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新型电力系统构建之路该怎么走?储能需成为规模化灵活调节电源

作者:韩逸飞 来源:中国能源报 发布时间:2021-09-24 浏览:
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新型电力系统究竟长啥样?又该如何构建新型电力系统?目前,业内形成了一定共识,但在其构建方式和具体技术细节方面,仍处于探讨和探索的阶段。

“构建新能源为主体的新型电力系统是走向碳中和的一个关键举措,需要纵向源网荷储协调规划、横向多能互补,调动各种灵活性资源,实现安全、可靠、灵活供电。”9月11日,在第五届以“构建新型电力系统的探索”为主题的可再生能源并网技术与政策论坛上,中国工程院院士杜祥琬表示。

新型电力系统究竟是什么样?又该如何构建新型电力系统?目前,业内基本的共识是,新型电力系统是以骨干电网为支撑,具有多源协同互补、多网柔性互联、源网荷储智慧互动等特征的新型系统,但在其构建方式和具体技术细节方面,仍处于探讨和探索的阶段。

技术路径仍处于探讨阶段

中信证券研究院分析师认为,未来,新型电力系统建设可能面临一系列挑战,或出现电网投资波动、行业竞争加剧、特高压推进不及预期、智能终端渗透不及预期、国产化替代进展缓慢以及综合能源服务推广缓慢等问题。其主要原因在于,对新型电力系统下电网的建设应该采用何种技术路线,目前还没有定论。

国家电网公司一级顾问、中国工程院院士郭剑波曾表示,对于构建新型电力系统来说,第一步要讨论清楚系统是不是同步交流。“现在有很多不同的声音,有提出直流,有提出交直流,我个人认为,综合考虑发展的渐进过程和最终目标,新型电力系统的主网应以同步交流为主。”

“为了适应高比例清洁能源发电的特性,新型电力系统技术上要突出灵活性和柔性化。灵活的发电方式需要灵活的电力系统作为支撑。”基于此,中国工程院院士汤广福认为,新型电力系统更适宜采用柔性直流。

汤广福表示,电力系统的柔性化需要广泛运用以柔性直流输电为代表的柔性输电方式来实现。柔性直流就像一个完全可控的水泵,能够精准控制水流的方向、速度和流量,通过对电力系统的柔性化改造,可以让调控更加灵活,在大规模接入清洁能源时确保电网安全稳定运行。

储能需成为规模化灵活调节电源

杜祥琬认为,建设新能源为主体的新型电力系统,其目的在于实现安全、可靠、灵活的供电,在常态下确保经济、社会正常运转,在极端情况下也能保障供电安全。

郭剑波表示,这就需要考虑电网电量充裕性问题。“从最近几年的新能源运行情况来看,某些地区的省级电网出现连续8天风电出力低于10%,超过4天光伏出力低于10%。因此,现阶段想要维持电量稳定,储能无疑是支撑新型电力系统的关键技术。”

“但是,如果对储能的并网条件和技术规范不进行深入研究,储能对电网的安全保障作用会大打折扣。”郭剑波认为,“现阶段,我国同步机组的能力是正常额定电流的7-8倍,未来,电网如果仍以交流同步技术为主,需要强大的无功电压支撑能力。当前,储能种类繁多,电池特性各不相同,对于超高电流,逆变器仅能提供正常电流的1.2倍左右的容量。”

汤广福认为,近年来,电化学储能在清洁能源开发的带动下,以及各类政策的倾斜下迎来飞速发展。但由于技术不成熟、经济成本高等因素,在相当长一段时间内,仍无法成为规模化灵活调节电源,不能完全满足新型电力系统对于储能的需求。

“建设新型电力系统不是一蹴而就,在储能成为大规模灵活电源之前,应采用柔性输电等技术,发挥电力系统时空互补和多能互补的间接储能作用,实现电能稳定输出。”汤广福称。

源网荷储协同是破题关键

在业内人士看来,构建新型电力系统是一项极具开创性、挑战性的系统工程,坚强智能电网是基础,源网荷储协同是关键。

一位不愿透露姓名的电网专家表示,构建新型电力系统,需要传统电网向能源互联网转型。在调度运行模式上,以大电源大电网为主要控制对象、源随荷动的调度模式,向源网荷储协调控制、输配微网多级协同的调度模式转变;在技术创新模式上,由以企业自主开发为主,向跨行业跨领域合作开发转变。

“首先,纵向从发、输、配、用及源、网、荷、储协调规划,横向采用多能互补进行平衡;其次,要发展多种类型的商业化储能技术,不再单一集中于电化学储能电池;最后,要调动各种灵活性资源,加强需求侧管理。”杜祥琬在阐述新型电力系统构建思路时说,“预计到2025年,我国需求侧响应将达到7000万千瓦,占电网最大负荷的4%,长期来看,需求侧响应有望突破20%。”

杜祥琬同时表示,在电网发展方式上,要由以大电网为主,向大电网、微电网、局部直流电网融合发展转变,实现新形态电网与大电网的协同发展;在电源发展方式上,推动新能源发电向集中式与分布式开发并举转变,将分布式电源与储能及数字化管理结合,建成一批“微网”和“虚拟电厂”,既可以独立运行,也可以与大电网互动。

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