1、“雙碳目標(biāo)”加快推進(jìn)新型電力系統(tǒng)的構(gòu)建
隨著氣候變化成為全人類共同的議題,碳排放成為世界各國關(guān)注的焦點(diǎn)。在2020年的聯(lián)合國氣候峰會上,我國正式提出了“30·60”雙碳目標(biāo)。2021年10月26日,國務(wù)院印發(fā)《2030年前碳達(dá)峰行動方案》(以下簡稱《方案》),圍繞貫徹落實(shí)黨中央、國務(wù)院關(guān)于碳達(dá)峰碳中和的重大戰(zhàn)略決策,加快實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)生活方式綠色變革,推動經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展建立在資源高效利用和綠色低碳發(fā)展的基礎(chǔ)之上,確保如期實(shí)現(xiàn)2030年前碳達(dá)峰目標(biāo),并向2060年碳中和理想邁進(jìn)。
據(jù)統(tǒng)計(jì),2020年我國能源行業(yè)產(chǎn)生的二氧化碳排放占總排放量的72.7%左右,而電力行業(yè)占能源行業(yè)二氧化碳排放總量的40%左右,電力行業(yè)的碳達(dá)峰、碳中和進(jìn)度將直接影響“雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的進(jìn)程。
2020年我國碳排放結(jié)構(gòu)圖(資料來自清華大學(xué)氣候變化與可持續(xù)發(fā)展研究院)
因此,必須加快構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng),大力提升新能源消納和存儲能力。但是新能源發(fā)電的波動性、間歇性、隨機(jī)性特征十分明顯,高比例接入電網(wǎng)系統(tǒng)時,需要電網(wǎng)系統(tǒng)的智能化、靈活性發(fā)生根本性變化。
此時,提升電網(wǎng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)支撐能力,實(shí)現(xiàn)源網(wǎng)荷儲各要素友好協(xié)同就顯得尤為重要。
02、“源網(wǎng)荷儲一體化”如何助力新型電力系統(tǒng)?
《方案》中明確提到要“加快建設(shè)新型電力系統(tǒng)”。為了構(gòu)建新能源占比逐漸提高的新型電力系統(tǒng),要大力推動“新能源+儲能”、 支持分布式新能源合理配置儲能系統(tǒng),并積極發(fā)展源網(wǎng)荷儲一體化和多能互補(bǔ)。
“源網(wǎng)荷儲一體化” 是一種可實(shí)現(xiàn)能源資源最大化利用的運(yùn)行模式和技術(shù),通過源源互補(bǔ)、源網(wǎng)協(xié)調(diào)、網(wǎng)荷互動、網(wǎng)儲互動和源荷互動等多種交互形式,從而更經(jīng)濟(jì)、高效和安全地提高電力系統(tǒng)功率動態(tài)平衡能力,是構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的重要發(fā)展路徑。
整體來看,“源網(wǎng)荷儲一體化”的運(yùn)行模式可充分發(fā)揮發(fā)電側(cè)、負(fù)荷側(cè)的調(diào)節(jié)能力,促進(jìn)供需兩側(cè)精準(zhǔn)匹配,保障電力可靠供應(yīng)。
具體說來,過去電網(wǎng)系統(tǒng)調(diào)控主要采取“源隨荷動”的模式,其問題在于當(dāng)用電負(fù)荷突然增高時,一旦電源發(fā)電能力不足,就會出現(xiàn)供需不平衡以致嚴(yán)重影響電網(wǎng)的安全運(yùn)行。
推行“源網(wǎng)荷儲一體化”,首先是要最大化調(diào)動(或發(fā)揮)負(fù)荷側(cè)調(diào)節(jié)響應(yīng)能力,讓用戶深度參與到系統(tǒng)運(yùn)行的調(diào)節(jié)中來,通過捕捉靈敏的價(jià)格信號充分挖掘并引導(dǎo)用戶積極性,增加負(fù)荷側(cè)調(diào)節(jié)的靈活性。其次,在發(fā)電側(cè)要增加各類電源的調(diào)節(jié)能力并將其充分釋放,實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)資源共享,這就需要提高新能源的發(fā)電占比、促進(jìn)能源就近生產(chǎn)和利用并增加儲能系統(tǒng)的規(guī)?;瘧?yīng)用。
通過以上手段,“源網(wǎng)荷儲一體化”有望推動電網(wǎng)調(diào)控從“源隨荷動”向“源網(wǎng)荷儲協(xié)同互動”轉(zhuǎn)變,為加快建設(shè)新型電力系統(tǒng)提供有力推手。
03、“源網(wǎng)荷儲一體化”具體模式
“源網(wǎng)荷儲一體化”在我國其實(shí)已經(jīng)有多次實(shí)踐,其中產(chǎn)生了許多寶貴經(jīng)驗(yàn)。冀北、江蘇和上海等省份都根據(jù)省情實(shí)際開展了新興市場主體的探索建設(shè)。上海電網(wǎng)是國內(nèi)最大的城市電網(wǎng),目前上海市已在黃浦、世博、張江和上海經(jīng)研院辦公區(qū)建成4個源網(wǎng)荷儲一體化運(yùn)行示范項(xiàng)目,聚合需求響應(yīng)調(diào)節(jié)能力參與調(diào)峰輔助服務(wù)。
根據(jù)國家發(fā)展改革委、國家能源局發(fā)布的《關(guān)于推進(jìn)電力源網(wǎng)荷儲一體化和多能互補(bǔ)發(fā)展的指導(dǎo)意見》,“源網(wǎng)荷儲一體化”實(shí)施路徑主要有三種具體模式:
