3月初，國家電網(wǎng)有限公司在能源央企中率先發(fā)布碳達峰、碳中和行動方案。西北地區(qū)資源儲備好、發(fā)展?jié)摿Υ?，在國家推動實現(xiàn)碳達峰、碳中和目標(biāo)的過程中將承擔(dān)更大的責(zé)任，迎來更多的機遇。3月10日，國網(wǎng)西北分部組織召開西北電網(wǎng)碳達峰、碳中和目標(biāo)院士專家研討會。多位院士、專家凝聚智慧，圍繞碳達峰、碳中和目標(biāo)背景下電力系統(tǒng)的機遇和挑戰(zhàn)展開深入探討。
建立適應(yīng)能源互聯(lián)網(wǎng)的市場機制，推進能源綠色低碳轉(zhuǎn)型
“十四五”期間，全國各區(qū)域、省級電網(wǎng)間互濟能力、多資源協(xié)同能力均將得到進一步提升。參會院士、專家普遍認(rèn)為，借助這一有利的基礎(chǔ)條件，構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系，推動形成完善的市場電價機制，可在保障能源電力供應(yīng)安全的基礎(chǔ)上有力助推碳達峰、碳中和目標(biāo)達成。
中國工程院院士薛禹勝表示，從我國富煤缺油少氣的資源稟賦來看，在火電加速退出的較長過程中，煤電仍將是我國能源安全的重要保障。但如果能源轉(zhuǎn)型太慢，則會影響碳達峰、碳中和目標(biāo)的實現(xiàn)。因此，必須開展量化分析，優(yōu)化碳達峰、碳中和目標(biāo)的實現(xiàn)路徑。此外，政策、多市場協(xié)同，以及精準(zhǔn)服務(wù)和民眾行為等社會元素的輔助也十分重要。電力系統(tǒng)應(yīng)做好主動支撐，通過“信息-物理-社會”的協(xié)同優(yōu)化，提升能源產(chǎn)業(yè)鏈智能化水平，減少計入風(fēng)險后的發(fā)展總成本。
中國工程院院士、國家電網(wǎng)公司副總工程師郭劍波分析了碳達峰、碳中和目標(biāo)下電力系統(tǒng)的發(fā)展及挑戰(zhàn)，提出需健全三個機制：一是健全平衡調(diào)控機制，提高系統(tǒng)靈活性，尤其要調(diào)動煤電增強靈活性的積極性;二是健全市場電價機制，合理傳導(dǎo)新能源消納成本和輔助服務(wù)成本;三是健全政策法規(guī)機制，統(tǒng)籌新能源裝機規(guī)劃、系統(tǒng)備用等問題。他認(rèn)為電力行業(yè)應(yīng)平穩(wěn)、有序、科學(xué)、合理推進碳達峰、碳中和目標(biāo)，并建議在2025年之前加快研究開發(fā)，開展系統(tǒng)性試驗示范;2030年前加快推廣應(yīng)用，確保安全穩(wěn)定運行。
近年來，西北電網(wǎng)綠色發(fā)展開創(chuàng)了新局面。研討會上公布的數(shù)據(jù)顯示，截至2020年年底，西北電網(wǎng)清潔能源發(fā)電裝機達到1.57億千瓦，裝機占比超過50%，超過全國平均水平近10個百分點。其中，新能源發(fā)電裝機容量超過1.2億千瓦，新能源發(fā)電占比在國內(nèi)區(qū)域電網(wǎng)中達到最高;新能源最大發(fā)電出力占比64%，達到國際領(lǐng)先水平;新能源年發(fā)電量1692億千瓦時，占全年發(fā)電總量的18.2%，與歐盟水平相當(dāng)，是全國平均水平的兩倍。
研討會上，國網(wǎng)西北分部總結(jié)分析了“十三五”期間電網(wǎng)運行實際情況，提出平衡安全將成為電網(wǎng)清潔轉(zhuǎn)型過程中的主要矛盾之一;同時，隨著全國互聯(lián)大電網(wǎng)格局的形成，清潔發(fā)展由“區(qū)域統(tǒng)籌”逐步轉(zhuǎn)變?yōu)?ldquo;全國統(tǒng)籌”。
