這些年，大家對新能源肯定一點(diǎn)都不陌生。但千家萬(wàn)戶(hù)要用上風(fēng)光等新能源，并不簡(jiǎn)單，需要一個(gè)好的系統，這就是新型電力系統。對于什么是新型電力系統，估計很多人未必清楚。
在我國，目前已經(jīng)具備新型電力系統體系雛形的電網(wǎng)不在東部地區，而在大西北。專(zhuān)業(yè)期刊《電網(wǎng)與清潔能源》上的一篇文章稱(chēng)，西北電網(wǎng)是我國首個(gè)以新能源為第一大電源的區域電網(wǎng)，其新能源利用核心指標已經(jīng)超過(guò)歐盟，達到國際領(lǐng)先水平。這是怎么做到的?
什么是新型電力系統?
首先，我們要了解什么是新型電力系統。
2021年3月15日召開(kāi)的中央財經(jīng)委員會(huì )第九次會(huì )議提出構建以新能源為主體的新型電力系統。這也就是說(shuō)，新型電力系統最基本的一個(gè)“新”就是新能源。
當然，新能源也有一種很重要的特點(diǎn)，比如風(fēng)電和光伏發(fā)電，其帶有很強的不穩定性，受天氣影響很大。因此，新型電力系統還不只是電源“新”，它還有五大特點(diǎn)：清潔低碳、安全充裕、經(jīng)濟高效、供需協(xié)同、靈活智能。簡(jiǎn)單說(shuō)就是這個(gè)供電網(wǎng)絡(luò )很清潔、很智能，既安全實(shí)用，同時(shí)也很高效。
西北電網(wǎng)何以“新”?
為什么西北電網(wǎng)在向“新”方面能走在前頭?
從發(fā)電端來(lái)看，在我國西北，波光粼粼的“光伏海”、依山起伏的發(fā)電風(fēng)車(chē)已經(jīng)成為新風(fēng)景。
這里有“全國風(fēng)電裝機第一縣”甘肅瓜州。
這里有“全球裝機容量最大的光伏發(fā)電園區”青海海南州生態(tài)光伏園。
……
截至2024年2月底，西北電網(wǎng)發(fā)電裝機容量超過(guò)4億千瓦，其中新能源超過(guò)2億千瓦，新能源裝機占比超過(guò)一半，成為主體電源。
我國的新能源發(fā)電，為何在西北成了大氣候?
“天賦好”
“西北地區擁有得天獨厚的自然資源：豐富的煤炭資源、太陽(yáng)能和風(fēng)能，還有廣闊的荒漠地帶。”國家電網(wǎng)有限公司西北分部副總工程師馬曉偉介紹，西北地區風(fēng)光資源可開(kāi)發(fā)量超160億千瓦，風(fēng)電資源可開(kāi)發(fā)量占全國三分之一，太陽(yáng)能資源可開(kāi)發(fā)量達全國近六成，主要集中在新疆、青海、甘肅。
近些年，我國在西北地區大力發(fā)展光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電。“2010年以來(lái)，西北電網(wǎng)新能源裝機增長(cháng)超過(guò)60倍，相當于建成十座三峽電站。”馬曉偉說(shuō)，未來(lái)，國家規劃建設風(fēng)光基地裝機容量超4億千瓦，預計規劃中60%的“沙戈荒”(沙漠、戈壁灘、荒漠)新能源集中在西北。
“智能腦”
但顯然，僅僅能發(fā)電還遠遠不夠。
前些年，我們看到媒體報道說(shuō)，西北風(fēng)、光消納面臨一些困境。馬曉偉表示，這其中的原因有很多方面，一是新能源“靠天吃飯”特征明顯，時(shí)有時(shí)無(wú)的“脾氣”使得電網(wǎng)運行方式安排難度大，對新能源發(fā)電規律的精準掌握需要時(shí)間來(lái)積累，傳統電源對新能源的調節需要時(shí)間來(lái)磨合。二是西北新能源發(fā)展速度快，裝機規模遠超用電負荷，自身消納空間有限，需要眼睛向外“找出路”。
破解這樣的痛點(diǎn)，就需要電網(wǎng)變得更加“聰明”。
其核心主要有三個(gè)，一是讓電力系統對天氣變化有更強的感知和預測能力，電網(wǎng)在運行過(guò)程中可以針對新能源變化制定一系列對策，做到“心中有數”;二是讓電力系統有更靈活的調節能力，比如，可以用火電、水電“隨新而動(dòng)”去補充、調節新能源發(fā)電;三是發(fā)的電如果本地沒(méi)有全部用完，也有手段可以長(cháng)途運輸出去，供工業(yè)發(fā)達、對電力需求較大的地方使用。
說(shuō)易行難。西北電網(wǎng)在這方面做了很多努力。
對于第一點(diǎn)，馬曉偉介紹，西北電網(wǎng)如今已經(jīng)全面部署了基于現代信息技術(shù)的“5I”智能平臺，該平臺具有提升“氣候彈性”“安全韌性”“調節柔性”“保障能力”等功能，實(shí)現了數智對電力行業(yè)的賦能賦效。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是，西北電網(wǎng)現如今已有了一個(gè)智能大腦，有了這個(gè)大腦，它可以實(shí)現提前預測、實(shí)時(shí)監測、主動(dòng)防御、高效部署、自動(dòng)調整等功能。
