把握四大趨勢,構建新型電力係統(上)

2026-04-07 06:18:50

清潔低碳,以新能源為主體是核心

 

目前,我國的電力生產仍以煤電為主。2020年,我國全口徑煤電發電量4.63 萬億千瓦時,占全口徑發電總量的比重為60.8%。新能源裝機比重約26%,發電量占比僅11.2%。

 

隨著我國碳達峰、碳中和進程的推進,以風電、光伏為代表的新能源裝機量、發fa電dian量liang將jiang逐zhu步bu增zeng加jia,我wo國guo電dian力li清qing潔jie化hua程cheng度du也ye將jiang大da幅fu度du提ti升sheng。而er在zai這zhe個ge進jin程cheng中zhong,新xin能neng源yuan的de發fa電dian成cheng本ben與yu發fa展zhan布bu局ju將jiang成cheng為wei影ying響xiang其qi發fa展zhan的de關guan鍵jian因yin素su。

 

數據來源:國家發展和改革委員會委能源研究所

《新能源發電政策和市場發展展望》

 

01

新能源發電成本快速下降

 

經濟性是新能源大規模發展的先決條件。隨著技術進步和規模化發展,以光伏、風電為代表的新能源發電 LCOE正在逐年下降。目前中國的集中式光伏和陸上風電的LCOE已經低於超超臨界煤電,新能源+儲能電源形式的 LCOE可能在2030年低於化石能源。

 

數據來源:Wood Mackenzie Battle for the future 2021: Asia Pacific power and renewables competitiveness report  Analysis of power technology and generation cost trends (LCOE)

 

 

02

集中式與分布式並重

 

“三北”地區是我國風能、太(tai)陽(yang)能(neng)資(zi)源(yuan)最(zui)豐(feng)富(fu)的(de)地(di)區(qu),而(er)我(wo)國(guo)的(de)負(fu)荷(he)中(zhong)心(xin)則(ze)集(ji)中(zhong)於(yu)中(zhong)東(dong)部(bu)地(di)區(qu),負(fu)荷(he)中(zhong)心(xin)與(yu)資(zi)源(yuan)中(zhong)心(xin)逆(ni)向(xiang)分(fen)布(bu)的(de)地(di)域(yu)特(te)征(zheng),是(shi)製(zhi)約(yue)我(wo)國(guo)新(xin)能(neng)源(yuan)發(fa)展(zhan)的(de)主(zhu)要(yao)矛(mao)盾(dun)。為(wei)解(jie)決(jue)這(zhe)個(ge)矛(mao)盾(dun),需(xu)要(yao)從(cong)多(duo)方(fang)麵(mian)著(zhe)手(shou):

 

  • 多能互補的大基地。由於新能源發電存在明顯的波動性和間歇性特點,特高壓線路全部輸送新能源電力難以實現。我國“十四五”規劃中指出,“要建設一批多能互補清潔能源基地”,通過搭配一定比例的可調節電源,如火電、水電等,實現多能互補,促進新能源消納。
  • 特高壓輸電。2020 年,22 條特高壓線路年輸送電量 5318 億 kWh,其中可再生能源電量 2441 億 kWh,同比提高 3.8%,可再生能源電量占全部輸送電量的 45.9%。打通了資源優勢與經濟優勢的轉換通道,在一定程度上緩解了我國負荷中心與資源中心的不平衡性。
  • 分布式新能源。分布式能源具有布置靈活、能(neng)源(yuan)利(li)用(yong)效(xiao)率(lv)高(gao)等(deng)優(you)勢(shi)。理(li)論(lun)上(shang),發(fa)展(zhan)接(jie)近(jin)負(fu)荷(he)中(zhong)心(xin)的(de)分(fen)布(bu)式(shi)新(xin)能(neng)源(yuan)經(jing)濟(ji)性(xing)最(zui)優(you),是(shi)除(chu)特(te)高(gao)壓(ya)工(gong)程(cheng)和(he)多(duo)能(neng)互(hu)補(bu)大(da)基(ji)地(di)方(fang)式(shi)外(wai),有(you)效(xiao)解(jie)決(jue)逆(ni)向(xiang)分(fen)布(bu)矛(mao)盾(dun)的(de)另(ling)一(yi)種(zhong)重(zhong)要(yao)方(fang)法(fa)。

 

“我國東部地區城市應優先開發和使用‘身邊來’的能源,同時再加上西電東送的“遠方來”的能源,東部能源自給和西電東送相結合,不應坐等西部供應東部,而應轉變思路,進行能源自產自銷,持續提高能源自給比例。”

 

未來我國將通過多能互補的大基地建設、跨區域特高壓外送和分布式新能源建設等方式,構建集中式與分布式並重的可再生能源發展格局,促進新能源發展。

 

 

安全靈活,新能源大規模應用的基礎

 

新xin能neng源yuan發fa電dian的de波bo動dong性xing和he間jian歇xie性xing要yao求qiu電dian力li係xi統tong必bi須xu具ju備bei靈ling活huo性xing。若ruo電dian力li係xi統tong欠qian缺que靈ling活huo性xing,當dang常chang規gui電dian源yuan的de調tiao節jie能neng力li不bu足zu,無wu法fa滿man足zu係xi統tong淨jing負fu荷he的de變bian化hua時shi,為wei了le保bao證zheng電dian力li係xi統tong安an全quan穩wen定ding運yun行xing,需xu要yao在zai用yong電dian需xu求qiu不bu足zu時shi削xue減jian新xin能neng源yuan出chu力li,或huo是shi在zai用yong電dian高gao峰feng時shi期qi切qie除chu負fu荷he,分fen別bie對dui應ying“棄風棄光”和“有序用電”的情況。這將會直接影響新能源的消納,製約新能源的發展。

