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行業解讀 | 統籌發展和安全,紮實做好新形勢下電力係統穩定工作

2023-12-13新聞來源:水電水利規劃設計總院

作者:新能源研究院 王躍峰 弭轍 汪夢軍

實現“雙碳”目標,能源是主戰場,電力是主力軍。長期以來,我國電力係統在多個關鍵時期平穩轉型,以穩定可靠的電力供應,保障經濟社會快速發展需要。當前,我國已建成全球最大的清潔煤電供應體係,可再生能源裝機與發電量大幅提升,電力可靠性和電能質量達到較高水平,保持特大型電網安全運行時間最長紀錄,北京、上海、廣州等特大型城市用戶平均停電時間處於世界先列;電氣化發展水平位居國際前列。構建清潔低碳、安全充裕、經濟高效、供需協同、靈活智能的新型電力係統是推動能源生產和消費革命、保障國家能源安全的重要任務。

近期,國家能源局對加強新形勢下電力係統穩定工作作出相關部署,指明了形勢和新挑戰,明確紮實做好新形勢下電力係統穩定工作的有關要求。

1、加強電力係統穩定工作意義重大

電力係統穩定是電力行業健康發展,保障電力安全可靠供應的基礎。碳達峰碳中和目標下,我國能源綠色低碳轉型持續加快推進,新能源發電和直流輸電工程迅速發展,我國能源電力形態正發生深刻變化。

一是電力係統運行穩定風險快速增加。

新能源裝機規模快速增長,電力電子設備高比例接入,特高壓交直流輸電混聯運行,電力係統的生產結構、運行機理和功能形態都在快速演變。一方麵,係統調節能力出現巨大需求,靈活調節能力快速提升任務艱巨,極端天氣現象頻率增加也給可再生能源安全可靠供電帶來新挑戰。另一方麵,常規同步機占比下降,係統轉動慣量、調頻能力降低,同時大容量直流故障使係統麵臨更大衝擊功率,頻率失穩風險增加;部分新能源場站容量大、與交流主網電氣聯係較弱,短路比低,電壓失穩風險增加。

二是電力係統穩定問題還將長期存在。

我國電力需求還將繼續保持剛性增長,基於我國能源資源稟賦,我國在今後一段時間內仍將維持以煤電為主的電源結構。受電力供應保障及係統運行安全等因素約束,在未來相當長時間內,電力係統仍主要以交流同步機製運行,電力調度電力運行的機理沒有發生本質改變,但頻率、電壓等安全穩定運行的裕度日益減小,安全穩定問題更加突出。

國家能源局出台《關於加強新形勢下電力係統穩定工作的指導意見》,並召開第三次電力係統穩定工作會議,立足我國國情,明確了電力係統穩定基礎、構建原則、主要目標和重點任務,是應對電力係統新的嚴峻挑戰的現實需求,是以係統思維統籌發展和安全的深入探索,也是為滿足人民美好生活和經濟發展需要提供可靠電力保障的不懈努力。

2、著力夯實電力係統穩定基礎

電力保供是電力係統穩定發展的根本要求,著力構建源網荷儲各環節統籌協調支撐的電力保供體係,要堅持用好存量、做優增量的原則,以合理的電源結構、堅強柔性電網平台、科學有序的調節性資源建設,明確“源、網、儲”三側的建設要求,從物理層麵為電力係統安全穩定打好基礎。

一是在電源側統籌各類資源。

增強挖掘常規電源調節支撐能力,新建煤電機組需全部實現靈活性改造、現役機組應改盡改、退役機組轉應急或調相改造;積極推動大型水電和抽水蓄能的規劃建設,加快研究出台全國主要流域水風光一體化規劃建設指導性意見,加強全國各區域間抽水蓄能資源優化配置,統籌新能源基地抽水蓄能布局建設。強化提升新能源涉網性能,通過配儲等形式提升新能源場站的主動調節能力,積極推動新能源/儲能構網型技術發展及示範應用,提升對係統頻率、電壓的支撐能力。

二是在電網側增強調節支持能力。

規劃構建合理分層分區和各級協調解環的電網網架結構,強調構建堅強柔性電網平台。設置新能源資源規劃大區,通過加強大區內電網結構,充分發掘利用新能源區域互補特性,實現出力平滑效應,提高電力置信水平,降低調節需求。積極推動特高壓柔性直流輸電技術、柔直背靠背技術、柔性低頻/分頻輸電技術發展應用,保障直流送受端係統的穩定水平。

三是科學規劃配置儲能資源。

儲能發展要因地製宜按需規劃、為用而儲,從多時間尺度、多應用場景、多儲能類型協調綜合布局,向精細化、科學化、係統化轉變,有序推進抽水蓄能建設、積極推進新型儲能建設,構建多元融合發展模式。

3、構建穩定技術支撐體係加強電力係統全過程穩定管理

加強基礎理論研究和仿真分析能力,強化係統運行控製能力,建立適應新型電力係統的技術標準體係,確保穩定工作要求在新型電力係統全過程、全環節、全方位落實。

一是加強基礎理論創新提升運行控製能力。

電力係統運行機理發生深刻變化,需創新電力係統穩定性控製理論與方法,考慮運行工況多變性和隨機性,強化在線安全分析,提升高比例新能源和高比例電力電子設備係統運行控製能力。利用信息化、智能化技術,研究實現海量分散可控資源的精準評估、有效聚合和協同控製,建設全局優化、智能決策的調度技術支持係統。

二是加強穩定技術標準體係建設。

建立健全穩定技術標準體係,設計涵蓋新能源、新型儲能、虛擬電廠、分布式智能電網等新型並網主體的涉網運行調度技術標準,推進完善新型電力係統分析與控製等各方麵標準研製,強化標準在引領技術發展、規範技術要求等方麵的作用。

三是重點強化統籌整體管理。

深化規劃階段安全穩定研究深度,通過規劃建設期係統安全穩定和充裕性論證,引導網源協同規劃、同步投產。提升新能源預測水平,開展各類電源及儲能設施涉網性能管理,提高麵向高比例可再生能源接入的調度管控能力。建立可實現與智能調度係統、能量管理係統、中長期交易係統等交互的電力現貨市場技術支撐平台。

4、加強可再生能源對電力係統的支撐能力

一是加強可再生能源支撐能力規劃建設。

在保障能源安全可靠供應的前提下推動可再生能源大規模開發利用。積極推動大型水電和抽水蓄能的規劃建設,加快研究出台全國主要流域水風光一體化規劃建設指導性意見,加強全國各區域間抽水蓄能資源優化配置。通過推動深遠海海上風電開發建設,提高東部沿海地區清潔能源供應能力,積極探索可再生能源製氫氨等新業態,試點打造低碳電廠、低碳園區,推動可再生能源就地就近消納。

二是加強統籌電力流和能源資源稟賦的關係。

強化源網協同規劃,重點考慮結合資源特點與供需關係優化確定和調整電力流,充分利用區域互補特性,構建送端新能源規劃大區,合理確定近期新能源建設實施方案,平滑新能源波動性,降低係統調節需求。加強研究直流通道的送、受兩端各自承擔調節責任的分配與平衡問題。

三是加強調度控製技術的創新。

應結合柔性直流的規劃研究、全國統一電力市場交易規則的製定完善,增加負荷側調節資源,建立適應新能源特性的電力平衡和調度方式。研究在無煤電支撐情景下的通道安全穩定送出問題,提出可再生能源時段性供需不平衡問題的技術解決方案。