面對碳達峰、碳中和目標(biāo)，以及西北地區(qū)新能源更大規(guī)模、更高質(zhì)量發(fā)展的要求，國家電網(wǎng)公司副總工程師兼西北分部主任、黨委書記王國春表示：“西北電網(wǎng)在推動綠色發(fā)展、服務(wù)能源轉(zhuǎn)型方面，既有得天獨厚的資源稟賦，又有先行先試的良好基礎(chǔ)。”國網(wǎng)西北分部將認(rèn)真落實公司黨組決策部署，在實現(xiàn)新能源高效利用方面“當(dāng)標(biāo)桿”，在促進清潔發(fā)展方面“站排頭”，在推動能源轉(zhuǎn)型方面“作表率”，建設(shè)送端型、清潔型、智慧型、開放型、服務(wù)型的“五型”現(xiàn)代電網(wǎng)，努力將西北電網(wǎng)建成綠色發(fā)展的先行示范區(qū)，爭取實現(xiàn)理念領(lǐng)先、技術(shù)領(lǐng)先、機制領(lǐng)先、服務(wù)領(lǐng)先、指標(biāo)領(lǐng)先的“五個領(lǐng)先”。
從“保安全”和“促消納”的角度出發(fā)，國網(wǎng)西北分部副主任、黨委委員張振宇提出，單一電源側(cè)調(diào)節(jié)無法同時兼顧大規(guī)模新能源并網(wǎng)后的平衡安全和新能源消納，需求側(cè)響應(yīng)成為必然選擇。在提升跨省跨區(qū)輸送清潔能源占比方面，他建議結(jié)合清潔能源發(fā)電特性特別是新能源發(fā)電特性，制訂與之相符的電力外送曲線。同時，受端電網(wǎng)消納清潔電能所需的系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力強于送端，且調(diào)節(jié)成本也低于送端，應(yīng)統(tǒng)籌送受端，協(xié)同發(fā)力。此外，應(yīng)建立適應(yīng)能源互聯(lián)網(wǎng)的市場機制，特別是能源全國互備機制，鼓勵送端增加投入，保證發(fā)電冗余度，讓西北成為全國安全、可靠的能源大后方。
華中科技大學(xué)電氣學(xué)院院長文勁宇建議實行分檔電價法，對各種可再生能源消納手段的消納貢獻度實現(xiàn)量化評估，并以此為基礎(chǔ)進行儲能和各類輔助服務(wù)的成本核算和定價。同時，他建議加強西北新能源與華中抽水蓄能的互動，送受端協(xié)同提升能源資源配置能力。
“在碳中和進程中的不同階段都需完善促進新能源消納的電力市場，構(gòu)建中長期與現(xiàn)貨市場的銜接市場，不斷分解中長期交易曲線至現(xiàn)貨時間尺度，以提升中長期新能源交易量。”西安交通大學(xué)電氣學(xué)院副院長郝治國表示。
打造適應(yīng)碳達峰、碳中和目標(biāo)的大電網(wǎng)立體防御體系
電力系統(tǒng)作為能源系統(tǒng)中的樞紐角色，其安全運行與健康發(fā)展將對碳達峰、碳中和目標(biāo)的實現(xiàn)起到關(guān)鍵支撐作用。參會院士專家普遍認(rèn)為，需要持續(xù)加強電力系統(tǒng)基礎(chǔ)理論研究，提高大電網(wǎng)認(rèn)知水平，研發(fā)適應(yīng)交直流混聯(lián)大電網(wǎng)運行特征的安全穩(wěn)定控制技術(shù)，構(gòu)建主動、精準(zhǔn)、高效的大電網(wǎng)立體防御體系，夯實清潔發(fā)展基礎(chǔ)。
薛禹勝分析，隨著清潔能源的大規(guī)模替代，電力系統(tǒng)的樞紐角色將更為凸顯。隨著大規(guī)模交直流線路及電力電子設(shè)備入網(wǎng)，電力系統(tǒng)動態(tài)行為將愈加復(fù)雜。因而要充分發(fā)揮電力對能源轉(zhuǎn)型的主動支撐作用，實現(xiàn)信息維度與物理維度的融合，通過電力充裕性的風(fēng)險評估、電力安全性的風(fēng)險評估等指標(biāo)，以及對能源轉(zhuǎn)型路徑下電力約束風(fēng)險成本的優(yōu)化，找出能源轉(zhuǎn)型最優(yōu)路徑。
