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智慧賦能新型電力系統
來源: 時間:[ 2022-03-11 10:23:00]

 

        山西作為全國首個能源革命綜合改革試點,新型電力系統與之密切相連。山西的新能源發電裝機容量占比超過30%,到“十四五”末,新能源和清潔能源發電裝機占比還將提高到50%。

  

        2月15日,清華大學電機系教授郭慶來、華電山西能源有限公司副總經理劉少龍、山西省電力行業協會副會長薛宇在接受訪談時發表了如下見解。

  

        2030年前碳達峰、2060年前實現碳中和,是我國的重要戰略目標。能源系統是實現碳達峰、碳中和目標的主戰場,電力系統則是能源系統的主力軍。要實現“雙碳”轉型,還要構建一個通向未來的、重要的能源之橋,就是以新能源為主體的新型電力系統。那么,新型電力系統“長什么樣”?新型電力系統如何將風、光變為可靠電源?智能化的新型電力系統如何讓風、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  

  

        新型電力系統使生活更舒適  

  

        一切順其自然時,我們便習以為常。當人們合上電腦下班,乘坐電梯,打開家里的燈,感受空調帶來的舒適體感,窩在沙發上安心看一場電影,可曾想過,這些日常生活的背后,是我國強大的電力系統在作支撐。

  

        目前,我國電力系統主要是以火力發電為主,水電、風電、光伏發電、核電等發電形式作為補充的一個系統。而在“雙碳”背景下,電力系統要升級了——也就是新型電力系統。未來構建的新型電力系統將以新能源為供給主體,以堅強智能電網為樞紐平臺,以源網荷儲互動與多能互補為支撐,集中式與分布式電力結構并舉,在確保能源電力安全前提下,滿足經濟社會發展電力需求。相比傳統電力系統,新型電力系統將更加清潔低碳、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,整個過程就實現了綜合盈利?!鄙轿魇‰娏π袠I協會副會長、金風科技山西公司副總經理薛宇用一個例子解釋新型電力系統究竟“長什么樣”。

  

        值得關注的是,以新能源為供給主體的新型電力系統還有一大特征,就是清潔低碳。在“雙碳”目標下,我省積極推進能源革命,布局新能源產業發展,加速實現綠色發展。省第十二次黨代會提出:到“十四五”末,新能源和清潔能源發電裝機占比將提高到50%的目標。構建以新能源為主體的新型電力系統意味著光伏、風電必將迎來大幅增長。

  

        追光逐風補鏈強鏈  

  

        新型電力系統將風、光變為可靠電源  

  

        在大同,國家先進技術光伏示范基地的晉能控股電力集團藍嶺光伏電站內,平均高4米的電池組件隨著太陽轉動,汲取光能,這是國內先進的同景雙軸跟蹤系統,比常規固定式發電效率高20%以上,年平均上網電量1.8億千瓦時。這種跟蹤系統突破了土地資源稀缺的瓶頸,在上部進行光能與電能轉化的同時,下面種植耐旱的大同黃花菜,實現農光互補。

  

        在長治,太陽能光伏全產業鏈規模位居全省第一。在這個鏈條上,“硅礦—工業硅—多晶硅—單晶硅—電池片—太陽能組件—光伏發電”上中下游各個環節緊密,體系完整。僅山西潞安太陽能科技有限責任公司一家,就擁有光伏一體化產能7.5GW,是我國具備光伏一體化產能僅有的十家企業之一。來自山西的光伏板將在這里把源源不斷的光能轉換為電能,通過電網輸送到企業、工廠、千家萬戶。

  

        追光逐風,補鏈強鏈。新能源發電設施高度依賴風力、太陽光等自然資源,由于它們具有很強的波動性,導致棄光棄風現象時有發生。新型電力系統應該如何把波動性、間歇性很強的新能源變為穩定可控的電源?清華大學電機系教授郭慶來認為:“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,所以解決的技術路徑也多元。其中既有規劃的問題,比如電源、網價的規劃是否合理,也有靈活性資源的配備問題,比如是否要上更多儲能。能源互聯網本質上,就是希望通過互聯網思維使能源系統具有更強可調節的靈活性,從而消納掉更多可再生能源的波動性?!?/font>

  

        新型電力系統是以新能源為供給主體的,而在新能源發電技術中,風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,風電、光伏新增裝機占全球一半以上,其中風電總裝機規模已超3億千瓦,新增裝機量連續多年居全球第一,我國已經成為全球最大的風電制造國和應用市場。

  

        智能系統質效提升  

  

        讓風、光等自然資源被最大化利用  

  

        如何保證新能源電力應發盡發,讓豐富的風、光等自然資源被最大化利用?構建新型電力系統正是破解這一難題的現實路徑,而新型電力系統最大的特征之一就是智能化。

  

        中國華電集團白虎嶺風電場總裝機容量100MW,共有50臺風機。理論狀態下,每天不停運轉24小時,可發電200多萬千瓦時。不過風電利用時間主要取決于當天風量大小和風機運作狀態,不可控因素決定了要靠“等風收錢”并不容易。

  

        透過這個風電場的控制中心——升壓室的智能屏幕,整個風電場的風大與小、所有風機的工作狀態都可以看得清清楚楚,智能系統給發電站的績效管理帶來了便利。據了解,自從2021年4月實行日能效管理機制開始,這里每月發電量都有提升,截至去年11月電量同比提升719萬千瓦時,相當于節省884噸標煤,減少約2389噸二氧化碳排放量。

  

        去年5月份,該風電場的一條線路出現故障,工作人員通過智能系統看到后臺數據,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現和處理問題的速度變快,同時也優化了定檢巡檢的方式。

  

        目前,日能效管理機制已經從白虎嶺風電場推廣到整個集團,華電山西能源有限公司副總經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,電量增發了8000萬千瓦時,折合節省標準煤2.4萬噸,減少二氧化碳排放6.6萬噸?!?/font>

  

        “智能化的新型電力系統,應該在多元、靈活、互動三個方面做一些努力?!毖τ钫f,“電源側需要提升風光功率預測的精準度,進而讓我們可以更快、更精準地預知風光;負荷側我們需要通過電的現貨市場交易等相關細則,來影響和疏導用戶的用能習慣,進而實現源荷互動?!?/font>

  

        新型電力系統建設是一個長期過程,是一場能源電力領域廣泛而深刻的變革。新型電力系統之“新”也不僅指形態之“新”,而是電力系統的一系列創新之“新”,這里面既包括傳統電源、電網、用電、儲能等創新,也包括技術創新和管理創新。志不求易者成,事不避難者進,電力系統應該主動探索變革之路上的可能性,搭建起現實與未來之間的可行性,為實現能源轉型和“雙碳”目標作出貢獻。

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