現有電力系統，難以支撐新能源巨量接入嗎？

基于化石能源為主的電力系統向雙高電力系統轉變，將改變交流電網(wǎng)的基本特性。由于新能源機組無(wú)法提供有效轉動(dòng)慣量、調頻能力，之前不受關(guān)注的電力系統頻率、電壓等問(wèn)題將重新顯現。

構建以新能源為主體的新型電力系統是能源領(lǐng)域的一場(chǎng)革命。近日，記者從多個(gè)論壇上聽(tīng)到業(yè)內人士的聲音：構建新型電力系統面臨安全運行風(fēng)險大、調節能力不足、電力供應保障難等多重挑戰，必須從宏觀(guān)系統角度思考新型電力系統的構建問(wèn)題。

“從系統角度來(lái)看，通過(guò)重構電力系統自身和運行控制體系，可應對高比例新能源并網(wǎng)，支撐碳達峰碳中和目標的實(shí)現。”業(yè)內人士稱(chēng)。

業(yè)內普遍認為，目前亟需加強新型電力系統構建研究，完善網(wǎng)源荷儲統一規劃體系，做好頂層設計。

電力平衡和支撐能力不足

眾所周知，新能源波動(dòng)性大，最小出力偏低，電力平衡支撐能力不足，高比例新能源電力系統的供電保障受到挑戰，特別是在高溫和寒潮等極端天氣下，電力供應的需求大幅度增長(cháng)，與電網(wǎng)連續運行、實(shí)時(shí)平衡的要求不匹配。去年我國新能源日最大功率波動(dòng)1.34億千瓦，與此同時(shí)，我國抽水蓄能、燃氣等靈活調節電源占比偏低，且空間分布不均，電力供應保障難度加大。

“以國網(wǎng)經(jīng)營(yíng)范圍的數據為例，日內風(fēng)電出力最大波動(dòng)是6300萬(wàn)千瓦，今年1月份全國最大負荷是11億千瓦，4月初全國最大電力負荷9億千瓦；光伏最大波動(dòng)1.3億千瓦，這個(gè)最大波動(dòng)實(shí)際上是光伏的日最大出力，晚間峰的時(shí)候光伏基本上是0。”國家電網(wǎng)有限公司總工程師陳國平在近日舉辦的“儲能?chē)H峰會(huì )”論壇上表示。

據陳國平介紹，今年1月6日至8日，風(fēng)電出力從1.1億千瓦下降到0.6億千瓦，電力負荷隨著(zhù)氣溫的降低連續幾天走高，寒潮結束時(shí)，電力負荷增加了大概5000萬(wàn)千瓦，1億千瓦時(shí)電力負荷差，相當于從寒潮結束到電力負荷上來(lái)，要開(kāi)200臺50萬(wàn)千瓦的裝機。

國網(wǎng)的統計數據還顯示，風(fēng)、電光伏在2020年以華東和東北夏季極熱、無(wú)風(fēng)，最低出力持續時(shí)間達到了58小時(shí)和92小時(shí)，西北冬季冷空氣間接期低出力最長(cháng)時(shí)間接近120小時(shí)。光伏2020年華東和華中地區低出力在冬季單次最長(cháng)時(shí)間達到58小時(shí)，其中湖南和江西受大范圍影響，低出力時(shí)間最長(cháng)超過(guò)10天。“上述這些數字的概念是，如果形成新能源為主體的電力系統，日內波動(dòng)可通過(guò)儲能解決，而長(cháng)時(shí)間的不穩定天氣造成的風(fēng)光出力不足問(wèn)題，如果繼續配儲能成本相當高。”陳國平表示。

全方位構建新型電力系統

在業(yè)內人士看來(lái)，解決高比例新能源產(chǎn)生的隨機性、波動(dòng)性問(wèn)題，需要配置大量?jì)δ艿褥`活性電源來(lái)保證電力系統供應的可靠、安全。

“基于化石能源為主的電力系統向雙高電力系統轉變，將改變交流電網(wǎng)的基本特性。”陳國平直言，“由于新能源機組無(wú)法提供有效轉動(dòng)慣量、調頻能力，之前不受關(guān)注的電力系統頻率、電壓等問(wèn)題將重新凸顯。”

在電力規劃設計總院院長(cháng)杜忠明看來(lái)，目前電力系統的運行模式和調度方式，是以傳統的電力系統運行機理為基礎構建，未來(lái)高比例新能源、高比例電力電子設備的發(fā)展，需要現有整個(gè)電力系統的規劃設計、標準體系、調度運行、生產(chǎn)運營(yíng)管理模式均需發(fā)生革命性變化，來(lái)適應新能源大規模并網(wǎng)的需要。

國網(wǎng)能源研究院副院長(cháng)蔣莉萍接受記者采訪(fǎng)時(shí)表示，電力是公認最清潔、高效的能源形式，在碳達峰碳中和目標大背景下，電力系統的重要性會(huì )進(jìn)一步凸顯。構建新型能源系統是以電力為中心，以電網(wǎng)為主干平臺，全方位、多角度、深層次地建立新型電力系統，靈活統籌電源、負荷與調度運行各環(huán)節。

儲能行業(yè)被寄予厚望

采訪(fǎng)中，對于構建以新能源為主體的新型電力系統，業(yè)內人士不約而同對儲能技術(shù)的應用寄予了厚望。雖然我國目前儲能仍處于技術(shù)和商業(yè)模式初期的階段，但業(yè)內外對于儲能發(fā)展基本形成共識。面對未來(lái)高比例可再生能源接入，儲能的應用是確保電力供應可持續性、電力系統安全穩定運行的重要手段。

“目前正處于電力能源系統轉型關(guān)鍵時(shí)期。”江蘇林洋能源股份有限公司副總裁方壯志表示，過(guò)去數十年，電力系統一直以生產(chǎn)、傳輸、消費模式運行。發(fā)、輸、變、配、用，基本是單向傳統方式，但是近年來(lái)的電力系統正在向“源網(wǎng)荷儲”一體化轉變。在以新能源為主的新型電力系統中，傳統的發(fā)、輸、配、變、用正在演變成源、網(wǎng)、荷、儲、調五個(gè)緯度。

杜忠明也認為，目前僅依靠現有電力系統已無(wú)法適應大規模利用新能源發(fā)展的需求，需要盡快形成一個(gè)源、網(wǎng)、荷、儲融合互動(dòng)的新型的電力系統。“目前需要對現有大電源、大電網(wǎng)的形態(tài)進(jìn)行挖潛、改造、升級，讓電力系統盡可能地調動(dòng)系統內部的調節能力和資源，為新能源發(fā)展服務(wù)。”

“在新一代電力系統中，儲能行業(yè)猶如‘多面手’。”蔣莉萍表示，在風(fēng)光高比例可再生能源消納中，儲能在新一代電力系統的作用至關(guān)重要，既可改善風(fēng)光處理特性，又可削峰填谷應對諸多問(wèn)題，還應該是最具有收益的一方。”