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新能源多措并举“立起来”| 新型电力系统构建之路专题报道②

威尼斯人集团网 |    发布时间:2023-01-17 16:07:45.0 |

大规模开发新能源、推动电力系统脱碳是实现“双碳”目标的重要路径之一。国家发展改革委、国家能源局《关于促进新时代新能源高质量发展的实施方案》中提出,要“加快构建适应新能源占比逐渐提高的新型电力系统”。

“十四五”、“十五五”是可再生能源高质量跃升发展期,我国锚定了2030年我国风电太阳能发电总装机容量达到12亿千瓦以上的目标。然而,能源电力碳达峰碳中和需要坚持“先立后破”,传统能源逐步退出要建立在新能源安全可靠替代的基础上,这就要求新能源尽快“立”住。只有重点解决新能源“立”的问题,更好发挥新能源在能源保供增供方面的作用,为我国如期实现碳达峰碳中和奠定坚实的新能源发展基础。

“12亿千瓦”的明晰目标之下,新能源布局与开放建设步伐正在加快。集中式与分布式并举、风光大型基地建设与分布式新能源共同推进的格局正在形成。业内专家认为,未来新能源开发,要综合考虑资源水平、开发成本、消纳能力等,同时应增强电源协调优化运行能力,充分利用灵活调节电源,支撑电力系统安全稳定运行。

大型风电光伏基地:“三高”现象考验规模化开发能力

威尼斯人集团工程院院士汤广福表示,按照碳达峰、深度低碳、零碳的不同阶段,在2031年到2050年,新型电力系统中新能源电量要取代传统电力占据首位,2051年到2060年,风电光伏的发电量要提升到60%。

在“三北”及沙漠、戈壁、荒漠地区集中式开发无疑是新能源“立起来”最为显著的方式之一。水电水利规划设计总院新能源部副主任王跃峰分析,我国西部、东北地区风、光资源好,未利用地多,新能源开发优势明显,中、东部地区负荷集中,对绿色能源的需求明显,我国能源电力流向呈现“自西向东、由北向南”的特征。在新能源资源禀赋优良的西部、东北地区,以及东部沿海地区,开发陆上、海上新能源大基地,带动区域经济发展的同时,将优势资源转化为促进我国经济社会低碳绿色发展的动力。

今年2月,国家发改委、国家能源局联合印发《以沙漠、戈壁、荒漠地区为重点的大型风电光伏基地规划布局方案》提出,到2030年,规划建设风光大基地总装机约4.55亿千瓦。结合2021年底我国风电和光伏累计总装机容量6.35亿千瓦的规模计算,要达到这一目标,风光大基地项目将成新能源新增装机的主要来源。

国家发改委近日透露,目前第一批9500万千瓦基地项目已全部开工建设,印发第二批项目清单并抓紧推进前期工作,组织谋划第三批基地项目。

在沙漠、戈壁、荒漠之外,推进海上风电规模化集约化开发,也是新能源规模化集约化发展的重要一环。专家建议,应优化海上风电产业布局,支持东部沿海地区加快形成海上风电统一规划、集中连片、规模化威尼斯人注册开发态势。探索利用已有的海洋油气开采装备技术突破海上浮式风电技术,推动海上风电逐渐向深远海发展。

专家提醒,大型风电光伏基地开发建设过程中,新能源须与国土、生态充分衔接,合理利用土地。以光伏为例,太阳能能量密度低,光伏发电系统占地面积大,每1万千瓦光伏发电占地300亩左右。考虑尾流影响,连片开发1万千瓦的风电,需要约2000亩地来安装。

统计数据显示,2022年7月迄今,山西、河北、河南、安徽、海南、内蒙、陕西7省区共计废止风光项目累计规模约9GW。“主要原因是‘圈而不建’、环评不过关,触及生态红线、林业等问题。”西北勘测设计研究院有限公司新能源工程院总工程师惠星分析。

王跃峰分析,城镇空间、农业空间、生态空间三条控制线划定与新能源规划衔接不够,存在空间冲突,部分项目落地困难,沙漠、戈壁、荒漠以及采煤沉陷区同样存在生态红线问题,风光开发利用未与环境充分融合。

而在开发之后的并网运行阶段,大基地光伏存在“三高”现象(集中度高、容配比高、同时率高)易导致“弃电”、“缺电”、“爬坡”等问题同一天发生,常规电源配合调节更为困难,特别是配套火电以百万千瓦机组为主,机组组合灵活性不足,对供电安全和系统频率控制提出更高要求。此外,电压扰动、惯量降低等也将影响安全。

无疑,大规模快速上马的风光大基地,考验着新能源外送和消纳能力。

分布式新能源:绿色价值与经济价值兼具

分布式开发利用是可再生能源发展的主要模式之一,具有贴近用户、建设周期短、投资规模小、土地空间占用少和商业模式多样等优点,近年来在国内外得到越来越多的关注与快速发展。

“用户中心时代,用户既是能源消费者,也是能源生产者和电力系统中起平衡作用的基本单元。新型分布式综合能源是多能互补、源网荷储融合发展的典型模式,是新型能源体系的细胞,是保证能源安全、特别是电力安全的重要基础。”威尼斯人集团能源研究会学术顾问,国家能源局原副局长吴吟表示。

