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革新機制引領可再生能源與電網協調發展

日期:2025-4-8    來源:中國能源報    作者:信息部

   經濟發展,能源先行。可再生能源和電網分別是我國能源體系的不竭動力源泉和核心輸配樞紐,是保障國民經濟社會可持續發展的命脈。國家始終把可再生能源高質量發展擺在突出戰略位置,20年前通過頒布《可再生能源法》及配套政策,確立“總量目標”、“全額保障性收購”和“可再生能源發展基金”等核心制度,為我國可再生能源產業高質量發展厚植沃土,同時收獲巨大成效。截至2024年底,我國風電、光伏總裝機規模已超過歐洲和美國的總和,躍居全球首位。然而,在電力系統供需瞬時平衡的物理規律下,可再生能源的跨越式發展也引發了消納瓶頸(棄風、棄光)、供給短缺(無風、枯水)和安全風險(電壓、頻率失穩)諸多難題。隨著極端天氣頻發及可再生能源更大規模并網,其“靠天吃飯”造成的短時和長期不確定性將持續放大,對電力乃至能源系統安全穩定造成更大挑戰。

  迎來《可再生能源法》修訂的契機,本文分別從布局規劃和協同運行的角度分析了促進兩者協調發展的關鍵舉措,并提出法條修訂建議,助力可再生能源的高質量健康發展。

  ■■適度超前布局電網基礎設施

  我國能源與負荷中心逆向分布的特點決定了電力骨干網將長期保持“西電東送、北電南送”的整體格局,大規模、遠距離交直流傳輸是實現電能資源優化配置的重要途徑。隨著雙碳目標推進和經濟社會發展,西北、華北和西南地區的外送電量將突破更大規模,華東和華南地區的外來電力占比將更高,電力系統面臨更大容量的跨省跨區輸電需求。

  為此,需適度加大電網基礎設施投資建設,超前開展高效輸電技術研發,確保跨區域骨干網架容量充裕。輸電網絡是電力系統的“大動脈”,我國目前已初步掌握特高壓直流、柔性直流和柔性交流等輸電技術并建設了多條示范工程,有效支撐大規模可再生能源跨省消納和區域電網互濟。然而,現有輸電網絡仍然面臨提升輸電效率、增強靈活調節能力和適應極端環境等挑戰。為此,需適度加大對柔性直流、柔性交流、柔性低頻等輸電工程的支持;也需超前攻關高海拔、復雜地形、惡劣環境等極端條件下的特高壓輸電技術,探索未來的超導輸電技術。以上工程及技術將為我國充裕網架構建提供堅實支撐。除輸電容量充裕外,骨干網架還需堅強、可靠、抗擾動。除高比例可再生能源并網外,高比例電力電子設備應用也是新型電力系統的典型特征。由于“雙高”電力系統具有非線性、時變性、異構性和不確定性等復雜特征,其穩定性的內在機理發生根本變化。為此,亟需構建電力系統穩定性分析新框架,提出穩定性分析新方法,為保障系統安全穩定運行提供支撐。

  加速配電網絡自動化和智能化。配電網絡是電力系統中的“毛細血管”,連接工業、建筑、交通和居民等各類終端負荷。隨著分布式能源的發展,以及數據中心、電動汽車和綠電制氫等新興負荷的增長,配電側的源荷界限逐漸模糊,面臨可靠供電、高效消納和靈活運行等多重挑戰。為此,需發展柔性交直流配電網技術,引入變頻器等電力電子裝置實現交流和直流的靈活轉換和分配;還需發展智能配電網態勢感知技術,識別配電網潛在異常和風險;也需發展配電網與綜合能源集成技術,將電、熱、氣等能源互補,助力工業園區和綠色建筑等用戶提前實現零碳排放。

  ■■統籌“源網荷儲”多方靈活資源

  可再生能源是新型電力系統完成去碳化進程的重要抓手。應對可再生能源的間歇性和波動性挑戰,電力系統的調節手段亟需從“以火電為主”的單一模式發展為“源網荷儲”多方協同消納的新格局。

