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行業資訊
新型電力係統“雙高”“雙隨機”難題怎麽破?
發布時間:2021/5/8 8:43:42     點擊: ( 63 )

“雙碳”目標要求下,綠色低碳與高質高效發展將成為我國經濟社會發展的重要原則。不久前,國家能源局首次對新型電力係統進行了解讀。國家能源局電力司司長黃學農表示,構建新型電力係統的核心是新能源成為電力供應的主體,要通過裝備技術和體製機製創新,推動多種能源方式互聯互濟、源網荷儲深度融合,來實現清潔低碳、安全可靠、智慧靈活、經濟高效等目標。

清潔化是核心要求

“雙碳”目標下,我國可再生能源機組容量與非化石能源消費占比需保持10%和5%以上的年均增速。無論從生產與消費量級、需求增長趨勢還是能源結構看,能源電力的清潔化轉型都是推動我國經濟社會綠色高質量發展、落實“雙碳”目標的核心要求。

從供給側清潔化轉型角度看,要求推動各級能源網絡協調互聯互通,優化能源係統網絡格局,支撐可再生能源大規模、跨省跨區傳輸消納以及分布式可再生能源的規模化經濟利用,改善能源生產和供應模式,提升可再生能源在生產端的結構占比,加速供給側清潔化轉型。

從需求側清潔化轉型角度看,要求在滿足用戶能源消費需求的基礎上,推動傳統的能源消費理念向“能源+服務”的綜合消費理念過渡,發掘需求側消納綠色電力、節能增效管理以及購買綠色證書等多樣化需求,充分發揮和調動需求側消納可再生能源的潛力與積極性,提升可再生能源在消費端的結構占比,加速需求側清潔化轉型。

隨著供需雙側清潔化進程推進,電力係統中風、光接入比例將顯著增加,係統將呈現“雙高”與“雙隨機”特點。

雙高,即高比例可再生能源接入與高比例電力電子設備應用。“雙碳”目標要求下,未來10年我國年均新增風、光發電裝機容量需不少於7500萬千瓦。相應的,伴隨可再生能源的發展,大量風電、光伏電力電子變換器將接入電網,例如直驅式風電機組變流器、光伏電站和分布式光伏逆變器等。

雙隨機,即供給側隨機性和需求側隨機性。傳統電力係統可通過調整發電機組出力滿足需求側隨機波動的負荷需求,呈現供應側可控、需求側隨機的特征。隨著波動性和間歇性的風能和光伏發電為主的可再生能源在電源結構中占的比持續增長,供應側也將出現隨機波動的特性,能源電力係統將由傳統的需求側單側隨機係統向雙側隨機係統演進。

雙高、雙隨機特點使得電力係統的隨機擾動性、對網絡信息係統的依賴性明顯增強,係統可控性降低,安全風險進一步增加。鑒於此,必須加速構建適應“雙碳”目標要求的新型電力係統,而數字技術將成為助力新型電力係統建設的關鍵。

數字技術推動多能互補

未來,新興數字技術將深入滲透、影響新型電力係統建設,其中,推動橫向的多能互補應用是重要體現。

數字技術“賦能”新型電力係統精準規劃。新型電力係統作為連接供需兩側的核心樞紐,可依托數字技術開放、包容等特點,一方麵,通過對能源電力係統中各類能源生產設備、轉換設備、管網係統等全工況感知,構建多設備全工況運行模型;另一方麵,依托集成的海量多源異構數據,對多元用戶開展精準畫像,掌握多元用戶用能特征。以設備全工況模型為約束、供需特征為依據、供需平衡為前提,挖掘多能互補協同與需求側資源優化調控潛力,實現穩健投資與精準規劃。

數字技術“賦能”新型電力係統高效運營。在廣泛采集與集成用戶用能數據、氣象數據、宏觀經濟數據、多能源市場交易數據基礎上,利用關聯規則挖掘、機器學習等技術,通過對海量數據的分析與發掘,準確掌握包括用能種類、用能傾向、用能彈性等多元用戶用能特性,揭示多元用能負荷轉移、負荷削減以及異質能負荷轉換潛力,圍繞“兩高三低”目標(用能效率提高、供能可靠性提高,用戶用能成本降低、碳排放降低和其他汙染物排放降低),發揮電、熱、水、氣多種異質能之間的協調聯動特性,從係統層麵推動新型電力係統綜合化能效提升,實現綠色低碳、高質高效運營。

數字技術“賦能”新型電力係統體製創新。借鑒平台經濟與共享經濟思維,以區塊鏈等信息技術為支撐,創新去中心化的新機製、新模式與新業態,破除傳統能源係統單一中心化運營管理模式,打通係統中各節點、各主體間的服務流、信息流、資金流,推動實現能源係統優化運行分散決策、大網與分布式微能網雙向互動、分布式節點協同自治及實時自主交易,同時鼓勵創新綠色能源認證、綠色貨幣、綠色證書等清潔能源新型商業模式,為新型電力係統中新能源的規模化和有序發展提供重要保障。

數字技術協調源網荷儲

在數字技術對新型電力係統的作用中,推動縱向的源網荷儲協調發展同樣重要。

數字技術助力生產環節變革。一方麵,數字技術將推動能源領域的技術框架和信息通信領域的技術體係融合,創新清潔能源出力波動性平抑與追蹤、需求側消費不確定性改善與平抑的技術方案,有效支撐集中式清潔能源大規模、遠距離傳輸以及分布式清潔能源的規模化、經濟化利用;另一方麵,工業互聯網、數字服務等新技術、新業態的發展將不斷催生全新市場主體,這些主體帶來的業務領域、產品類別、供應方式變革將推動能源生產和供應模式發生根本性改變,全方位提升以風電、光伏為代表的新能源在生產端的占比。

數字技術助力輸配環節變革。推廣“雲大物移智鏈”等數字技術在能源電力係統各環節的應用,建設以能源物聯網為基礎的新型電力係統,在實現對係統運行狀態全麵感知與實時監測的基礎上,促進能源信息的流動與共享,充分發掘能源大數據作為新時期重要生產要素的潛在價值,開展綜合能效分析和多環節協調管控優化,通過智能化的能源服務管理係統從供需兩端切入,動態調整係統運行策略,改善係統運行狀態,為新型電力係統運行效率提升提供重要支撐。

數字技術助力消費環節變革。數字技術的應用將賦予用戶更廣泛的消費選擇權,隨著“雲大物移智鏈”等信息技術在新型電力係統的應用,可以實現信息的即時化接收和處理,一方麵,各類市場主體將為用戶提供豐富多樣的綜合服務,新業態、新模式不斷湧現,傳統的“物理能源”消費理念將逐步過渡到“能源、信息、服務”綜合消費理念,催生出更加豐富多元的能源消費類型;另一方麵,用戶依托智能表計等智能化終端設備可實現對自身能效水平的即時感知,輔助用戶進行用能決策,為消費行為優化及係統整體效率提升提供支撐。