郝治國認(rèn)為，需要大力推進高比例新能源電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)，在系統(tǒng)仿真評估、故障防御方面取得重大突破。這是保障未來電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的重要基礎(chǔ)。
北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院黨委書記和敬涵強調(diào)了大電網(wǎng)故障演化機理與先進控制技術(shù)研究的重要性。特高壓交直流的快速發(fā)展在增強電網(wǎng)資源配置能力的同時，也對故障防控提出了更高的要求。他強調(diào)，需要在深刻把握電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)律的基礎(chǔ)上，通過保護與控制的高效協(xié)同，實現(xiàn)適應(yīng)系統(tǒng)不同失穩(wěn)形態(tài)的系統(tǒng)級協(xié)同控制，有效阻斷交、直流間故障連鎖反應(yīng)，降低系統(tǒng)失穩(wěn)風(fēng)險。
建立友好互動的新型網(wǎng)源協(xié)調(diào)體系
為實現(xiàn)碳達峰、碳中和目標(biāo)，新能源發(fā)電將逐步成為電力系統(tǒng)的主力電源。新能源出力的間歇性、波動性對傳統(tǒng)“源隨荷動”的大電網(wǎng)運行模式帶來深刻影響，潮流控制、電壓調(diào)整、調(diào)頻調(diào)峰難度與日俱增。專家們建議研究適應(yīng)碳達峰、碳中和目標(biāo)的新型網(wǎng)源協(xié)調(diào)體系，為未來電力系統(tǒng)清潔低碳發(fā)展提供支撐。
西北電網(wǎng)大規(guī)模新能源智能管控與市場機制創(chuàng)新工作室技術(shù)負(fù)責(zé)人牛拴保認(rèn)為，在源側(cè)綠色轉(zhuǎn)型的發(fā)展趨勢下，一方面，新能源主動參與電網(wǎng)調(diào)頻、調(diào)壓是保障未來電網(wǎng)安全高效運行的基礎(chǔ)，要研究挖掘新能源電力參與電壓、頻率調(diào)節(jié)的潛力，推動適應(yīng)高占比新能源電網(wǎng)的頻率、電壓優(yōu)化控制技術(shù)進步;另一方面，新能源穩(wěn)定支撐技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用將成為拓寬新能源消納“天花板”的有效手段，要加快研發(fā)新能源抗擾及穩(wěn)定支撐技術(shù)，拓展新能源控制策略、參數(shù)優(yōu)化等涉網(wǎng)新技術(shù)應(yīng)用范圍，全面升級新能源對電網(wǎng)的支撐水平，促進新能源由并網(wǎng)向組網(wǎng)的轉(zhuǎn)變。
文勁宇表示，儲能技術(shù)作為解決大規(guī)模新能源并網(wǎng)問題的重要手段之一，能夠在緩解新能源出力波動性和不確定性引發(fā)的供電充裕性不足的同時，改善新能源機組的弱致穩(wěn)性和弱抗擾性，實現(xiàn)新能源與電網(wǎng)間的高效、友好互動。在儲能配置比例方面，他建議可再生能源場站匹配儲能容量應(yīng)不小于發(fā)電容量的5%，以滿足系統(tǒng)穩(wěn)定控制的要求。
“在新能源送出與消納方面，新能源設(shè)備弱支撐性制約其大規(guī)模輸送的能力。”郝治國表示，需加速推進大規(guī)模新能源支撐與送出關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)應(yīng)用，攻克新能源主動支撐和遠(yuǎn)距離外送關(guān)鍵問題，提升新能源組網(wǎng)能力與運行風(fēng)險感知防控水平。
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