比如，大數據在這中間發(fā)揮著(zhù)重大的“加持”作用。通過(guò)大量數據分析，找出當地新能源發(fā)電變化的規律性，例如計算出在特定季節、特定氣候條件下新能源發(fā)電的可靠產(chǎn)出等，掌握新能源供電能力的“晴雨表”。目前，西北電網(wǎng)新能源預測精度已達較高水平，準確率連續多年位于全國前列，新能源預測周期可長(cháng)達10天。
再比如，“5I”平臺對于安全韌性的提升，可以通過(guò)預判大風(fēng)、雷電等惡劣天氣對電網(wǎng)運行的影響，進(jìn)而做出一些安全預控，防止輸電線(xiàn)路大面積跳閘后對新能源發(fā)電造成不利影響。還可以實(shí)時(shí)監測電網(wǎng)中的火電機組開(kāi)機容量大小是否能支撐整個(gè)電網(wǎng)安全，既讓電網(wǎng)運行得穩，又讓新能源消納得好。
此外，還可以實(shí)時(shí)評估區域內不同省份地區新能源電力的富裕程度等，自動(dòng)評估校核并形成市場(chǎng)交易建議，智能、高效地協(xié)助工作人員有針對性地組織、撮合新能源發(fā)電交易，實(shí)現“風(fēng)沒(méi)有白刮、電沒(méi)有浪費”。
“圍繞電網(wǎng)運行中所需要考慮的氣象、安全、控制、經(jīng)濟等各方面因素，我們通過(guò)打造這樣一個(gè)智能平臺，來(lái)服務(wù)于電網(wǎng)運行需求。”馬曉偉如是說(shuō)。
“充電寶”
同時(shí)，通過(guò)儲能、多能互補等形式，讓電力供應更穩定，新能源消納更高效。
在新型儲能項目建設方面，比如在甘肅瓜州縣雙塔光伏園區，有99臺集裝箱，每臺都是一個(gè)大號“充電寶”。箱內總計安裝了6.5萬(wàn)塊磷酸鐵鋰電池，最大儲能容量達240兆瓦時(shí)。儲能電站既可作為獨立電站參與電網(wǎng)調峰調頻，也可幫助新能源發(fā)電企業(yè)代為儲能，還可以作為用戶(hù)方的備用電源。
“截至去年年底，西北地區火電、水電總裝機約2.1億千瓦，新型儲能規模突破千萬(wàn)千瓦。”馬曉偉介紹，這樣做可以確保即使在風(fēng)力不夠或光照不足的情況下，通過(guò)“多能互補”，保證足夠的電力供應，確保電力用戶(hù)的日常生活和工作不受影響。
馬曉偉表示，通過(guò)推動(dòng)火電深調改造和水電的靈活運用等一系列措施，2023年累計多消納新能源188億千瓦時(shí)，提升利用率6個(gè)百分點(diǎn)。
通過(guò)一系列努力，2023年，西北電網(wǎng)的新能源利用率超95%。這放在全球范圍來(lái)看，也已是較高比例。
“特高壓”
對于電力的長(cháng)距離運輸，早在上世紀80年代，錢(qián)學(xué)森就曾設想利用戈壁灘上巨大的風(fēng)能和太陽(yáng)能資源為國家提供電力，但很長(cháng)一段時(shí)間，工程上的種種困難令此類(lèi)設想顯得不切實(shí)際：遠距離傳輸大量電力是個(gè)艱巨挑戰，傳統電網(wǎng)也難以應對可再生能源發(fā)電的劇烈波動(dòng)。
如今，隨著(zhù)特高壓技術(shù)、數智技術(shù)等快速發(fā)展，西北地區潛力得到空前釋放。
這些特高壓輸電線(xiàn)路跨越千山萬(wàn)水，讓電有了瞬移技能，有效減少遠距離輸電過(guò)程中的電力損耗，解決了“西電東送”的技術(shù)難題，確保了西北地區豐富的清潔能源惠及全國，尤其是能源需求巨大的東部沿海地區。
這些輸電線(xiàn)路最長(cháng)超3000公里，橫跨超半個(gè)中國，成為“外送能力最強、規模最大的區域電網(wǎng)”。馬曉偉透露，預計到“十四五”末，外送規模將突破1億千瓦。
外地如何高效消納西北地區輸送過(guò)去的綠電?
馬曉偉介紹，會(huì )在政府能源主管部門(mén)的帶領(lǐng)下，提前去“招商引資”。“看看哪些省份的新能源資源與我們可以互補，哪些省份缺電，哪些省份缺綠電指標。”馬曉偉表示，雙方談判協(xié)商什么時(shí)間段、送多少電過(guò)去，通過(guò)國家電網(wǎng)公司的交易平臺最終交易。保證綠電能送得出去，也能用得起來(lái)。“交易計劃安排好了，就能消納很大一部分。日內運行時(shí)，也會(huì )調動(dòng)源、網(wǎng)、荷、儲各方面來(lái)最大化消納，爭取較高的利用率。”
綠電今之困境如何破?
目前，新能源裝機比重越來(lái)越高，新能源發(fā)電的間歇性、波動(dòng)性被不斷放大，電網(wǎng)應對壓力增加。“午間光伏大要保證好新能源消納，晚上風(fēng)力不足時(shí)要保證好電力供應，實(shí)屬兩難。”馬曉偉介紹說(shuō)，“還有一個(gè)問(wèn)題，以前東部地區新能源裝機率較低、負荷和用電量大，西部地區基本上送去多少新能源，對側就能消納多少?，F在區外新能源發(fā)展也很快，會(huì )面臨兩邊新能源消納需求都旺盛的矛盾。”馬曉偉直言了如今的挑戰。
“主要還是要從規劃設計上解決問(wèn)題。”一位業(yè)內人士表示，電網(wǎng)和電源企業(yè)都應加強向能源主管部門(mén)的積極匯報和溝通，加強電網(wǎng)整體規劃，優(yōu)化光伏和風(fēng)電裝機比例、布局等，爭取新能源項目與送出通道、調節能力同步規劃、建設和投運，服務(wù)好新能源高效利用和高質(zhì)量發(fā)展。
