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构建新型电力系统的江苏方案
点击次数:1554次 更新时间:2023/11/30 【关闭】

能源是人类文明进步的基础和动力,攸关国计民生和国家安全,关系人类生存和发展。

党的十八大以来,以习近平同志为核心的党中央高度重视能源电力工作,习近平总书记多次发表重要讲话、作出重要指示,创造性提出“四个革命、一个合作”能源安全新战略,要求加快规划建设新型能源体系、构建新型电力系统。

今年711日,习近平总书记在中央全面深化改革委员会第二次会议上,强调要深化电力体制改革,加快构建清洁低碳、安全充裕、经济高效、供需协同、灵活智能的新型电力系统。习近平总书记的系列重要论述,指引能源电力发展方向更加清晰,为构建新型电力系统提供了根本遵循。

国家电网有限公司党组高度重视新型电力系统建设,积极开展理论研究和实践探索,陆续发布了《碳达峰、碳中和行动方案》《构建新型电力系统行动方案》等重要文件,明确了新型电力系统建设重点任务。近期,《新型电力系统与新型能源体系》专著出版,该书阐述了以新型电力系统推进建设新型能源体系的“五化”路径,回答了新型电力系统“是什么”“怎么建”等问题,为构建新型电力系统提供了方法路径。

国网江苏电力作为驻苏电力央企,深入贯彻“四个革命、一个合作”能源安全新战略,认真落实国网党组决策部署,积极应对江苏电力发展面临的重大挑战,主动探索安全、绿色、经济高效“综合最优”的能源电力高质量发展之路,希望能为能源行业提供可推广可复制的电网发展方案,也能更加有力地支撑江苏在推进中国式现代化中走在前、做示范。

明确转型思路

主动应对电网运行“五大挑战”

作为典型受端电网,江苏电网需要适应新型电力系统发展过程中能源结构和能源消费模式的深刻调整,应对海量新能源和多元负荷接入后,电网运行各层面面临的重大挑战。 

一是安全稳定运行的挑战。随着高比例新能源、高比例电力电子设备加速发展和推广应用,电力系统低惯量、低阻尼、弱电压支撑等特征明显,电网故障形态及连锁反应路径更加复杂,故障特性难以预测,电网安全稳定问题风险增加。2023815日,巴西发生因500千伏线路误动作引发的停电事故,致使该国1/3用户停电,事故扩大原因就包括大量集中式风电脱网引发的负荷损失,也在一定程度上反映了新能源高渗透率下保持电网安全运行的难点。

二是长期紧平衡的保供挑战。江苏经济稳中向好,用电需求始终保持增长态势,预计到2030年还有4400万千瓦增量负荷空间。但省内常规电源和区外来电落地仍存在不确定性,新能源尚未形成可靠替代能力,叠加负荷增长超预期的可能性,电力平衡将存在一定电力缺口。

三是大规模集中式新能源消纳挑战。新能源波动性加剧了电网平衡压力,江苏省内新能源发展迅速,截至20239月底,省内新能源装机6073万千瓦、占电源总装机的35%。但省内常规调峰手段基本用尽,30万千瓦以上燃煤机组平均调峰深度已达到33%,天然气受气价影响难以充分参与调峰。预计到2030年,江苏省内集中式新能源装机将超过6000万千瓦,远景超过1亿千瓦,随着省内新能源占比的持续提高,调节资源规模可能会制约消纳水平。

四是海量分布式新能源与多元负荷接入挑战。当前,江苏省内分布式光伏呈现超预期发展趋势,截至20239月底,省内分布式光伏装机达到2394万千瓦,今年月均增量超过93万千瓦。按此增速,预计年内分布式光伏超过2650万千瓦、提前实现“十四五”规划目标,预计2030年分布式光伏超过7500万千瓦。同时江苏省内电动汽车增长迅速,省内电动汽车保有量超过150万辆,最大充电负荷超过120万千瓦,2030年更是可能达到800万千瓦规模。分布式光伏和多元负荷的快速发展,对配电网承载力和适应性提出了更高要求。

