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舒印彪、沈國榮等六大院士集體解讀新型電力系統行動(dòng)方案

發(fā)布日期:2024/8/9 11:36:10
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強化系統本質(zhì)安全 持續保障穩定運行

中國工程院院士 舒印彪

習近平總書(shū)記強調,能源保障和安全事關(guān)國計民生,是須臾不可忽視的“國之大者”。黨中央提出“雙碳”目標以來(lái),各行各業(yè)迅速行動(dòng),積極推動(dòng)建設清潔低碳、安全充裕、經(jīng)濟高效、供需協(xié)同、靈活智能的新型電力系統,電力系統生產(chǎn)結構、運行機理、功能形態(tài)等發(fā)生深刻復雜變化,面臨電力保供與系統穩定兩大安全挑戰。一方面,電源結構由可控連續出力的煤電裝機占主導向強不確定性、弱可控出力的新能源發(fā)電裝機占主導轉變,新能源出力“靠天吃飯”,對電力保障支撐能力弱,同時(shí)未來(lái)較長(cháng)一段時(shí)期內電力消費仍將剛性增長(cháng),負荷特性由剛性、純消費型向柔性、生產(chǎn)與消費兼具型轉變,發(fā)電和負荷隨機性、波動(dòng)性增強,電力供需形勢日趨復雜,供應安全面臨長(cháng)期壓力。另一方面,新能源、直流等大量替代常規機組,電動(dòng)汽車(chē)、分布式能源、儲能等交互式用能設備廣泛應用,電力系統呈現高比例可再生能源、高比例電力電子設備的“雙高”特征,系統轉動(dòng)慣量和支撐能力下降,抗擾動(dòng)能力弱,故障特性和連鎖反應更加復雜,系統安全運行面臨挑戰。

國家發(fā)展改革委、國家能源局、國家數據局印發(fā)《加快構建新型電力系統行動(dòng)方案(2024—2027年)》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)《行動(dòng)方案》),提出9大專(zhuān)項行動(dòng),其中“電力系統穩定保障行動(dòng)”聚焦系統兩大安全問(wèn)題,從源、網(wǎng)、荷、技術(shù)四方面,明確了下階段新型電力系統安全保障總體要求和重點(diǎn)任務(wù),為各地區和能源電力行業(yè)進(jìn)一步夯實(shí)系統穩定運行的物理基礎,提供了重要的指導作用。

從電網(wǎng)側看,要優(yōu)化加強主網(wǎng)架,打造清潔能源優(yōu)化配置平臺。

推進(jìn)能源清潔低碳轉型,關(guān)鍵是加快發(fā)展非化石能源,尤其風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電等新能源。我國95%左右的非化石能源主要通過(guò)轉化為電能加以利用。電網(wǎng)連接生產(chǎn)和消費,是保障電力送得出、用得好的關(guān)鍵平臺,是電力系統安全運行的物理基礎,是構建新型電力系統的核心環(huán)節。隨著(zhù)我國電力需求的快速增長(cháng)和能源結構的加速轉型,電網(wǎng)局部地區還存在薄弱環(huán)節,骨干網(wǎng)架的脆弱性和控制復雜程度顯著(zhù)增加,大電網(wǎng)的優(yōu)化配置資源能力仍需進(jìn)一步增強?!缎袆?dòng)方案》提出了優(yōu)化加強電網(wǎng)主網(wǎng)架,補齊結構短板,保障電力可靠供應和新能源高質(zhì)量發(fā)展的總體要求。一方面要完善電力規劃機制。目前電力系統各環(huán)節統一規劃還不夠,尤其是電源與電網(wǎng)、新能源與常規電源、新能源與調節電源的發(fā)展協(xié)同性不足,影響系統整體效率。要協(xié)調政府主管部門(mén)、電網(wǎng)企業(yè)、發(fā)電企業(yè)等建立溝通機制,科學(xué)統籌制定新增電源裝機規模、結構、布局和建設時(shí)序,加強源網(wǎng)荷儲協(xié)同規劃,強化規劃方案安全穩定和供電充裕性的系統性論證,提升規劃方案的適應性與安全性。另一方面要持續補強特高壓交直流網(wǎng)架。當前電網(wǎng)還存在強直弱交問(wèn)題,交直流發(fā)展協(xié)調性不足,影響系統整體安全,也不利于輸電能力的發(fā)揮。要完善區域特高壓交流主網(wǎng)架,優(yōu)化500千伏網(wǎng)架,實(shí)現區域內各500千伏分區電力余缺互濟。加快特高壓直流(含柔性直流)建設,提高沙戈荒等能源基地外送支撐能力和受端負荷中心電力供應能力。結合交流網(wǎng)架承載能力,合理控制同送同受直流群規模。此外,要提升電網(wǎng)抵御自然災害能力。近年來(lái)極端天氣、自然災害頻發(fā),影響電力系統安全運行,影響新能源發(fā)電支撐能力和電力尖峰負荷,供需不穩定性不確定性增加。要在自然條件惡劣、密集通道、同一氣象帶、凍雨覆冰等區域,針對重點(diǎn)區段、重點(diǎn)部位提升桿塔、地線(xiàn)等輸變電設備的差異化設計,提升工程可靠性和抵御災害能力。同時(shí),深化極端情況下的供需平衡分析,及時(shí)提出保供措施建議。

