(chuàng)建新型電力系統(tǒng)的理論和技術(shù)體系，助力碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)實現(xiàn)。
數(shù)字化正是構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的關(guān)鍵一環(huán)。依托數(shù)字技術(shù)，數(shù)字電網(wǎng)讓電力系統(tǒng)擁有更加敏銳的“感官”和更加聰明的“大腦”，支持新能源機組作為主力電源參與電力系統(tǒng)調(diào)控過程。
“實現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型和高效利用，發(fā)展數(shù)字能源和數(shù)字電網(wǎng)勢在必行。”中國工程院院士陳勇表示，數(shù)字能源是IT技術(shù)與能源產(chǎn)業(yè)高度融合的產(chǎn)物，通過數(shù)字平臺建設(shè)，將海量能源數(shù)據(jù)匯集，并通過分析優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、使用方式，提高能源使用效率和精準(zhǔn)性。
周孝信認(rèn)為，數(shù)字化改革不是為了數(shù)字化而數(shù)字化，是為了解決電網(wǎng)、電力系統(tǒng)存在的問題。特別是當(dāng)新能源的比例越來越高時，需要充分運用數(shù)字化、信息化手段來推動源網(wǎng)荷儲協(xié)調(diào)發(fā)展，以應(yīng)對新能源發(fā)電出力的波動性、間歇性，以及新型電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計、調(diào)度運行、保護(hù)控制等方面的一系列難題。
據(jù)悉，南方電網(wǎng)公司已明確提出應(yīng)用新一代數(shù)字技術(shù)進(jìn)行數(shù)字化改造，加快建設(shè)數(shù)字電網(wǎng)，打造承載新型電力系統(tǒng)的最佳形態(tài)。
根據(jù)規(guī)劃，通過數(shù)字電網(wǎng)建設(shè)，到2025年，南方電網(wǎng)將具備新型電力系統(tǒng)“綠色高效、柔性開放、數(shù)字賦能”的基本特征，支撐南方五省區(qū)新能源裝機新增1億千瓦以上，非化石能源占比達(dá)到60%以上。到2030年，基本建成新型電力系統(tǒng)，支撐新能源裝機再新增1億千瓦以上，非化石能源占比達(dá)到65%以上，助力新能源成為南方五省區(qū)第一大電源。
營造適應(yīng)新型電力系統(tǒng)的制度環(huán)境
營造促進(jìn)能源電力高質(zhì)量發(fā)展的制度環(huán)境是構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)。《白皮書》提出，南網(wǎng)將推動制定適應(yīng)高比例新能源市場主體參與的中長期、現(xiàn)貨電能量市場交易機制，推動開展綠色電能交易，建立電能量市場與碳市場的銜接機制。
未來，越來越多的調(diào)頻、調(diào)峰、備用電源成為產(chǎn)品，進(jìn)入交易市場。南網(wǎng)正在制定適應(yīng)抽水蓄能、新型儲能、虛擬電廠等新興市場主體參與的交易機制，設(shè)計靈活多樣的市場化需求響應(yīng)交易模式，推動南方五省區(qū)需求側(cè)響應(yīng)市場建設(shè)。
“需求側(cè)響應(yīng)，就是在電力供應(yīng)緊張的時候，用電客戶主動削減自己的用電負(fù)荷。”劉映尚舉例，在市場化需求響應(yīng)機制下，工業(yè)用戶在電力供應(yīng)最緊張的“尖峰負(fù)荷”時段，主動減少用電，既可以避免承擔(dān)高峰時段的尖峰電價，還能獲取收益。
不僅是工業(yè)用戶。南網(wǎng)還激勵各類電力市場主體挖掘調(diào)峰、填谷資源，引導(dǎo)非生產(chǎn)性空調(diào)負(fù)荷、工業(yè)負(fù)荷、充電設(shè)施、用戶側(cè)儲能等柔性負(fù)荷主動參與需求響應(yīng)。到2030年，南方電網(wǎng)將實現(xiàn)全網(wǎng)削減5%以上的尖峰負(fù)荷。