  強化可再生能源主動支撐能力。去碳化進程中,可再生能源對常規機組的替代將從增量部分逐漸轉向存量。作為未來的主體性電源,可再生能源機組需具備一定的支撐與調節能力,提升涉網性能。為此,一方面需提升可再生能源多時間尺度功率預測精度;另一方面需突破“構網型”可再生能源并網技術,使隨機性電源表現為受控電壓源特性,主動參與電網運行管理;還需發展光熱發電技術,提高能量密度及光熱轉化效率是其未來攻關方向。

  構建輸配電網柔性調度體系。高比例可再生能源并網背景下,輸配電網將在電力傳輸任務基礎上更多地承擔電力互聯、電能調劑和靈活性共享等任務,構建“剛柔并濟”的調度體系。為此,需要發展柔性交流輸電技術,結合電力電子設備和現代控制技術,實時調節電網參數,快速響應電網波動,抑制震蕩;還需發展柔性直流輸電技術,促進區域間電網的互聯互通;也需研究柔性低頻輸電技術,提升長距離輸電效率。

  釋放靈活負荷互動調節潛力。隨著科技進步和產業升級,負荷側電氣化和智能化水平將穩步提高。與此同時,電力市場的逐步完善將擴大用戶的節能降費空間,終端用能的價格彈性將顯著增強。為此,需鼓勵發展智能用電和需求響應技術;還需關注挖掘電動汽車、數據中心、綠氫等新興負荷的調節潛力,鼓勵其根據價格信號靈活改變用能方式;也需發展虛擬電廠等新業態、新模式,將前述各類靈活性負荷以及分布式能源聚合,通過優化調度實現用戶與電網的互惠共贏。

  發揮儲能系統多重調節價值。盡管我國鋰離子電池、超級電容、壓縮空氣等儲能技術快速發展,部分示范工程裝機規模達到百兆瓦級,但目前除抽蓄外,其他儲能技術難以同時滿足與電力系統互動所需的規模、壽命、成本和安全要求。為此,一方面需從儲能本體的經濟性和安全性方面實現技術攻關和突破;另一方面,也需創新多類型儲能協同與共享技術,通過不同技術經濟特性的儲能優勢互補,為電力系統低成本提供調頻、調峰等短時間尺度調節服務,以及年-季-月轉移等中長時間尺度調節服務。

  ■■法律推動協調發展迫在眉睫

  可再生能源與新型電力系統的協調發展不僅需要技術層面的攻關與突破,還需要政策層面的引領與保障。為此,首先建議將可再生能源與電網的協調發展上升至開發原則高度。原法條對于電網的描述為“配套電網建設”,現階段可再生能源的高比例并網已為電網帶來較大的調節和消納壓力,其未來大規模開發需從建設、運行和制度等多方面與電網規劃相銜接;其次,建議擴充可再生能源定義,納入“環境熱能”“綠氫及衍生能源”等新品類。近年來空氣源熱泵、水源熱泵在工業和建筑等行業得到廣泛應用。此外,將無法及時并網的可再生能源電力用于制氫、氨和甲醇等成為一種新的消納形式,并且未來有可能大規模發展;然后,建議強調高比例可再生能源電力接入的電網體系建設。面向未來大規模開發利用,需鼓勵可再生能源基地輸電通道建設,支持新型交直流輸電技術研究與應用,提升大電網跨省跨區協調互濟能力;同時,建議銜接電網企業輸配成本疏導機制。可再生能源消納產生的電網輸配和安全成本需合理疏導,推動發電側與輸配側成本傳導機制協同創新,形成動態優化的長效機制;最后,建議鼓勵配電側和負荷側消納技術研發和模式創新。屋頂光伏、小型風電等分布式能源也成為可再生能源的重要組成,其高效消納將依托智能微電網、源網荷儲一體化和虛擬電廠等新模式、新業態。



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