從電源側看,要提升新主體涉網(wǎng)性能,提高對系統穩定運行的支撐能力。

電動(dòng)汽車(chē)、新型儲能等主體快速發(fā)展,各類(lèi)新型主體涉網(wǎng)性能差異化明顯,弱抗擾動(dòng)性和弱支撐性對于系統穩定運行帶來(lái)極大風(fēng)險。未來(lái)新能源成為供給主體,負荷側新要素不斷涌現,必須提升涉網(wǎng)性能,增強對電力保供和運行安全的支撐能力,推動(dòng)公平承擔安全和成本責任?!缎袆?dòng)方案》提出了制修訂相關(guān)標準與管理要求,提高新型主體涉網(wǎng)性能、加強入網(wǎng)檢測的重點(diǎn)工作舉措。一方面要強化技術(shù)與標準引領(lǐng)。充分發(fā)揮標準對于新技術(shù)發(fā)展的指導作用,深化集中式/分布式新能源、新型儲能、電動(dòng)汽車(chē)充電基礎設施等新型主體接入電力系統的交互影響研究,構建新型主體并網(wǎng)標準體系,加快推進(jìn)相關(guān)標準制修訂。另一方面要加強新型主體并網(wǎng)檢測。新型主體涉及眾多生產(chǎn)廠(chǎng)家海量型號,嚴把設備入網(wǎng)關(guān)是保障其涉網(wǎng)性能的關(guān)鍵環(huán)節。需要明確新型主體并網(wǎng)檢測流程、檢測技術(shù)標準、檢測資質(zhì)要求,持續完善新型儲能、電動(dòng)汽車(chē)充換電設施接入電網(wǎng)檢測手段。此外,要壓實(shí)新型主體并網(wǎng)管理責任。當前新型主體并網(wǎng)尚未形成明確的安全管控責任邊界。亟需落實(shí)電網(wǎng)企業(yè)、相關(guān)業(yè)主、設備制造單位在新型主體并網(wǎng)運行管理全流程中的職責,構建集型式試驗、到貨抽檢、電站調試、并網(wǎng)檢測、建模仿真、運行維護與評價(jià)為一體的新型主體安全與質(zhì)量全流程管控體系。

從新技術(shù)看,要推進(jìn)構網(wǎng)型技術(shù)應用,提升系統整體安全效率水平。

沙戈荒風(fēng)光基地大都分布在遠離主網(wǎng)的無(wú)人區或少人區,本地支撐較為薄弱;受端負荷中心多直流饋入替代同步發(fā)電機,常規電源裝機不足,“空心化”問(wèn)題突出,系統調頻和動(dòng)態(tài)無(wú)功支撐能力減弱。構網(wǎng)型技術(shù)對于電網(wǎng)送端“沙戈荒”高比例新能源地區、受端“空心化”地區均有廣泛的應用需求?!缎袆?dòng)方案》提出要針對系統運行需求應用構網(wǎng)型控制技術(shù),提升電網(wǎng)支撐能力的總體要求。一方面要因地制宜配置構網(wǎng)型設備。構網(wǎng)型設備控制策略與參數的靈活性使其可以適用于多場(chǎng)景穩定問(wèn)題。要明確不同地區電網(wǎng)運行的主要矛盾,在沙戈荒等高比例新能源外送地區可配置構網(wǎng)型技術(shù)設備抑制暫態(tài)過(guò)電壓,在負荷中心可配置構網(wǎng)型技術(shù)設備提升系統短路容量,在弱交流電網(wǎng)可試點(diǎn)配置構網(wǎng)型設備提升保供能力和有功快速調節能力。另一方面要加強對構網(wǎng)型設備的技術(shù)風(fēng)險管控。構網(wǎng)型設備各廠(chǎng)家性能差異大,設備與系統間不協(xié)調可能存在弱阻尼振蕩等穩定運行風(fēng)險。要積極、穩妥地推動(dòng)構網(wǎng)型技術(shù)試點(diǎn)落地應用,依據實(shí)際應用效果,加快推動(dòng)一批構網(wǎng)型設備技術(shù)標準,規范構網(wǎng)型設備支撐能力要求。此外,要完善支持構網(wǎng)型技術(shù)應用的機制建設。目前,構網(wǎng)型技術(shù)快速發(fā)展,但相關(guān)配套機制較為滯后。要進(jìn)一步健全適應構網(wǎng)型技術(shù)主體開(kāi)展交易和調度的基本規范,完善電力輔助服務(wù)市場(chǎng)產(chǎn)品體系、準入條件、交易方式和補償標準,體現構網(wǎng)型技術(shù)主動(dòng)支撐電網(wǎng)電壓、頻率、功角穩定和新能源配置消納的多維度價(jià)值。

從負荷側看,要持續提升電能質(zhì)量,適應新型負荷的隨機性波動(dòng)性。

大量電力電子逆變器主導的新型負荷持續接入電網(wǎng),負荷特性多變,對于電力系統電能質(zhì)量管理提出了更高挑戰。同時(shí),隨著(zhù)分布式新能源快速發(fā)展,新型用能形式不斷涌現,配電網(wǎng)有源化特征明顯,局部區域電壓越限、設備反向重過(guò)載等問(wèn)題突出?!缎袆?dòng)方案》提出了壓實(shí)各方電能質(zhì)量管理責任,加強電能質(zhì)量常態(tài)化管理的總體工作部署。一方面要攻關(guān)新型電力系統電能質(zhì)量問(wèn)題防治技術(shù)。當前防治技術(shù)主要針對單一干擾源,對于多電力電子裝備耦合帶來(lái)的電能質(zhì)量問(wèn)題手段不足。要組織電力行業(yè)科研院所開(kāi)展新能源、電力電子設備大規模接入后電壓越限、寬頻振蕩及諧波綜合防治技術(shù)研究,研制諧波/振蕩抑制裝置,提升電網(wǎng)電能質(zhì)量水平。另一方面要構建新型電力系統電能質(zhì)量技術(shù)標準體系。當前電能質(zhì)量相關(guān)標準對于新型主體并網(wǎng)下電能質(zhì)量評估適應性方面尚需完善。需要修訂電壓偏差、諧波等電能質(zhì)量指標限值標準,分行業(yè)細化電能質(zhì)量評估標準。此外,要壓實(shí)電能質(zhì)量管理各方責任。加強發(fā)電、用電設備電能質(zhì)量特性檢測認證,壓實(shí)發(fā)電企業(yè)、電網(wǎng)企業(yè)和電力用戶(hù)在電能質(zhì)量管理中的主體責任,遵循“誰(shuí)干擾,誰(shuí)治理”的原則及時(shí)處理電能質(zhì)量問(wèn)題,建立常態(tài)化管控機制和規范化流程。

總的來(lái)看,《行動(dòng)方案》對加快推動(dòng)新型電力系統穩定保障工作作出了系統部署,提出的各項行動(dòng)舉措務(wù)實(shí)有力,為實(shí)現我國能源加速轉型背景下電力系統安全穩定運行奠定了堅實(shí)基礎。


