新能源快速增長(zhǎng)使電網(wǎng)迫切需要加強(qiáng)調(diào)節(jié)能力

新能源的快速增長(zhǎng)給電力系統(tǒng)儲(chǔ)能發(fā)展帶來(lái)了機(jī)遇。目前，我國(guó)風(fēng)電、光伏裝機(jī)容量均穩(wěn)居世界首位，截至2019年底，我國(guó)新能源裝機(jī)規(guī)模達(dá)到4.1億千瓦，同比增長(zhǎng)16%，是世界上新能源并網(wǎng)容量大的國(guó)家，新能源裝機(jī)已成為我國(guó)第二大電源。從國(guó)網(wǎng)裝機(jī)增長(zhǎng)的情況來(lái)看，我國(guó)目前新能源總裝機(jī)比例達(dá)到了20%，這只是全國(guó)平均數(shù)，某些局部地區(qū)新能源發(fā)電滲透率甚至達(dá)到30%~40%，對(duì)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的影響日益突出。

新能源發(fā)展進(jìn)入了新的階段。過(guò)去，由于新能源消納矛盾突出，棄風(fēng)、棄光現(xiàn)象較為嚴(yán)重，新能源利用效率不高，但如今新能源利用率已達(dá)到95%以上，其發(fā)展的主要矛盾已從本身的經(jīng)濟(jì)性問(wèn)題轉(zhuǎn)向由其帶來(lái)的系統(tǒng)安全性問(wèn)題。

我國(guó)新能源資源與負(fù)荷中心呈逆向分布。我國(guó)西部、北部地區(qū)擁有80%以上的陸地風(fēng)能、60%以上的太陽(yáng)能，而全國(guó)70%的負(fù)荷集中在中、東部地區(qū)，新能源資源遠(yuǎn)離負(fù)荷中心，必須借助大電網(wǎng)，構(gòu)建大市場(chǎng)，從而在全國(guó)范圍內(nèi)消納新能源，這對(duì)于電網(wǎng)的長(zhǎng)距離輸送是一個(gè)考驗(yàn)。

同時(shí)，新能源高比例接入電網(wǎng)后，增加了電網(wǎng)調(diào)峰、調(diào)頻的壓力。新能源大規(guī)模的并網(wǎng)運(yùn)行，使供需雙側(cè)都呈現(xiàn)隨機(jī)波動(dòng)的特性，常規(guī)電源的出力不僅要跟隨負(fù)荷變化，還要平衡新能源的出力波動(dòng)，既加大了常規(guī)電源的調(diào)節(jié)壓力，也增加了電網(wǎng)的平衡難度。在北方某省，由于光伏不穩(wěn)定的出力特性，使得該省凈負(fù)荷呈“鴨子”曲線，中午腰荷甚至低于夜間，常規(guī)電源機(jī)組需要在中午壓低出力，增加了電網(wǎng)調(diào)峰的難度。

另一方面，新能源的大規(guī)模接入也降低了系統(tǒng)的抗干擾能力，在送端系統(tǒng)，風(fēng)電大出力時(shí)，系統(tǒng)頻率調(diào)節(jié)能力顯著下降。以西北電網(wǎng)為例，仿真結(jié)果顯示，在6800萬(wàn)千瓦負(fù)荷水平下，損失350萬(wàn)的千瓦功率來(lái)看，若網(wǎng)內(nèi)無(wú)風(fēng)電，頻率下跌0.65赫茲；若風(fēng)電出力1200萬(wàn)千瓦，頻率下跌0.95赫茲，比無(wú)風(fēng)電時(shí)增加0.3赫茲。隨著未來(lái)風(fēng)機(jī)和新能源裝機(jī)規(guī)模的進(jìn)一步擴(kuò)大，當(dāng)西北風(fēng)電規(guī)模達(dá)到1億千瓦時(shí)，系統(tǒng)抗干擾能力調(diào)頻能力將進(jìn)一步降低。

有關(guān)測(cè)算顯示，我國(guó)新能源裝機(jī)到2035年將超過(guò)煤電成為全國(guó)最大電源，煤電與新能源發(fā)電量的占比將在2050年出現(xiàn)反轉(zhuǎn)。預(yù)計(jì)2035年，風(fēng)、光裝機(jī)規(guī)模分別達(dá)到7億、6.5億千瓦，全國(guó)風(fēng)電、太陽(yáng)能日功率波動(dòng)預(yù)計(jì)分別達(dá)2億和4億千瓦左右，這將超出靈活電源的調(diào)節(jié)能力，此時(shí)，電網(wǎng)迫切需要重新構(gòu)建調(diào)峰體系，以應(yīng)對(duì)新能源5億千瓦左右的日功率波動(dòng)。

轉(zhuǎn)型的大勢(shì)不可逆，但轉(zhuǎn)型是否會(huì)增加安全風(fēng)險(xiǎn)？這一問(wèn)題如同一把達(dá)摩克利斯之劍，時(shí)時(shí)懸在電力行業(yè)的頭頂。

受限于資源稟賦的約束，我國(guó)電力系統(tǒng)靈活性資源十分有限。常規(guī)的火電機(jī)組調(diào)節(jié)深度一般在50%左右，經(jīng)過(guò)靈活性改造的火電機(jī)組調(diào)節(jié)深度大約可以達(dá)到60%乃至70%，但從“十三五”期間火電機(jī)組靈活性改造的進(jìn)展來(lái)看，實(shí)際情況遠(yuǎn)遠(yuǎn)滯后于規(guī)劃目標(biāo)，而其他的靈活性資源如氣電價(jià)格昂貴且資源稀缺，抽水蓄能的建設(shè)受限于地勢(shì)條件?；谝陨戏治觯娀瘜W(xué)儲(chǔ)能必將在我國(guó)未來(lái)電力系統(tǒng)中扮演重要的角色。

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