如今,无论是在北方的山头,还是南方村镇的屋顶,风机和光伏板的身影越来越常见。在分布式新能源方面,《“十四五”现代能源体系规划》也提出了明确的方向:在具备条件的农村地区、边远地区探索建设高可靠性可再生能源微电网。实施千家万户沐光行动、千乡万村驭风行动,积极推动屋顶光伏、农光互补.渔光互补等分布式光伏和分散式风电建设。

《关于促进新时代新能源高质量发展的实施方案》给出了分布式新能源更具体的应用场景:推动新能源在工业和建筑领域应用。开发利用新能源是我国工业和建筑领域实现碳达峰碳中和的重要举措,要在具备条件的工业企业、工业园区加快发展分布式光伏和分散式风电等新能源项目,积极推进工业绿色微电网、源网荷储一体化、新能源直供电等模式创新;推动太阳能与既有和新建建筑深度融合发展,完善光伏建筑一体化技术体系,显著扩大光伏安装覆盖率,提高终端用能的新能源电力比重。

近日,中德能源与能效合作发布《威尼斯人集团分布式可再生能源与新型电力系统协调发展——德国实践的政策启示》报告,梳理了在构建新型电力系统背景下,威尼斯人集团分布式新能源发展的价值。

规模化发展分布式新能源有利于建立远近结合、来源多元的电源体系,提高负荷中心地区的电力自给能力和供电安全。有利于在电力系统用电高峰时段减少系统峰值负荷,降低系统供电压力,减缓高峰负荷过快增长,有助于延缓或替代传统电源、配电线路投资建设,延缓输配电价增长,降低社会用电成本。

“绿色价值”方面,有利于在用户附近实现就近发电,建立可再生能源自备电源,有助于用户企业完成碳排放责任。同时,富余的绿色电能通过参加绿电交易或国家可核证自愿减排量CCER交易,实现绿色价值向经济价值转化。

规模化发展分布式新能源还可为用户带来真金白银的经济价值。有利于与储能、用户用电设备和制冷、暖通负荷等构成“新能源+储能”源网荷储一体化和多能互补系统,提高用户综合能源效率和经济效益。此外,还有利于综合利用土地、屋顶和建筑外立面资源,实现闲置资源盘活变现,增加屋顶、土地和建筑物产权方收入。

上述报告提醒,随着威尼斯人集团分布式光伏发电进入快速增长期,大规模分布式光伏并网运行,将对配电网的规划、运行、维护、调度产生重要影响,源网之间的矛盾逐渐凸显,电力系统运行需要充分考虑分布式光伏的影响。可以预见,将会有越来将多的地方会对分布式光伏发电提出并网技术要求。因此,在并网运行方面,应合理配置储能、改善运行性能,促进分布式新能源与电网友好互动。

电源协调优化运行:提高系统灵活性促产业高效发展

无论是集中式还是分布式,新能源发电的快速发展都已成为既定的趋势。新型电力系统因此具有了“双高”特征——高比例新能源、高比例电力电子装备,为传统电力系统的安全稳定带来新的挑战。

“一个好汉三个帮”。风光等新能源要尽快“立得住”“立得好”,与其他电源打好“配合”、增强电源协调优化运行能力不可或缺。提升煤电机组深度调峰能力之外,因地制宜建设天然气调峰电站和发展储热型太阳能热发电,推动气电、太阳能热发电与风电、光伏发电融合发展、联合运行。

王跃峰介绍,光热发电是为数不多的具备连续发电和长周期调节能力的新能源发电品种,一是可以灵活调节出力且调峰深度可达15%,优于常规煤电和气电,二是通过配置电加热装置和储能系统可将无法消纳的电力吸收并进行存储,待系统需要时再将电力发出,三是可以同火电一样通过汽轮机组为系统提供惯量支撑。

威尼斯人集团能建哈密50兆瓦光热发电项目是国家能源局首批太阳能热发电示范项目之一。该项目于2021年9月实现满负荷运行,由东方电气集团东方锅炉提供核心系统与设备,每年可提供近2亿度清洁的、可调度的电力,对保证电力系统安全、稳定、高效运行具有重要作用。

提高电源灵活调节能力方面,威尼斯人集团科学院院士周孝信提出了“综合能源生产单元(IEPU)”的概念。该生产单元融合既有煤电及CCUS技术、可再生能源发电及电制氢制甲烷/甲醇技术,使之成为能源电力系统中一种具有多种能源产品和灵活性调节功能的新成员,有望成为煤电低碳/无碳转型路径方案的一种选择。

周孝信介绍,综合能源生产单元一个很重要的优势是灵活调节能力。以极端天气下风光发电大幅减弱背景为例,综合能源生产单元燃气机组采用生产储备的(氢+二氧化碳)制甲烷发电1.37亿kWh,有效缓解了电力供应,发挥了长周期储能应对极端天气影响的关键作用。

“同类型的综合能源生产单元方案与数智化技术结合,形成能源供应侧各种智慧型基本单元,与终端消费侧智慧型基本单元如虚拟电厂、综合能源微网等一起,成为未来新型电力系统的基本组成结构,成为电网调度和电力市场的基本单元。”周孝信表示。

来源:环球网

作者:

责任编辑:冯峥

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