適應新型電力系統發(fā)展推動(dòng)智慧化調度體系建設
中國工程院院士 沈國榮

2023年,中央深改委第二次會(huì )議審議通過(guò)《關(guān)于深化電力體制改革加快構建新型電力系統的指導意見(jiàn)》,提出加快構建清潔低碳、安全充裕、經(jīng)濟高效、供需協(xié)同、靈活智能的新型電力系統,強調優(yōu)化電網(wǎng)調度管理,發(fā)揮電網(wǎng)企業(yè)平臺作用。近期,國家發(fā)展改革委、國家能源局、國家數據局印發(fā)了《加快構建新型電力系統行動(dòng)方案(2024—2027年)》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)《行動(dòng)方案》),對智慧化調度體系建設進(jìn)行部署,對提升智慧化調度能力和保障新型電力系統安全、經(jīng)濟、高效運行具有重要的作用。

一、電力系統深刻變化,亟需調度智慧升級

在傳統電力系統向新型電力系統轉型升級的過(guò)程中,電源構成、電網(wǎng)形態(tài)、負荷特性發(fā)生持續而深刻的變化,對電網(wǎng)運行產(chǎn)生深遠影響。電源構成由以化石能源發(fā)電為主導,向大規??稍偕茉窗l(fā)電為主轉變,“十四五”以來(lái),我國新能源裝機大幅增長(cháng),沙戈荒大型風(fēng)光基地和分布式新能源快速發(fā)展,系統潮流波動(dòng)性、不確定性大幅增加。電網(wǎng)形態(tài)由“輸配用”單向逐級輸電電網(wǎng)向多元雙向混合層次結構網(wǎng)絡(luò )轉變,大電網(wǎng)送受端、交直流、高低壓電網(wǎng)耦合更加緊密,一次系統和二次系統運行方式更加復雜。負荷特性由剛性、純消費型,向柔性、產(chǎn)消型轉變,各類(lèi)新型并網(wǎng)主體不斷涌現,負荷尖峰化、配電網(wǎng)有源化特征明顯。

調度是電力系統運行指揮中樞,是新型電力系統的重要組成部分。按照《電力法》和《電網(wǎng)調度管理條例》,調度系統負責組織、指揮、指導和協(xié)調電網(wǎng)運行。面對轉型期電力系統“雙高”特征凸顯、轉動(dòng)慣量水平下降、靈活調節資源不足、平衡模式變化帶來(lái)的安全、保供和消納等難題,亟需推動(dòng)調度體系管理變革和技術(shù)創(chuàng )新,提升新型電力系統調度控制能力?!缎袆?dòng)方案》針對以上問(wèn)題,堅持系統觀(guān)念和問(wèn)題導向,提出了建設智慧化調度體系的解決思路,是加快構建新型電力系統的重要舉措。

二、適應新業(yè)態(tài)發(fā)展,推動(dòng)調度管理創(chuàng )新

分布式新能源、新型儲能、虛擬電廠(chǎng)、負荷聚合商等各類(lèi)新業(yè)態(tài)不斷涌現、快速發(fā)展,成為調度管理創(chuàng )新的重點(diǎn)領(lǐng)域?!缎袆?dòng)方案》明確提出要創(chuàng )新主配微網(wǎng)協(xié)同的有源配電網(wǎng)調度模式。要深化各類(lèi)新業(yè)態(tài)研究,推動(dòng)健全并網(wǎng)技術(shù)標準、調度管理規范和市場(chǎng)交易機制,強化分布式資源管控能力。適應配電網(wǎng)有源化特征,健全主配網(wǎng)穩定管理、電力平衡、故障處置等調度核心業(yè)務(wù)統籌協(xié)調機制,實(shí)現大電網(wǎng)和配電網(wǎng)高效協(xié)同運行、資源統一調配,提升配電網(wǎng)層面就地平衡能力和對主網(wǎng)的主動(dòng)支撐能力。

隨著(zhù)電力市場(chǎng)化改革不斷深化,全國統一電力市場(chǎng)體系逐步形成,市場(chǎng)化電力生產(chǎn)組織模式逐步建立?!缎袆?dòng)方案》明確提出要做好調度與電力市場(chǎng)的銜接。一方面,要加快現貨市場(chǎng)全面建設,規范健全輔助服務(wù)市場(chǎng)體系,完善適應新型電力系統靈活、高效、便捷互動(dòng)的市場(chǎng)設計,健全“中長(cháng)期為基礎、現貨市場(chǎng)余缺調劑、應急調度救急”的市場(chǎng)化資源配置模式,充分發(fā)揮電能量的時(shí)空價(jià)值和靈活調節資源的市場(chǎng)價(jià)值,促進(jìn)電力資源更大范圍內優(yōu)化配置。另一方面,要完善各級調度與各類(lèi)市場(chǎng)銜接機制,推動(dòng)電力生產(chǎn)組織由傳統計劃模式向市場(chǎng)模式轉變,完善市場(chǎng)運行評估和風(fēng)險防范體系,保障電力市場(chǎng)安全高效運營(yíng)。

三、適應新技術(shù)發(fā)展,加強調度技術(shù)創(chuàng )新

調度是技術(shù)密集型專(zhuān)業(yè),在新型電力系統構建過(guò)程中面臨電網(wǎng)特性精準認知、海量異構資源協(xié)同控制、新型復雜故障防御等多項技術(shù)難題。同時(shí),“大云物移智鏈”等先進(jìn)信息通信技術(shù)快速發(fā)展,也為調控技術(shù)數字化智能化發(fā)展提供了寶貴的機遇?!缎袆?dòng)方案》強調要加強研究調度關(guān)鍵技術(shù)等內容,加快新型調度控制技術(shù)應用。一方面,要推動(dòng)調控領(lǐng)域科技攻關(guān),強化前瞻性基礎理論研究,攻克新型電力系統穩定運行機理。深化關(guān)鍵技術(shù)研究,做好電磁暫態(tài)仿真、新型主體安全控制、多層級平衡模式構建、煤電與新能源發(fā)電協(xié)調、新能源與負荷預測、未來(lái)態(tài)分析決策等重點(diǎn)科技攻關(guān)與試點(diǎn)應用,提升電網(wǎng)運行控制能力。另一方面,要推動(dòng)調度技術(shù)裝備升級換代,推動(dòng)電力技術(shù)與先進(jìn)信息通信技術(shù)融合,構建全景感知、全網(wǎng)監視、全局分析、智能決策、協(xié)同控制、主配一體的新型電網(wǎng)調度控制系統,健全“光纖專(zhuān)網(wǎng)+無(wú)線(xiàn)虛擬專(zhuān)網(wǎng)+HPLC”配電通信網(wǎng)絡(luò ),提高電力系統運行控制數字化智能化水平,推動(dòng)配電網(wǎng)可觀(guān)、可測、可控、可調,支撐海量分布式電源、可調節負荷、新型儲能等調控需求。

