2030年前碳達(dá)峰、2060年前實現(xiàn)碳中和，是我國的重要戰(zhàn)略目標(biāo)。能源系統(tǒng)是實現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的主戰(zhàn)場，電力系統(tǒng)則是能源系統(tǒng)的主力軍。要實現(xiàn)“雙碳”轉(zhuǎn)型，還要構(gòu)建一個通向未來的、重要的能源之橋，就是以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)。
山西作為全國首個能源革命綜合改革試點，新型電力系統(tǒng)與之密切相連。山西的新能源發(fā)電裝機容量占比超過30%，到“十四五”末，新能源和清潔能源發(fā)電裝機占比還將提高到50%。那么，新型電力系統(tǒng)“長什么樣”？新型電力系統(tǒng)如何將風(fēng)、光變?yōu)榭煽侩娫?？智能化的新型電力系統(tǒng)如何讓風(fēng)、光等自然資源被最大化利用？我們來一探究竟——
清潔低碳 靈活高效
新型電力系統(tǒng)使生活更舒適
一切順其自然時，我們便習(xí)以為常。當(dāng)人們合上電腦下班，乘坐電梯，打開家里的燈，感受空調(diào)帶來的舒適體感，窩在沙發(fā)上安心看一場電影，可曾想過，這些日常生活的背后，是我國強大的電力系統(tǒng)在作支撐。
目前，我國電力系統(tǒng)主要是以火力發(fā)電為主，水電、風(fēng)電、光伏發(fā)電、核電等發(fā)電形式作為補充的一個系統(tǒng)。而在“雙碳”背景下，電力系統(tǒng)要升級了——也就是新型電力系統(tǒng)。未來構(gòu)建的新型電力系統(tǒng)將以新能源為供給主體，以堅強智能電網(wǎng)為樞紐平臺，以源網(wǎng)荷儲互動與多能互補為支撐，集中式與分布式電力結(jié)構(gòu)并舉，在確保能源電力安全前提下，滿足經(jīng)濟社會發(fā)展電力需求。相比傳統(tǒng)電力系統(tǒng)，新型電力系統(tǒng)將更加清潔低碳、安全可控、靈活高效、智能友好、開放互動。
“以后綠色、低碳乃至零碳的綠電融入生活使用，不僅符合我們的公共利益，并且也會更便宜、有趣。比如將來家里的電動汽車可以在晚上11時到第二天早上7時之間，某個電價最低的時段，自動在充電樁上充電，向電網(wǎng)購電；之后人們開著車去上班，停到停車場，在上班期間某個電價最高點的時候由電動汽車自動向充電樁放電，整個過程就實現(xiàn)了綜合盈利。”山西省電力行業(yè)協(xié)會副會長、金風(fēng)科技山西公司副總經(jīng)理薛宇用一個例子解釋新型電力系統(tǒng)究竟“長什么樣”。
值得關(guān)注的是，以新能源為供給主體的新型電力系統(tǒng)還有一大特征，就是清潔低碳。在“雙碳”目標(biāo)下，我省積極推進能源革命，布局新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展，加速實現(xiàn)綠色發(fā)展。省第十二次黨代會提出：到“十四五”末，新能源和清潔能源發(fā)電裝機占比將提高到50%的目標(biāo)。構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)意味著光伏、風(fēng)電必將迎來大幅增長。
追光逐風(fēng) 補鏈強鏈
新型電力系統(tǒng)將風(fēng)、光變?yōu)榭煽侩娫?/span>
在大同，國家先進技術(shù)光伏示范基地的晉能控股電力集團藍(lán)嶺光伏電站內(nèi)，平均高4米的電池組件隨著太陽轉(zhuǎn)動，汲取光能，這是國內(nèi)先進的同景雙軸跟蹤系統(tǒng)，比常規(guī)固定式發(fā)電效率高20%以上，年平均上網(wǎng)電量1.8億千瓦時。這種跟蹤系統(tǒng)突破了土地資源稀缺的瓶頸，在上部進行光能與電能轉(zhuǎn)化的同時，下面種植耐旱的大同黃花菜，實現(xiàn)農(nóng)光互補。
在長治，太陽能光伏全產(chǎn)業(yè)鏈規(guī)模位居全省第一。在這個鏈條上，“硅礦—工業(yè)硅—多晶硅—單晶硅—電池片—太陽能組件—光伏發(fā)電”上中下游各個環(huán)節(jié)緊密，體系完整。僅山西潞安太陽能科技有限責(zé)任公司一家，就擁有光伏一體化產(chǎn)能7.5GW，是我國具備光伏一體化產(chǎn)能僅有的十家企業(yè)之一。來自山西的光伏板將在這里把源源不斷的光能轉(zhuǎn)換為電能，通過電網(wǎng)輸送到企業(yè)、工廠、千家萬戶。
