近日，國家層面為挖掘系統(tǒng)靈活性資源潛力，出臺(tái)了多個(gè)文件。例如，國家發(fā)改委鼓勵(lì)發(fā)電企業(yè)通過自建或購買調(diào)峰儲(chǔ)能能力的方式增加可再生能源發(fā)電裝機(jī)并網(wǎng)規(guī)模，國家能源局華中監(jiān)管局也于近日發(fā)布《新型主體參與華中電力調(diào)峰輔助服務(wù)市場規(guī)則（征求意見稿）》。
除了國家層面挖潛調(diào)峰外，多地也在不斷加碼深度調(diào)峰——國網(wǎng)華北分部、京津唐電網(wǎng)開展火電機(jī)組20%深度調(diào)峰改造、山東存量煤電機(jī)組按30%—40%的最小技術(shù)出力水平改造、山西八成以上火電機(jī)組參與深度調(diào)峰等。
在受訪的業(yè)內(nèi)人士看來，“十四五”期間，我國負(fù)荷峰谷差加大是系統(tǒng)調(diào)峰需求的主要來源。新能源快速增長和負(fù)荷峰谷差持續(xù)拉大成為趨勢，新能源“極熱無風(fēng)、夜間無光”特征突出，對(duì)電力保障穩(wěn)定供應(yīng)、實(shí)時(shí)平衡提出了新要求、新挑戰(zhàn)。
負(fù)荷峰谷差是系統(tǒng)調(diào)峰需求主要來源
受訪的業(yè)內(nèi)人士普遍認(rèn)為，“負(fù)荷側(cè)帶來的調(diào)峰需求更大”。未來第二產(chǎn)業(yè)用電占比逐步降低，第三產(chǎn)業(yè)和居民生活用電占比不斷提升。與第二產(chǎn)業(yè)相比，第三產(chǎn)業(yè)和居民生活用電日負(fù)荷曲線的日負(fù)荷率更低、峰谷差更大?！敖?jīng)過測算，我們判斷負(fù)荷峰谷差帶來的調(diào)峰需求將大于新能源帶來的調(diào)峰需求。”一位不愿具名研究人士接受記者采訪時(shí)表示。
最典型的負(fù)荷調(diào)峰是今年1月寒潮期間，出現(xiàn)了冬季高峰大于夏季高峰的情況，負(fù)荷同比突增20%，在發(fā)電側(cè)“火力全開”、電網(wǎng)側(cè)手段用盡、負(fù)荷側(cè)按需管理的情況下，總體上確保了電力電量平衡。“寒潮等極端氣候下電力需求明顯增加，保障電力供應(yīng)難度大。我國中東部非供暖區(qū)域過去35年共發(fā)生寒潮43次，單次最大影響面積為110萬平方公里，氣溫最高下降14℃，負(fù)荷最大增長達(dá)2億千瓦?！敝袊こ淘涸菏?、西安交通大學(xué)電氣工程學(xué)院名譽(yù)院長邱愛慈表示，目前，電網(wǎng)已進(jìn)入緊平衡時(shí)代，未來供電保障壓力還將不斷增加。
華南理工大學(xué)電力學(xué)院電力經(jīng)濟(jì)與電力市場研究所所長陳皓勇對(duì)記者表示，我國電源結(jié)構(gòu)仍以煤電為主體，靈活性不足，調(diào)峰能力有限。系統(tǒng)調(diào)峰資源除了需求響應(yīng)外，還有抽水蓄能、新型儲(chǔ)能以及常規(guī)水電、氣電、火電靈活性改造等。“隨著風(fēng)、光在內(nèi)的新能源大規(guī)模接入，電力系統(tǒng)調(diào)峰壓力日益增大，特別是低谷調(diào)峰能力嚴(yán)重不足?！?/span>
國網(wǎng)能源研究院有限公司能源戰(zhàn)略與規(guī)劃研究所高級(jí)研究員楊捷預(yù)計(jì)，“十四五”末，國網(wǎng)經(jīng)營區(qū)調(diào)峰需求仍以負(fù)荷峰谷差調(diào)峰需求為主，約占總需求的2/3，同時(shí)新能源調(diào)峰需求快速增長。隨著新能源規(guī)?？焖僭鲩L和用電結(jié)構(gòu)深度調(diào)整，“十四五”期間，國網(wǎng)經(jīng)營區(qū)靈活性資源需求仍將持續(xù)增長。
向新能源利用率與發(fā)電量占比兼顧轉(zhuǎn)變
除了負(fù)荷峰谷差調(diào)峰外，“十四五”新能源帶來的調(diào)峰需求同樣不容小覷。有研究表明，新能源發(fā)電量占比超過10%，新能源接入引起的系統(tǒng)成本將顯著上升。在業(yè)內(nèi)人士看來，新能源消納模式應(yīng)該追求“合理利用率”，即在允許一定的棄風(fēng)、棄光和切負(fù)荷的情況下，追求全系統(tǒng)的綜合成本最小。