1)區(qū)域(?。┘壴淳W(wǎng)荷儲一體化
依托區(qū)域(?。┘夒娏o助服務(wù),引入電源側(cè)、負(fù)荷側(cè)、獨(dú)立電儲能等市場主體,通過價(jià)格引導(dǎo)各類市場主體靈活調(diào)節(jié),提高用戶側(cè)調(diào)峰積極性。依托現(xiàn)代信息通訊及智能化技術(shù),加強(qiáng)全網(wǎng)統(tǒng)一調(diào)度,建立源網(wǎng)荷儲靈活高效互動的電力運(yùn)行與市場體系,充分發(fā)揮區(qū)域電網(wǎng)的調(diào)節(jié)作用,落實(shí)電源、電力用戶、儲能、虛擬電廠參與市場機(jī)制。
2)市(縣)級源網(wǎng)荷儲一體化
在重點(diǎn)城市開展源網(wǎng)荷儲一體化堅(jiān)強(qiáng)局部電網(wǎng)建設(shè),梳理城市重要負(fù)荷,研究局部電網(wǎng)結(jié)構(gòu)加強(qiáng)方案,提出保障電源以及自備應(yīng)急電源配置方案。結(jié)合清潔取暖和清潔能源消納工作,研究熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組、新能源電站、靈活運(yùn)行電熱負(fù)荷一體化運(yùn)營方案。
3)園區(qū)(居民區(qū))級源網(wǎng)荷儲一體化
以現(xiàn)代信息通訊、大數(shù)據(jù)、人工智能、儲能等新技術(shù)為依托,運(yùn)用“互聯(lián)網(wǎng)+”新模式,調(diào)動負(fù)荷側(cè)調(diào)節(jié)響應(yīng)能力。在城市商業(yè)區(qū)、綜合體、居民區(qū),依托光伏發(fā)電、并網(wǎng)型微電網(wǎng)和充電基礎(chǔ)設(shè)施等,開展分布式發(fā)電與用戶儲能靈活充放電相結(jié)合的園區(qū)(居民區(qū))級源網(wǎng)荷儲一體化建設(shè)。
園區(qū)(居民區(qū))級源網(wǎng)荷儲一體化項(xiàng)目是分布最為廣泛的一類項(xiàng)目,分布式和集中式電源均可參與,技術(shù)難度相對較小,也是未來新型電力系統(tǒng)最為基礎(chǔ)的組成形式。
04、發(fā)展“源網(wǎng)荷儲一體化”的技術(shù)突破點(diǎn)
“源網(wǎng)荷儲一體化”發(fā)展的必備條件之一是先進(jìn)技術(shù)的突破,這其中包含多能互補(bǔ)技術(shù)、電力調(diào)度技術(shù)、“云大物移智鏈邊”技術(shù)、儲能技術(shù)等各個關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域的創(chuàng)新和發(fā)展。在這其中,“云大物移智鏈邊”技術(shù)及儲能技術(shù)因近幾年剛走上發(fā)展的快車道,被尤為關(guān)注。
1)“云大物移智鏈邊”技術(shù)
在新型電力系統(tǒng)下,電網(wǎng)運(yùn)行逐漸呈現(xiàn)智能化、數(shù)字化的特點(diǎn)。發(fā)展“源網(wǎng)荷儲一體化”運(yùn)行急需“云大物移智鏈邊”其中的云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、電力物聯(lián)網(wǎng)、邊緣計(jì)算等技術(shù)手段,讓電網(wǎng)系統(tǒng)配備擁有海量數(shù)據(jù)處理分析、高度智能化決策等能力的云端解決方案。從而實(shí)現(xiàn)各類能源資源整合、打通能源多環(huán)節(jié)間的壁壘,讓“源網(wǎng)荷儲”各要素真正做到友好協(xié)同。
2)儲能技術(shù)
除此以外,儲能技術(shù)目前正在大規(guī)模市場化應(yīng)用的進(jìn)程中,輔助市場的激勵作用還沒有完全體現(xiàn),也沒有形成絕對優(yōu)勢的儲能技術(shù)。并且,在發(fā)電側(cè)、用電側(cè)廣泛運(yùn)用的電化學(xué)儲能還面臨著儲能安全技術(shù)的突破難點(diǎn),據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),2011年-2021年10年間,全球共發(fā)生32起儲能電站起火爆炸事故。認(rèn)識到儲能還處于產(chǎn)業(yè)發(fā)展早期階段。既不能因噎廢食停滯不前,也不能盲目上馬,埋下安全隱患。
目前的市場情況下,諸多機(jī)構(gòu)已針對新型電力系統(tǒng)提出了各類解決方案,如南瑞集團(tuán)的EMS能量管理系統(tǒng)、華自科技的PCS儲能變流器、玫克生能源的綠電來操作系統(tǒng),都為“大云物移智鏈”及儲能技術(shù)在“源網(wǎng)荷儲一體化”中的運(yùn)行提供了有效技術(shù)支撐,通過智能調(diào)控,達(dá)到能源多樣化、電網(wǎng)智能化、負(fù)荷平均化、儲能安全化的目的。
玫克生能源綠電來操作系統(tǒng)
在加快構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的道路上,“源網(wǎng)荷儲一體化”運(yùn)行是關(guān)鍵的一環(huán),不僅可以有效實(shí)現(xiàn)能源資源的最大化利用,更能全面提升電網(wǎng)系統(tǒng)的綜合調(diào)節(jié)支撐能力??梢灶A(yù)見的是,在踐行“雙碳”戰(zhàn)略的進(jìn)程中,在推進(jìn)電力行業(yè)碳達(dá)峰的目標(biāo)下,“源網(wǎng)荷儲一體化”正成為至關(guān)重要的解決方案。