五是能源成本疏导的挑战。风光等新能源的发展加大了转动惯量、调峰调频等调节资源投入,推高了电力供应整体成本,但相关调用成本的疏导机制还不健全。从国际市场运营情况来看,电力市场频繁出现新能源零电价、负电价情形,侧面反映了新能源调节压力。而国内统一电力市场仍在建设阶段,需要探索符合国情的调节资源等成本疏导机制。

面对上述挑战,国网江苏电力在长期实践的基础上,按照“政府主导、企业实施、社会共建”的发展思路,探索出了一套新型电力系统建设路径,即紧扣“主干网”“配电网”“两个战场”,围绕“大规模区外受电能力提升和省内集中式新能源消纳”“支持海量分布式新能源发展和多元负荷友好互动”“两条主线”,研究构建新型能源体系的“六个关键”问题,攻关坚强韧性主干网的“五个重点”,推动现代智慧配电网取得“五个突破”,全力打造“五个示范”,高标准构建新型电力系统。

其中,主干网作为电力资源传输配置的主体,重点解决保供应、保消纳、保安全的难题。配电网作为技术、管理、商业模式创新的集聚地,将运用主配微协同的理念,汇聚海量分散的配电网资源调节互动,共同支撑全网供需平衡,实现源网荷储协同高效运行。 

研究探索先行

攻关电网转型“六个关键”问题

高标准构建江苏新型电力系统,离不开新型能源体系的方向引领。国网江苏电力主动开展新型能源体系的前瞻性研究,积极与政府沟通汇报,支撑政府确定与经济社会发展相适配的能源电力发展目标,更好地指导电网转型。

一是配合开展当地“双碳”目标路径研究。统筹产业发展和能源转型需求,确定地区减碳发展的总体目标和步骤安排,进而指导能源转型和电网发展。在研究过程中,既要避免减碳目标设置过低,影响能源转型进度;又要避免减碳目标设置过高,造成能源供应成本过快上升,超出企业承载能力。

二是配合开展平衡原则研究。在“双碳”目标路径的基础上,聚焦地区能源禀赋和发展预期,评估选择合理的平衡原则。例如对江苏等受端电网,推动平衡方式向保有合理裕度转变,更好地平衡省内机组发电效率与电力充裕供应的关系。 

三是配合开展未来需求研究。在确定平衡原则后,深化开展分行业、分区域的用能需求研究。结合地区产业发展和能源消费升级进程,明确用能需求的规模和特征,支撑能源供给体系超前发展、精准布局。

四是配合开展供给结构研究。在确定电力需求的前提下,以需定供,适应性优化能源供给结构。确定省内外电源构成,科学安排区外来电规模、区外清洁电力需求。细化省内电源布局,指导省内集中式、分布式新能源及常规电源高效开发利用。

五是配合开展调节资源研究。在优化供给结构过程中,同步开展调节资源布局研究,明确火电灵活性改造、各类储能建设、需求侧响应等配置目标。同时攻关虚拟同步机等技术,引导电力电子设备参与调频、惯量支撑,保障“双高”电网安全稳定运行。

六是配合开展政策机制研究。建设新型能源体系和新型电力系统离不开政策机制的保障。针对新型储能、虚拟电厂市场化发展需求,推动政府出台政策支持市场先期培育,持续完善机制促进市场后续发展,构建有为政府、有效市场协同保障的能源市场体系。

新型能源体系的“六个关键”问题研究是一个有机整体,为地区能源发展指明目标、明晰边界。国网江苏电力联合权威研究机构、知名高校,共同研究攻关适用于江苏的方案,并在能源供需、调节资源配置上取得了初步成果。后续将持续与政府部门对接,争取将相关成果转化为指导行业发展的规划方案。


聚焦能力提升 

主干网建设锚定“五个重点”

国网江苏电力围绕主干网这个新型电力系统建设的主战场,以满足集中式新能源消纳需求为出发点,全面提升主干网承载力。

重点提高区外受电能力。加强送受端电网沟通协调,推进第五回、第六回特高压直流落地,明确送端配套电源,优化受端落地方案,实现省间电力资源跨区互济。

重点支撑新能源集中式开发利用。推动千万千瓦级海上风电、海上光伏开发建设,综合考虑资源禀赋、电网消纳条件,设计新能源与常规电源互补发展模式,引导集中式新能源有序建设。