提升新能源系統友好性加快構建新型電力系統
中國工程院院士 劉吉臻

為深入貫徹落實(shí)習近平總書(shū)記關(guān)于構建新型電力系統的重要指示精神,國家發(fā)展改革委、國家能源局、國家數據局印發(fā)《加快構建新型電力系統行動(dòng)方案(2024—2027年)》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)《行動(dòng)方案》)。隨著(zhù)風(fēng)電和光伏快速發(fā)展,今年年底新能源將成為我國第一大電源。但是,隨著(zhù)新能源滲透率的不斷提升,當前電力系統“雙高”(高比例可再生能源、高比例電力電子設備)特性明顯,新能源的調頻、調壓等主動(dòng)支撐能力還不足,亟需統籌好發(fā)展和安全,開(kāi)展新能源系統友好性能提升行動(dòng),推動(dòng)新能源有效承擔系統安全和調節責任,助力新型電力系統建設。

一、打造一批系統友好型新能源電站

隨著(zhù)新能源滲透率的不斷提升,當前電力系統“雙高”(高比例可再生能源、高比例電力電子設備)特性明顯,造成電源主動(dòng)支撐能力不足、系統慣量降低、調控難度增大、暫態(tài)穩定電壓失穩、電力平衡保障和源荷不確定性加劇以及寬頻振蕩等系統性問(wèn)題。

在提升新能源系統友好性方面,《行動(dòng)方案》提出兩方面工作要求。一是要建設一批提升電力供應保障能力的系統友好型新能源電站,逐步實(shí)現新能源在電力供應和穩定支撐方面的可靠替代。二是加強電站升級改造,并對已配置新型儲能但未有效利用的新能源電站進(jìn)行構網(wǎng)型特性升級改造,提升新能源電站慣量響應、一次調頻、主動(dòng)調壓、阻尼能力等系統關(guān)鍵指標,提升新能源系統的友好性能。
在提高新能源配儲電站調節能力方面,《行動(dòng)方案》提出兩方面工作,一是整合源儲資源,優(yōu)化儲能系統的配置和運行策略,發(fā)揮配儲電站的調節能力,最大限度提升新能源配儲的調節能力和運行效率。二是完善市場(chǎng)規則,積極推動(dòng)各類(lèi)調節資源參與電力市場(chǎng),提高儲能系統的市場(chǎng)化運行水平和經(jīng)濟效益。
《行動(dòng)方案》推動(dòng)提升新能源系統友好性能,是加快構建新型電力系統適應能源轉型需要的必然選擇。有助于推進(jìn)大型新能源基地、調節支撐電源和外送通道開(kāi)發(fā)建設,保障外送電力的連續性和穩定性;也有利于緩解系統高峰缺電時(shí)段的電力供應保障問(wèn)題,提高新能源可靠出力水平,更好發(fā)揮新能源在能源保供增供方面的作用。

二、推動(dòng)實(shí)施一批算力與電力協(xié)同項目

當前,大模型技術(shù)引發(fā)人工智能算力需求爆發(fā)式增長(cháng),數據中心加速智算化演變,對安全穩定電力供應提出更高要求。同時(shí),不斷深化的綠色能源革命和電力市場(chǎng)化改革,對能源管理、智能電網(wǎng)、智能調度、電力交易等領(lǐng)域提出了更多智能化的要求,同時(shí)也需要更多的算力對其進(jìn)行支撐,“智算+新能源”融合發(fā)展成為構建新型電力系統的必然要求。

在算力電力協(xié)同規劃運行方面,《行動(dòng)方案》從三個(gè)方面明確了工作要求:一是統籌數據中心發(fā)展需求和新能源資源稟賦,科學(xué)整合源荷儲資源,開(kāi)展算力、電力基礎設施協(xié)同規劃布局。二是整合調節資源,提升算力與電力協(xié)同運行水平,提高數據中心綠電占比,降低電網(wǎng)保障容量需求。三是探索光熱發(fā)電與風(fēng)電、光伏發(fā)電聯(lián)營(yíng)的綠電穩定供應模式。

在資源利用與聚合交易方面,《行動(dòng)方案》從兩個(gè)方面明確了工作要求:一是探索新能源就近供電、聚合交易、就地消納的“綠電聚合供應”模式。二是加強數據中心余熱資源回收利用,滿(mǎn)足周邊地區用熱需求。

《行動(dòng)方案》提出要統籌數據中心需求和電網(wǎng)資源,提前規劃布局算力與電力協(xié)同項目,為數據中心綠色低碳發(fā)展提供了重要參考。數據中心作為國家節能降碳管控重點(diǎn),是落實(shí)“雙碳”目標和能耗雙控要求的重要環(huán)節。算力與電力協(xié)同發(fā)展,需要加強數據中心時(shí)間、空間分布特性以及用電結構變化規律分析,超前研判數據中心參與源網(wǎng)荷儲一體化、新能源直供電方式,引導數據中心通過(guò)電力市場(chǎng)提升綠電占比。

三、加快建設一批智能微電網(wǎng)項目

在碳達峰、碳中和目標引領(lǐng)下,分布式新能源躍升式發(fā)展,電化學(xué)儲能成本逐步下降,電力市場(chǎng)機制不斷完善,具備建設智能微電網(wǎng)的有利契機,在促進(jìn)分布式新能源接入消納、提升電力普遍服務(wù)水平、創(chuàng )新商業(yè)模式等方面具有重大意義。