追光逐風(fēng)，補鏈強鏈。新能源發(fā)電設(shè)施高度依賴風(fēng)力、太陽光等自然資源，由于它們具有很強的波動性，導(dǎo)致棄光棄風(fēng)現(xiàn)象時有發(fā)生。新型電力系統(tǒng)應(yīng)該如何把波動性、間歇性很強的新能源變?yōu)榉€(wěn)定可控的電源？清華大學(xué)電機系教授郭慶來認(rèn)為：“這其實就是如何消納更多可再生能源的問題，由于原因多樣，所以解決的技術(shù)路徑也多元。其中既有規(guī)劃的問題，比如電源、網(wǎng)價的規(guī)劃是否合理，也有靈活性資源的配備問題，比如是否要上更多儲能。能源互聯(lián)網(wǎng)本質(zhì)上，就是希望通過互聯(lián)網(wǎng)思維使能源系統(tǒng)具有更強可調(diào)節(jié)的靈活性，從而消納掉更多可再生能源的波動性?！?/span>
新型電力系統(tǒng)是以新能源為供給主體的，而在新能源發(fā)電技術(shù)中，風(fēng)電和光伏將是能源主力軍。截至2021年11月，中國可再生能源累計裝機容量約占全球1/3，風(fēng)電、光伏新增裝機占全球一半以上，其中風(fēng)電總裝機規(guī)模已超3億千瓦，新增裝機量連續(xù)多年居全球第一，我國已經(jīng)成為全球最大的風(fēng)電制造國和應(yīng)用市場。
智能系統(tǒng) 質(zhì)效提升
讓風(fēng)、光等自然資源被最大化利用
如何保證新能源電力應(yīng)發(fā)盡發(fā)，讓豐富的風(fēng)、光等自然資源被最大化利用？構(gòu)建新型電力系統(tǒng)正是破解這一難題的現(xiàn)實路徑，而新型電力系統(tǒng)最大的特征之一就是智能化。
中國華電集團白虎嶺風(fēng)電場總裝機容量100MW，共有50臺風(fēng)機。理論狀態(tài)下，每天不停運轉(zhuǎn)24小時，可發(fā)電200多萬千瓦時。不過風(fēng)電利用時間主要取決于當(dāng)天風(fēng)量大小和風(fēng)機運作狀態(tài)，不可控因素決定了要靠“等風(fēng)收錢”并不容易。
透過這個風(fēng)電場的控制中心——升壓室的智能屏幕，整個風(fēng)電場的風(fēng)大與小、所有風(fēng)機的工作狀態(tài)都可以看得清清楚楚，智能系統(tǒng)給發(fā)電站的績效管理帶來了便利。據(jù)了解，自從2021年4月實行日能效管理機制開始，這里每月發(fā)電量都有提升，截至去年11月電量同比提升719萬千瓦時，相當(dāng)于節(jié)省884噸標(biāo)煤，減少約2389噸二氧化碳排放量。
去年5月份，該風(fēng)電場的一條線路出現(xiàn)故障，工作人員通過智能系統(tǒng)看到后臺數(shù)據(jù)，判斷出問題原因，只用兩個小時就消除了故障，比原先同類情況節(jié)省約40個小時。此次故障解決，說明日能效管理機制不僅使發(fā)現(xiàn)和處理問題的速度變快，同時也優(yōu)化了定檢巡檢的方式。
目前，日能效管理機制已經(jīng)從白虎嶺風(fēng)電場推廣到整個集團，華電山西能源有限公司副總經(jīng)理劉少龍算了一筆賬：“華電山西能源有限公司在施行日能效管理機制8個月以來，電量增發(fā)了8000萬千瓦時，折合節(jié)省標(biāo)準(zhǔn)煤2.4萬噸，減少二氧化碳排放6.6萬噸。”
“智能化的新型電力系統(tǒng)，應(yīng)該在多元、靈活、互動三個方面做一些努力?！毖τ钫f，“電源側(cè)需要提升風(fēng)光功率預(yù)測的精準(zhǔn)度，進而讓我們可以更快、更精準(zhǔn)地預(yù)知風(fēng)光；負(fù)荷側(cè)我們需要通過電的現(xiàn)貨市場交易等相關(guān)細(xì)則，來影響和疏導(dǎo)用戶的用能習(xí)慣，進而實現(xiàn)源荷互動?！?/span>
新型電力系統(tǒng)建設(shè)是一個長期過程，是一場能源電力領(lǐng)域廣泛而深刻的變革。新型電力系統(tǒng)之“新”也不僅指形態(tài)之“新”，而是電力系統(tǒng)的一系列創(chuàng)新之“新”，這里面既包括傳統(tǒng)電源、電網(wǎng)、用電、儲能等創(chuàng)新，也包括技術(shù)創(chuàng)新和管理創(chuàng)新。志不求易者成，事不避難者進，電力系統(tǒng)應(yīng)該主動探索變革之路上的可能性，搭建起現(xiàn)實與未來之間的可行性，為實現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型和“雙碳”目標(biāo)作出貢獻(xiàn)。（杜鵑）
