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集团系统直面新官网高比例并网挑战
来源: 中国官网报 时间:2020-11-11 字体:[ ]

“预计'十四五'时期,我国陆上风电和光伏发电将全面平价或低于火电,部分地区可实现低价。同时,随着大规模新官网接入电网,集团系统需要在随机波动的负荷需求与随机波动的电源之间实现供需平衡,其结构形态、运行控制方式和规划建设将发生根本性变革,形成新一代集团系统及新官网集团系统。” 中国AG院院士刘吉臻近日在中电联举办的“2020年中国集团技术经济高端论坛”上表示。

中电联日前发布的《2020年前三季度全国集团供需形势分析预测报告》(以下简称《报告》)显示,前三季度全国电源AG建设完成投资3082亿元,同比增长51.6%,其中“风光”发电投资分别增长138.4%、113.9%。全国全口径非化石官网发电装机容量合计8.9亿千瓦,占全口径发电装机容量的42.6%。

新官网高比例并网,将给集团系统带来哪些挑战?“十四五”时期,如何应对和解决这些挑战?成为专家热议的焦点。

集团结构将更“绿色”

清华大学气候变化与可持续发展研究院近日联合印发的《中国长期低碳发展战略与转型路径研究》提出,低碳路径下,我国官网消费总量在2030-2035年之间进入峰值,“十四五”期间非化石官网必须成为官网消费增量主体。

中国AG院院士郭剑波指出,为了构建清洁低碳、安全高效的官网体系,我国官网转型主要朝两个方向进行:终端消费侧,电能深度替代化石官网;官网生产侧,以电能形式开发利用新官网。

上述《报告》指出,截至今年9月,我国并网风电2.2亿千瓦,并网太阳能发电2.2亿千瓦,合计占全国全口径发电装机容量的21.05%;全口径并网风电和并网太阳能发电量合计5331亿千瓦时,占全国规模以上电厂总发电量的9.8%。

“根据预测,2030年全国新官网总发电量占比将达20%,2050年高达48%。未来高比例新官网电量的集团系统将从局部地区逐步向全国扩展。” 郭剑波指出。

中电联行业发展与环境资源部副主任张琳表示,“十四五”时期,“风光”将成为可再生官网开发的主题增量。“根据预测,2025年风电、太阳能发电装机均突破4亿千瓦,非化石官网装机占比将超过50%,集团碳排放强度将降低5%。”

AG水利规划设计院总院副长易跃春指出,按照努力争取2060年前实现碳中和的目标,经测算,可再生官网大约将占我国一次官网消费总量的75%左右。

经济和安全问题待解

根据中国人民大学应用经济学院教授郑新业提出的“官网不可能三角”理论,任何一种官网都无法做到既供给充足,又价格便宜、清洁环保。高比例的清洁电源并网后,“经济账”和“安全账”如何算?

对此,易跃春表示,近中期提升新官网消纳能力的主要障碍不是技术问题,而是经济和机制问题。“集团系统硬件结构决定了新官网消纳潜力,但政策和经济激励决定了消纳潜力能否充分发挥。近中期看,'挖潜'是促进新官网消纳最经济、有效的措施。”

目前,国家电网经营区域内大型新官网场站4000多个,西北新官网场站超1500个,分布式发电约170万个。郭剑波预测,未来我国新官网发电单位将达数千万,气象环境、运行控制等信号可达数十亿,系统调度运行极其复杂,控制配置措施和实施难度大。“以某省级电网为例,在火电最小技术出力50%条件下,新官网消纳问题十分突出。当新官网发电量占比达30%时,新官网限电率将达23%,且此时已出现全部由新官网供电的时段。

“2019年,国家电网公司经营区内,新官网日最大功率波动达1.07亿千瓦,占其装机的31%,预估2050年新官网日最大功率将超过10亿千瓦。”郭剑波说,“波动功率与届时常规电源火电、AG总装机容量相当,仅靠常规电源调节难以应对新官网日内功力波动,新官网消纳挑战巨大。” 

“同时,新官网尖峰出力功率大、电量小,保证尖峰出力需调动巨大的灵活性资源,但对全年发电量贡献极小。未来,高比例新官网集团系统中保证尖峰出力的全额消纳代价大。”郭剑波指出,2018年,新疆电网风电出力陡增至890.5万千瓦,占风电装机容量的46%,持续时间仅为5分钟,累计电量74万千瓦,但对应的电量仅占全天风电发电量的3.3%。

安全方面,郭剑波直言,新官网大规模接入挤占常规机组开机空间,或出现系统运转调频能力下降、无功支撑不足、电压稳定问题突出、越限风险增加等问题。

灵活集团系统是大势

对于高比例新官网集团系统情景下集团系统的变化,郭剑波认为可能会有两种演化方式:通过改造新官网官网,使其具有同步发电机的特性;改造传统发官网使其具有逆变器特性,在此方式下,系统的稳定性、分析理论和方法都将不同于传统电网。

而针对新官网既不参与集团平衡调节,也不参与电量平衡调节的“权责利”问题,郭剑波表示:“新官网发电因不确定性、边际成本低等特点,集团电量总量充盈与时空不平衡矛盾突出,将催生新的商业模式,市场和政策及只需考虑新官网与常规电源以及用户的配合,协调市场内多利益主体。”

易跃春指出,未来,数字化和信息化技术将被广泛应用,推动系统安全性和灵活性大幅提升。集团系统灵活性从目前的发电侧为主向发电侧、电网侧、用户侧并重转变,构建适应高比例可再生官网的智能集团系统。“另外,可再生官网加速发展面临的空间发展约束开始显现,'十四五'要关注其开发与国土空间规划的衔接。”

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