在智能微電網(wǎng)應用場(chǎng)景方面,《行動(dòng)方案》從兩個(gè)方面明確了工作要求:一是在電網(wǎng)末端和大電網(wǎng)未覆蓋區域建設智能微電網(wǎng),面向高原、海島、邊遠地區、無(wú)電地區等場(chǎng)景,通過(guò)發(fā)揮本地能源資源稟賦,就近滿(mǎn)足負荷需求。二是在新能源資源條件好的地區建設智能微電網(wǎng),面向新能源富集鄉村、高比例新能源園區及縣域等場(chǎng)景,提升分布式新能源的接入和消納能力。

在智能微電網(wǎng)建設模式方面,《行動(dòng)方案》從兩個(gè)方面明確了工作要求:一是針對偏遠地區建設應用的智能微電網(wǎng),重點(diǎn)采用風(fēng)光儲互補模式,提升當地電力供應水平和可靠性。二是針對新能源富集地區建設應用的智能微電網(wǎng),重點(diǎn)采用源網(wǎng)荷儲協(xié)同模式,提升自調峰、自平衡能力與新能源自發(fā)自用比例,支持新業(yè)態(tài)新模式發(fā)展。

《行動(dòng)方案》提出要結合應用場(chǎng)景,因地制宜建設智能微電網(wǎng)項目,為智能微電網(wǎng)發(fā)展提供了重要參考。智能微電網(wǎng)是實(shí)現源網(wǎng)荷儲一體化的先進(jìn)技術(shù)手段,是支撐新型電力系統構建的重要電網(wǎng)形態(tài)。發(fā)展建設智能微電網(wǎng),需要統籌好保供促安和降碳增綠兩方面因素,提升偏遠地區的供電可靠水平,促進(jìn)智能微電網(wǎng)與大電網(wǎng)友好互動(dòng)。

統籌推進(jìn)新一代煤電轉型升級加快構建新型電力系統

中國工程院院士 楊勇平

煤電是我國電力系統的重要組成部分,發(fā)揮了保電力、保電量、保調節的關(guān)鍵作用。堅持先立后破,統籌推進(jìn)存量和增量煤電轉型升級,推動(dòng)煤電功能定位轉變,是提升煤炭清潔高效利用水平、加快構建新型電力系統的重要任務(wù),是統籌實(shí)現“雙碳”目標與保障能源安全的必由之路,是夯實(shí)中國式現代化能源保障基礎的關(guān)鍵舉措。推動(dòng)新一代煤電轉型升級需要強化以下五個(gè)方面的認識:

一是充分認識煤電在積極穩妥推進(jìn)碳達峰碳中和進(jìn)程的戰略?xún)r(jià)值。

考慮我國以煤為主的資源稟賦和目前大量?jì)?yōu)質(zhì)存量煤電機組的現狀,在中長(cháng)期電力需求持續增長(cháng)的總體趨勢下,煤電在電力安全保供、規?;堤紲p碳、支撐新能源發(fā)展等方面中仍將發(fā)揮舉足輕重的作用。我國現存煤電中約有6億~7億千瓦高參數、大容量、低排放煤電機組資產(chǎn),且我國煤電平均服役期僅為15年,是我國電力系統保持安全穩定運行、實(shí)現電力電量平衡、提供系統調節能力的“壓艙石”,在新能源尚未對傳統能源實(shí)現安全可靠替代之前,要用好用足這些戰略性資源,有序開(kāi)展煤電機組清潔低碳化發(fā)展,積極穩妥推進(jìn)碳達峰碳中和。綜合中國科學(xué)院、中國工程院、國家電網(wǎng)、中石油等多家權威科研機構研判,到2060年碳中和期,煤電裝機容量仍要保留4億千瓦以上,才能滿(mǎn)足能源電力保供需求。

二是著(zhù)力推動(dòng)煤電向基礎性、支撐性、調節性電源轉型。

由于風(fēng)光等新能源發(fā)電具有間歇性和波動(dòng)性,電動(dòng)汽車(chē)、分布式儲能等新型用能形式的廣泛接入,以及降溫采暖負荷占比逐步提升,源荷特性的變化客觀(guān)上需要電力系統具備更多的調節性資源,為電力系統提供更加充裕的調節能力。煤電是我國技術(shù)相對成熟、成本相對較低、功能較為全面的常規電源,面向構建新型電力系統的現實(shí)要求,煤電在夯實(shí)電力保供基礎的同時(shí),還需進(jìn)一步向支撐性調節性電源定位轉型,對快速變負荷、深度調峰、啟停調峰等功能特性提出了更高要求,平常時(shí)段為新能源發(fā)電讓出發(fā)電空間、風(fēng)光低出力與負荷高峰時(shí)段頂峰出力,支撐新能源高質(zhì)量發(fā)展。

三是加快煤電清潔低碳運行技術(shù)攻關(guān)。

要實(shí)現煤電清潔高效利用,采取零碳或低碳燃料摻燒、碳捕集利用與封存(CCUS)等低碳技術(shù)是可行的路徑選擇。通過(guò)技術(shù)攻關(guān),在常規煤電機組中探索摻燒氨、生物質(zhì)等,替代部分電煤消耗,可以有效降低煤電機組碳排放水平。CCUS是目前實(shí)現大規?;茉戳闩欧爬玫闹饕夹g(shù)選擇之一,若CCUS不能實(shí)現技術(shù)突破和規?;虡I(yè)應用,從經(jīng)濟性角度看,2060年電力行業(yè)雙碳轉型成本將增加約7%-10%。這迫切要求抓住碳達峰之前的關(guān)鍵窗口期,全力攻克煤電CCUS技術(shù)面臨的能耗高、成本高、基礎設施建設滯后等技術(shù)難題,同時(shí)加快布局一些前瞻性、顛覆性的未來(lái)CCUS技術(shù),實(shí)現二氧化碳的低能耗捕集,為實(shí)現碳中和目標提供支撐保障。