上述研究人士表示，從能源供應(yīng)系統(tǒng)全局出發(fā)，新能源消納水平理論上存在總體最經(jīng)濟(jì)的“合理值”。新能源“合理利用率”可定義為：使全社會(huì)電力供應(yīng)成本最低的利用率。總體來看，新能源發(fā)展規(guī)模隨利用率控制目標(biāo)降低而增加，電力供應(yīng)成本則呈“U型曲線”變化，拐點(diǎn)即對(duì)應(yīng)經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)的新能源規(guī)模和合理利用率?！案魇‰娫唇Y(jié)構(gòu)和負(fù)荷特性不同，若都以95%利用率水平作為目標(biāo)，并不一定是最科學(xué)和最經(jīng)濟(jì)的，既給電力系統(tǒng)帶來巨大的調(diào)度和運(yùn)行壓力，也影響了新能源的合理發(fā)展和科學(xué)利用。”
邱愛慈也認(rèn)為，以新能源利用率為目標(biāo)布局發(fā)展新能源，加之系統(tǒng)調(diào)峰能力存在缺額，不足以支撐高比例新能源消納。隨著新能源裝機(jī)容量增加，新能源電量占比不斷提高，新能源利用率將呈現(xiàn)逐漸下降趨勢。“我們預(yù)測，2030年，以新能源發(fā)電量最大為目標(biāo)布局新能源，可提升新能源電量占比1.75個(gè)百分點(diǎn)，但新能源利用率會(huì)降低1.87個(gè)百分點(diǎn)。隨著新能源裝機(jī)占比的不斷提升，新能源對(duì)電量平衡的支撐作用明顯，但對(duì)電力平衡支撐能力較弱，不足以保障高比例新能源接入電力系統(tǒng)的供電可靠性。”
邱愛慈表示，若“十四五”新增跨區(qū)跨省輸電工程按照計(jì)劃投產(chǎn)，已建在建通道全部達(dá)到設(shè)計(jì)輸電能力，2025年新能源發(fā)電量預(yù)計(jì)可達(dá)1.31萬億千瓦時(shí)，利用率為95%，電量占比17%；2030年新能源發(fā)電量1.98萬億千瓦時(shí)，利用率91%，電量占比為22%。“新能源電量滲透率與利用率間相互制約，以新能源利用率為目標(biāo)的消納模式亟需向兼顧新能源利用率與發(fā)電量占比轉(zhuǎn)變?！?/span>
各地應(yīng)急負(fù)荷亟需形成合力
應(yīng)對(duì)電網(wǎng)調(diào)峰壓力，陳皓勇認(rèn)為，從電網(wǎng)側(cè)來講，一是需要從結(jié)構(gòu)上提高電網(wǎng)調(diào)峰能力，如增建抽水蓄能、新型儲(chǔ)能、氣電，加強(qiáng)火電靈活性改造，發(fā)展需求響應(yīng)和虛擬電廠技術(shù)等；二是提高電網(wǎng)調(diào)度控制水平；三是積極穩(wěn)妥地開展體制機(jī)制改革和創(chuàng)新。
受訪的業(yè)內(nèi)人士還提出，調(diào)峰壓力是由“源-網(wǎng)-荷”三者共同產(chǎn)生，也應(yīng)該由三者共同解決。就調(diào)峰現(xiàn)狀而言，電網(wǎng)從調(diào)度層面已經(jīng)通過抽水蓄能、省間互濟(jì)、臨時(shí)市場等方式來緩解調(diào)峰壓力，未來還需要通過建立跨區(qū)域調(diào)節(jié)的市場化機(jī)制，在全國范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)調(diào)峰資源的配置。
以長三角地區(qū)用電量為例，各省資源稟賦和結(jié)構(gòu)差異較大，目前調(diào)峰難的問題已由上海電網(wǎng)擴(kuò)展到江蘇電網(wǎng)、浙江電網(wǎng)以及安徽電網(wǎng)等多個(gè)電網(wǎng)。但各省調(diào)峰資源忙閑不均，全網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化作用尚未充分發(fā)揮，應(yīng)急互備能力有待提升?！霸诟魇?yīng)急負(fù)荷側(cè)響應(yīng)資源尚未統(tǒng)籌共享形成合力的當(dāng)下，亟需探索省市應(yīng)急負(fù)荷側(cè)響應(yīng)資源統(tǒng)籌共享機(jī)制，發(fā)揮協(xié)同倍數(shù)效益?！鄙鲜鲅芯咳耸拷ㄗh。
邱愛慈表示，在跨區(qū)直流運(yùn)行方式靈活性欠缺的情況下，新能源跨區(qū)消納難度大。當(dāng)前，特高壓直流通道多按二段式運(yùn)行，不能有效跟隨送、受端新能源和負(fù)荷特性?！拔覀儨y算，2030年，送、受端電網(wǎng)新能源利用率將分別由當(dāng)前的98%、100%降至85%、95%左右，在送、受端電網(wǎng)新能源同時(shí)受限消納的情況下，電網(wǎng)跨區(qū)互濟(jì)作用會(huì)凸顯，對(duì)跨區(qū)直流通道運(yùn)行方式靈活性也提出更高要求?！?/span>
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