重点推动新型储能规划布局。完善各类储能应用场景策略,优化储能配置布局和规模,推动“光伏+新型储能”“风电+燃机”优先发展。开展储能推广模式研究,形成共享储能市场化拓展方案。

重点深挖调节资源空间。开展调峰、调频、惯量平衡规划,推进邻省调峰资源合作开发利用,推进飞轮储能、虚拟同步机等项目布局,保障电网安全运行。

重点推进主干网全面升级。应用嵌入式直流、移相器等技术,构建交直流协调发展、结构合理、技术先进的主干网架,全面适应大规模区外来电接入、集中式新能源开发和省内电力互济需求。

紧扣转型发展

配电网建设力求“五个突破”

国网江苏电力针对配电网这个新型电力系统建设的主要战场,着力打造现代智慧配电网,破解分布式新能源消纳和多元负荷互动难题。

在物理网架灵活适配上取得突破。充分考虑新能源就地就近消纳需求,采用传统网架补强、局部柔性互联、加装储能装置等方式,提升配电网互动能力和弹性水平。

在数字电网可调可控上取得突破。加快分布式电源、多元负荷感知终端部署,建立与各类源荷相匹配的网络通信体系和安全防护体系,支撑配电网“可观测、可描述、可调控”。

在微能源网汇聚资源上取得突破。参照德国灵活调节资源调用经验,以微能源网为载体,自下而上挖掘潜在调节资源,分层分区分类做好调节资源管理,全面提升源荷互动能力。

在主配微分层平衡上取得突破。加快建设适应新能源发展的调度运行体系,全景智能化感知、全局智能化分析,运用市场机制或调控指令对微能源网、虚拟电厂调节控制,实现主配微网高效协同运行。

在政策创新研究上取得突破。加强源网荷储友好互动政策机制研究,推动支持政策出台,更好地促进源网荷储互动,营造共建共赢的发展业态。

构建示范体系

打造新型电力系统“五个示范”

当前,全国各地的新型电力系统建设正在如火如荼地推进,但大部分试点项目聚焦在技术突破和装备创新领域,对于管理模式和政策机制的探索不太成熟。在新型电力系统建设过程中,还面临诸多体制机制上的攻关需求,例如现行调控系统管理体系不足以适应源网荷储发展需求,无法支撑海量的分布式新能源、电动汽车、新型储能可观可测可控;现行电网运行方式以常规电源为主,尚不能适应电力市场下频繁调整的交易需求。

在此背景下,国网江苏电力从创新示范体系建设的维度出发,着力打造“五个示范”,以点带面,示范引领,争取为全行业能源转型先行探路。

一是打造理论创新示范。深化基础前瞻性研究,探索解决问题的新模式新方案,为新型电力系统建设提供理论指导。

二是打造技术创新示范。推广灵活高效输配电技术,推动高安全性能储能技术规模化应用,提炼形成高等级标准,指导新型电力系统整体协同发展。

三是打造政策创新示范。争取出台有利于电力保供和电网发展的支持政策、有利于新能源消纳的市场政策、有利于电碳市场衔接的交易政策,为各地创新探索提供政策保障。

四是打造业态创新示范。发挥电网在产业链上的带动作用,推动地方政府完善产业布局,引导装备企业提供创新示范的产业支持,营造政电企合作新业态。

五是打造区域创新示范。结合新能源富集区域、工业转型区域特色需求,因地制宜打造新型电力系统示范,实践验证各类创新成果。

在具体实践过程中,在主干网层面,国网江苏电力规划建设的扬镇直流一期工程已核准开工,姑苏换流站互济功率达到100万千瓦,同时正在加快推进扬镇直流二期工程和GIL直流工程规划论证工作,奋力推动主干网向交直流混联转型升级;在配电网层面,已经打造了镇江扬中配电网示范等示范工程,实现光伏高渗透率台区100%纯绿电消纳,同时还在持续探索微能源网自治运行等技术方案和绿电交易等创新模式,持续打造配电网创新发展的样板。

后续,国网江苏电力将持续以“两个战场”“两条主线”为抓手,全方位开展研究探索和试点攻关,打造更多的示范案例,推动新型电力系统建设的方案构想转化为生动实践。 

作者:程亮      来源:《中国电力企业管理》