四是積極有序提升煤電靈活高效運行水平。

雖然我國大容量先進(jìn)煤電機組額定工況效率全球領(lǐng)先,但低負荷率下供電煤耗比額定工況大幅增加,機組安全性和壽命也受到影響,相應地增加了碳排放。因此,為支撐新型電力系統建設,需統籌考慮煤電經(jīng)濟運行水平和靈活高效運行技術(shù)攻關(guān),因廠(chǎng)制宜、因機制宜,積極有序推動(dòng)煤電機組開(kāi)展寬負荷高效調節能力建設、提升深度調峰和快速爬坡水平。值得注意的是,新一代煤電技術(shù)的突破,不僅關(guān)注傳統的調峰能力提升,還需要同步確保煤電機組調頻、轉動(dòng)慣量、爬坡、備用等特性不劣化,甚至還應著(zhù)重加強,煤電改造升級應向著(zhù)不斷與新型電力系統構建相適應的方向發(fā)展。

五是完善新一代煤電轉型升級的配套保障機制。

推動(dòng)煤電轉型升級涉及從科技創(chuàng )新到應用示范,再到產(chǎn)業(yè)發(fā)展的全鏈條,具有時(shí)間緊、任務(wù)重、難度大的特點(diǎn),對組織管理、研發(fā)能力、資源配置均有很高要求,配套保障機制尤為重要。在技術(shù)研發(fā)階段,充分發(fā)揮新型舉國體制的制度優(yōu)勢,成立國家實(shí)驗室、全國重點(diǎn)實(shí)驗室、煤電龍頭企業(yè)、重點(diǎn)高校和科研機構聯(lián)合組成的創(chuàng )新聯(lián)合體,加大煤電轉型升級科技創(chuàng )新人才培養力度,持續強化新一代煤電技術(shù)聯(lián)合攻關(guān)能力;在示范應用和推廣階段,要鼓勵示范驗證所在地區制定細化首臺(套)重大技術(shù)裝備支持政策,推動(dòng)新一代煤電設計及設備選型等標準體系建設,推動(dòng)技術(shù)標準化以及標準國際化,持續提升我國在煤電清潔高效利用技術(shù)領(lǐng)域的國際先進(jìn)性。

加快行動(dòng)方案落實(shí)

助力配電網(wǎng)高質(zhì)量發(fā)展

中國工程院院士 王成山

配電網(wǎng)覆蓋城鄉區域,連接千家萬(wàn)戶(hù),是現代經(jīng)濟社會(huì )的重要基礎設施和新型電力系統的重要組成部分,在落實(shí)國家戰略部署、保障經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展、服務(wù)改善民生、推動(dòng)能源轉型等方面,發(fā)揮著(zhù)“主戰場(chǎng)”“主力軍”作用。隨著(zhù)中國式現代化深入推進(jìn),一方面,電力對經(jīng)濟社會(huì )高質(zhì)量發(fā)展的基礎支撐作用愈發(fā)突出,對人民群眾從“用上電”到“用好電”的保障作用愈發(fā)凸顯。另一方面,分布式新能源規?;尤肱潆娋W(wǎng),新型用能形式不斷涌現,新業(yè)態(tài)蓬勃發(fā)展,多元主體靈活互動(dòng)、與電網(wǎng)友好交互需求日益高漲。這些都要求持續提高配電網(wǎng)供電充裕度及可靠性,加快提高配電網(wǎng)承載力和靈活性。

一、《行動(dòng)方案》的出臺意義重大

近日,國家發(fā)展改革委、國家能源局、國家數據局發(fā)布了《加快構建新型電力系統行動(dòng)方案(2024—2027年)》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)《行動(dòng)方案》),明確了近3年的配電網(wǎng)高質(zhì)量發(fā)展行動(dòng)任務(wù),提出了組織編制配電網(wǎng)建設改造實(shí)施方案、健全配電網(wǎng)全過(guò)程管理、制定修訂一批配電網(wǎng)標準、建立配電網(wǎng)發(fā)展指標評價(jià)體系等系列行動(dòng)計劃,力求用3年時(shí)間推動(dòng)配電網(wǎng)高質(zhì)量發(fā)展取得實(shí)效。

從專(zhuān)項行動(dòng)任務(wù)可以看出,《行動(dòng)方案》很好地銜接了今年年初國家發(fā)展改革委、國家能源局印發(fā)的《關(guān)于新形勢下配電網(wǎng)高質(zhì)量發(fā)展的指導意見(jiàn)》(簡(jiǎn)稱(chēng)《指導意見(jiàn)》),進(jìn)一步明確了當前階段配電網(wǎng)高質(zhì)量發(fā)展的路線(xiàn)圖。一是編制實(shí)施方案,提出圍繞供電能力、抗災能力和承載能力提升,開(kāi)展配電網(wǎng)發(fā)展實(shí)施方案編制,明確配電網(wǎng)建設改造的工作目標、任務(wù)舉措、項目安排、資金保障等內容,加強頂層設計,強化規劃統籌,確?!吨笇б庖?jiàn)》目標任務(wù)的細化分解和落實(shí)到位。二是健全全過(guò)程管理,提出開(kāi)展新能源接網(wǎng)影響分析,建立可開(kāi)放容量發(fā)布和預警機制,可接入充電設施容量研究等措施,通過(guò)技術(shù)機制的完善,針對性提升新能源、電動(dòng)汽車(chē)充電設施接網(wǎng)能力,最大效度發(fā)揮配電網(wǎng)的承載能力。三是制修訂技術(shù)標準,提出對現有配電網(wǎng)技術(shù)標準進(jìn)行全面梳理,按照“推動(dòng)修訂、加快制定、深入研究”分類(lèi)形成配電網(wǎng)標準清單,推動(dòng)構建系統完備、科學(xué)規范、安全可靠的配電網(wǎng)標準體系。四是建立評價(jià)體系,提出開(kāi)展規劃建設、運維管理、電能質(zhì)量、投資效益等環(huán)節的指標設計,探索構建體現新型配電系統特征的配電網(wǎng)高質(zhì)量發(fā)展評價(jià)指標體系,以此實(shí)現對各層級新型配電系統發(fā)展水平的客觀(guān)反映,全面支撐新型能源體系和新型電力系統建設。