 

德國是新能源滲透率最高的國家之一。2010年德國棄風率僅 0.33%,但隨著可再生能源發電量占比接近 30%,棄風率開始呈上升趨勢,到2016年,德國棄風率已經上升至 4.3% 。

 

數據來源:國家發展和改革委員會能源研究所

《京津冀與德國電力係統靈活性定量比較研究》

 

2020年,我國風電+光伏發電量占比約9.5%,棄風率 3.5%,棄光率 2%。suizhewoguoxinnengyuanfadianliangzhanbidetisheng,qifengqiguangyalijiangchixuzengda,duidianlixitonglinghuoxingdexuqiujiangyufaqianglie。yinci,xuyaocongduogefangmiantigaodianlixitongdeanquanxinghelinghuoxing。

 

01

擴大調節電源規模

 

現有技術手段中,火電的靈活性改造能大幅改善係統靈活性。已建成的煤電機組通過熱電解耦、低壓穩燃等技術改造可將最小穩定出力降至20%-30% 的額定容量,且單位千瓦投入僅高於需求側管理。在改善係統可靠性的同時,能夠促進可再生能源的大規模消納。

 

02

增加儲能容量

 

未wei來lai以yi新xin能neng源yuan為wei主zhu體ti的de電dian力li係xi統tong,僅jin依yi靠kao火huo電dian的de靈ling活huo性xing改gai造zao無wu法fa充chong分fen滿man足zu靈ling活huo性xing需xu求qiu。儲chu能neng作zuo為wei一yi種zhong柔rou性xing電dian力li調tiao節jie資zi源yuan,可ke以yi改gai善shan和he增zeng強qiang電dian力li係xi統tong靈ling活huo性xing。在zai“供過於求”情景下,可以儲存多餘的風電、光伏出力;在“供不應求”情景下,可以放電緩解短時電力短缺。

 

數據來源:SolarPower Europe

 

儲能係統在不同場景均發揮著重要作用:

電源側:新能源+儲能、可再生能源製氫的模式有利於平抑新能源的出力波動,從而促進集中式新能源並網消納;

電網側:抽水蓄能+新型儲能可以輔助電網實現調峰、調頻需求,提高穩定性;

負荷側:可以利用市場機製(如分時電價、電力現貨交易、需求響應等)和分布式新能源結合提升電能清潔化水平,降低用電成本,也有利於保障負荷側供電的可靠性和連續性。

 

03

挖掘需求側資源

 

電(dian)力(li)係(xi)統(tong)要(yao)時(shi)刻(ke)保(bao)持(chi)供(gong)需(xu)平(ping)衡(heng)。傳(chuan)統(tong)的(de)做(zuo)法(fa)是(shi)在(zai)負(fu)荷(he)需(xu)求(qiu)高(gao)時(shi)增(zeng)加(jia)發(fa)電(dian)機(ji)組(zu)出(chu)力(li),但(dan)負(fu)荷(he)高(gao)峰(feng)時(shi)段(duan)往(wang)往(wang)持(chi)續(xu)時(shi)間(jian)較(jiao)短(duan),為(wei)了(le)滿(man)足(zu)這(zhe)部(bu)分(fen)需(xu)求(qiu)而(er)增(zeng)加(jia)的(de)發(fa)電(dian)和(he)輸(shu)配(pei)電(dian)投(tou)資(zi)利(li)用(yong)率(lv)很(hen)低(di),因(yin)此(ci)減(jian)少(shao)或(huo)者(zhe)延(yan)遲(chi)需(xu)求(qiu)側(ce)的(de)電(dian)力(li)負(fu)荷(he)來(lai)實(shi)現(xian)供(gong)需(xu)平(ping)衡(heng),這(zhe)便(bian)是(shi)需(xu)求(qiu)側(ce)響(xiang)應(ying)的(de)核(he)心(xin)。

 

通(tong)過(guo)固(gu)態(tai)技(ji)術(shu)實(shi)現(xian)數(shu)據(ju)采(cai)集(ji),數(shu)據(ju)處(chu)理(li),終(zhong)端(duan)控(kong)製(zhi)一(yi)體(ti)化(hua),可(ke)以(yi)預(yu)測(ce)並(bing)防(fang)止(zhi)負(fu)荷(he)激(ji)增(zeng)。通(tong)過(guo)植(zhi)入(ru)需(xu)求(qiu)管(guan)理(li)功(gong)能(neng)實(shi)時(shi)響(xiang)應(ying)負(fu)載(zai)變(bian)化(hua),可(ke)以(yi)提(ti)高(gao)電(dian)力(li)係(xi)統(tong)的(de)靈(ling)活(huo)性(xing)。

 

2020年浙江省通過工廠、商場、電動汽車充電設施等電力用戶參與需求調節,運用市場手段彙聚了577萬千瓦削峰負荷、322萬千瓦填穀負荷的“資源池”,實現削峰填穀。相當於少建一座500萬千瓦級的大型電站。

 

總而言之,在新能源替代傳統化石能源的低碳轉型進程中,擴大調節電源規模,對燃煤、燃氣電廠進行靈活性改造;增加儲能容量,包括抽水蓄能和新型儲能;挖掘需求側潛力,如需求側響應和虛擬電廠技術。將共同成為構建電網係統靈活性和穩定性的基礎,保障新能源大規模應用。

 

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