二、抓好“補短板、提能力、明原則”重點(diǎn)任務(wù)

為落實(shí)好《行動(dòng)方案》,需要做到以下幾點(diǎn):一是補短板。目前,局部地區配電網(wǎng)結構仍相對薄弱,部分設備老舊、設防標準不足,無(wú)法滿(mǎn)足民生供電保障要求,需要針對薄弱環(huán)節開(kāi)展配電網(wǎng)補強工作,提高配電網(wǎng)建設改造和防災抗災設防標準,以應對越來(lái)越高的安全保供需求。二是提能力。隨著(zhù)“碳達峰、碳中和”進(jìn)程加速推進(jìn),新要素新形態(tài)的蓬勃發(fā)展與規?;尤胄枨?,要求加快提高配電網(wǎng)承載力和靈活性,提升配電網(wǎng)對分布式新能源、新型用能形式和智能微電網(wǎng)等新業(yè)態(tài)的接納、配置和調控能力,更好滿(mǎn)足即插即用、靈活互動(dòng)需求。三是明原則。新形勢下,現有配電網(wǎng)建設改造原則已不能適應配電網(wǎng)高質(zhì)量發(fā)展的迫切需求。一方面,需要研究現存配電網(wǎng)建設改造技術(shù)原則對日益提升的保供和轉型要求的適應性,及時(shí)修訂供電區域劃分、供電安全準則、目標網(wǎng)架、設備選型等標準要求,著(zhù)力提升安全性能。另一方面,需要健全分布式新能源、新型儲能、智能微電網(wǎng)、虛擬電廠(chǎng)等主體并網(wǎng)、調度、運維、交易各環(huán)節要求,著(zhù)力提升并網(wǎng)性能。

三、完善市場(chǎng)與價(jià)格配套體制機制

配電網(wǎng)高質(zhì)量發(fā)展需要有利的政策環(huán)境與相適應的體制機制。一是需要以市場(chǎng)化方式推進(jìn)新元素與配電網(wǎng)協(xié)調發(fā)展。通過(guò)突出電力市場(chǎng)化改革對能源供需平衡的作用,減少制約新興主體發(fā)展的各類(lèi)障礙和隱性壁壘,進(jìn)一步推動(dòng)電力市場(chǎng)經(jīng)營(yíng)主體向多元化過(guò)渡,為各類(lèi)新元素創(chuàng )造良好的市場(chǎng)環(huán)境,支持分布式新能源、新型儲能、電動(dòng)汽車(chē)和微電網(wǎng)等新興經(jīng)營(yíng)主體獨立平等參與電力交易。二是完善電價(jià)機制,進(jìn)一步推動(dòng)新領(lǐng)域低碳轉型。通過(guò)優(yōu)化完善終端用戶(hù)分時(shí)電價(jià)、靈活性調節電源電價(jià)以及輸配電價(jià)等電價(jià)制度,充分利用經(jīng)濟導向信號,引導用戶(hù)用電行為和配電網(wǎng)經(jīng)營(yíng)行為,調動(dòng)各方投資建設新型儲能、充電設施、虛擬電廠(chǎng)等新業(yè)態(tài)的積極性并取得合理收益,進(jìn)一步推動(dòng)新型領(lǐng)域的綠色低碳轉型。

總的來(lái)看,《行動(dòng)方案》與《指導意見(jiàn)》相關(guān)要求相輔相成,明確了配電網(wǎng)近、中、遠期發(fā)展目標,對加快推進(jìn)新型電力系統建設有關(guān)工作作出了系統部署,提出的配電網(wǎng)高質(zhì)量發(fā)展各項行動(dòng)舉措務(wù)實(shí)有力,將為積極推進(jìn)中國式現代化建設、實(shí)現碳達峰碳中和目標、促進(jìn)經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展全面綠色轉型奠定堅實(shí)基礎。


實(shí)施大規模高比例新能源外送攻堅行動(dòng)

加快構建新型電力系統

中國工程院院士 湯廣福

黨的二十大報告和二十屆三中全會(huì )提出“深入推進(jìn)能源革命”“加快規劃建設新型能源體系”。規劃建設新型能源體系、加快構建新型電力系統的重點(diǎn)就是大力發(fā)展新能源。我國新能源資源主要分布在西部、北部地區,推進(jìn)大規模高比例新能源開(kāi)發(fā)外送,是落實(shí)“雙碳”目標任務(wù)、促進(jìn)能源電力綠色低碳轉型的有效途徑,是加快建設新型電力系統和新型能源體系的關(guān)鍵舉措,是推動(dòng)全國清潔能源資源優(yōu)化配置、保障中長(cháng)期電力供應的必然選擇。目前,我國已建成投運“19交20直”特高壓交直流輸電工程,“西電東送”輸電能力超過(guò)3億千瓦、累計送電超過(guò)3萬(wàn)億千瓦時(shí),有效支撐了中東部地區約1/5的用電需求。為支撐西部、北部清潔能源基地開(kāi)發(fā)外送,國家“十四五”規劃再建設一批跨區輸電通道,這些輸電通道大多起點(diǎn)于沙漠戈壁荒漠地區,送端近區電網(wǎng)支撐薄弱、受端電網(wǎng)“空心化”嚴重,特別是隨著(zhù)輸送新能源比例的提高,輸電通道安全穩定運行和高效利用面臨多重挑戰,對先進(jìn)技術(shù)要求迫切。

國家發(fā)展改革委、國家能源局、國家數據局印發(fā)《加快構建新型電力系統行動(dòng)方案(2024—2027年)》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)《行動(dòng)方案》),實(shí)施大規模高比例新能源外送攻堅行動(dòng),以提升輸電通道新能源電量占比為重點(diǎn),提出提高在運輸電通道新能源電量占比和開(kāi)展新增輸電通道先進(jìn)技術(shù)應用兩項重大任務(wù),并明確了重點(diǎn)措施,準確把握了大規模高比例新能源外送的趨勢任務(wù)、發(fā)展需求和技術(shù)背景,強存量、優(yōu)增量,具有重要的實(shí)踐指導意義。

要優(yōu)化電源配置,提升在運輸電通道新能源電量占比。

在運輸電通道配套電源以常規電源為主,支撐調節能力充沛,新能源接納空間大。同時(shí),在運輸電通道送受端通常接入強交流系統,電網(wǎng)安全穩定水平高,部分通道具備網(wǎng)匯新能源外送的條件。要高度關(guān)注在運輸電通道輸送新能源的適應性,一是要加強支撐能力建設,一方面新能源開(kāi)發(fā)宜靠近送端換流站和火電、水電等其他配套電源,以利于打捆送出,另一方面要加強抽水蓄能、新型儲能等調節支撐資源配置。二是要提升常規直流技術(shù)性能。常規直流技術(shù)不能頻繁調節功率,主要受制于換流變壓器分接開(kāi)關(guān)和交流濾波器的動(dòng)作次數限制,應加強直流控制策略?xún)?yōu)化研究,提升輸送新能源適應性。三是要保障在運通道保供能力。重視配套新能源占比提升對受端電力保供的影響,推動(dòng)送受端就通道功能定位和電力支撐能力取得一致。我國部分在運通道投產(chǎn)已達20年,逐步達到改造年限,可以借助改造,加強新技術(shù)應用,有效解決常規直流換相失敗問(wèn)題。

要采用先進(jìn)技術(shù),提升新建輸電通道新能源電量比例。

新建輸電通道均采用“三位一體”開(kāi)發(fā)模式,要求輸電通道、配套煤電、新能源同步規劃、有序建設、同步投產(chǎn)?!笆奈濉币巹澼旊娡ǖ来蠖嗥瘘c(diǎn)于沙漠戈壁荒漠地區,送端電網(wǎng)支撐能力弱,特別是通道配套支撐性煤電面臨進(jìn)一步減少的趨勢,需要依靠輸電技術(shù)進(jìn)步提高通道運行安全性。同時(shí),我國在特高壓交直流輸電技術(shù)、大容量IGBT器件和換流閥、IGCT技術(shù)、先進(jìn)儲能技術(shù)、低頻輸電技術(shù)、CCUS等先進(jìn)發(fā)電技術(shù)、構網(wǎng)型控制技術(shù)等方面不斷取得突破,為大規模新能源基地開(kāi)發(fā)外送提供了堅實(shí)技術(shù)支撐。從輸電裝備看,傳統常規直流對系統支撐要求高,存在送端暫態(tài)過(guò)電壓越限、受端電壓穩定、多回直流同時(shí)換相失敗等難題,需要研發(fā)特高壓大容量柔性直流輸電技術(shù),支撐送端大規模新能源接入和受端潮流可靠疏散;改進(jìn)常規直流輸電技術(shù),采用可控換相換流閥(CLCC)等先進(jìn)技術(shù);結合柔性直流輸電具備孤島運行能力的特點(diǎn),考慮在遠離主網(wǎng)的沙戈荒工程中探索多端直流孤島運行的技術(shù)。超前研究低頻輸電、嵌入式直流等先進(jìn)輸電技術(shù),擴充進(jìn)一步提升輸送新能源規模的技術(shù)儲備。加強新能源和外送通道協(xié)同設計,超前示范應用直流組網(wǎng)技術(shù)。從發(fā)電裝備看,要進(jìn)一步挖掘配套煤電的調節支撐能力,實(shí)現配套煤電的調峰深度,采用CCUS等先進(jìn)技術(shù)提高煤電清潔性;積極采用構網(wǎng)型技術(shù)改造新能源發(fā)電和儲能,提高各類(lèi)設備的涉網(wǎng)性能和主動(dòng)支撐能力;研究長(cháng)時(shí)大容量?jì)δ芗夹g(shù),提升對新能源的跨時(shí)段、跨季節、大幅度調節;研究藏東南等高海拔地區清潔能源基地構建技術(shù),提出適應于多端直流送出拓撲結構的水光儲多能互補聯(lián)合配置方案,采用水資源上下游協(xié)同、跨流域水資源互補及水光跨區域一體化調度、水電機組調相技術(shù)等提高水電支撐能力。

要加強送受端協(xié)調,發(fā)揮機制保障作用,切實(shí)保障輸電通道輸送新能源能力。

輸電通道輸電能力特別是輸送新能源能力的提升,涉及送端電源結構、系統支撐,受端接受和消納能力,是多利益主體共同參與的復雜問(wèn)題。為提升輸電通道新能源電量占比,一是送端新端源開(kāi)發(fā)與建設遵從規劃。做好新能源基地合理布局,配套電源分布應盡量相對集中,與直流通道規劃建設時(shí)序匹配,確保網(wǎng)源協(xié)調。配套儲能和分布式調相機等支撐資源按需配置。二是持續優(yōu)化送受端電網(wǎng)結構,提升網(wǎng)絡(luò )承載能力。送端多直流接入電網(wǎng)要加強直流分群研究,減少直流相互影響,提升直流和新能源承載力。受端電網(wǎng)要解決負荷中心“空心化”和關(guān)鍵斷面卡口問(wèn)題,確保直流通道建成后發(fā)揮預期作用。三是建立政策支撐和市場(chǎng)保障措施,提高通道參與各方積極性。完善電力市場(chǎng)機制,明確各類(lèi)主體權責,有效疏導分攤基地開(kāi)發(fā)、建設及運營(yíng)成本。建立適應新能源供給消納體系的新能源消納和外送通道利用效率考核機制,促進(jìn)基地可持續發(fā)展。通過(guò)政策和市場(chǎng)措施保障電源企業(yè)建設配套煤電、儲能和分布式調相機的投資回收。

當前,西部沙漠戈壁荒漠和西南清潔能源基地特高壓輸電通道正在加快規劃建設,輸電通道涉及的電網(wǎng)、電源等主體要認真貫徹落實(shí)《行動(dòng)方案》,實(shí)施好大規模高比例新能源外送攻堅行動(dòng),以技術(shù)創(chuàng )新為引領(lǐng),全面提升輸電通道新能源電量占比,為能源清潔低碳轉型和“雙碳”目標實(shí)現發(fā)揮積極作用。

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