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提高電網大范圍資源優化配置和互濟能力 助力能源安全新戰略實施

北極星輸配電網訊:近日,美國加州由于極端高溫天氣等原因導致的電力危機再度引發各方對電網安全的關注。加州電力供應緊張期間,鄰近州不但沒有組織向加州進行有效的電力支援,反而降低了與加州的聯絡線輸送功率,充分暴露了美國電網大范圍應急互濟能力及資源配置能力的不足。相比之下,我國已建成全球電壓等級最高、電網規模最大、配置能力最強、安全運行時間最長的特大型交直流混合電網,為服務我國能源生產與消費革命、助力能源安全新戰略落地實施提供了堅強保障。

大電網是我國實現能源資源

全國優化配置的必然選擇

資源稟賦差異決定了我國應形成“構建大電網、融入大市場”的發展格局。眾所周知,我國能源資源與生產力逆向分布,80%以上的煤炭、水能、風能和太陽能資源分布在西部和北部地區,70%以上的電力消費集中在東中部地區,能源基地距離負荷中心1000-4000公里。這樣的資源與需求分布格局,客觀上需要在全國范圍內自西向東、自北向南大規模、遠距離調配能源。

目前我國跨省區輸電主要采用特高壓輸電技術,具有大容量、遠距離、低損耗、占地少等特點,是實現能源資源大范圍優化配置的最佳技術選擇。另外,電網屬于網絡型產業,大電網有利于提高生產效率,符合經濟規律。因此,建設全國互聯電網,推動能源資源在全國范圍優化配置,成為我國提高能源利用效率的必然選擇。

相比之下,美國長期以來采用局部聯網、就地平衡的發展方式,無法實現在全國范圍內進行資源優化配置。此次美國加州鄰近各州因同在高溫區,自身電力供應緊張,因此不僅沒有組織向加州進行有效的電力支援,反而降低了與加州的聯絡線輸送功率,對加州的輸送電力僅為當日最大輸送電力43%和52%;而相對較遠的非高溫區本身與加州聯絡較弱,最大輸送電力僅為高溫區內的39%,即使自身電力富裕也“愛莫能助”。

大電網優化配置資源優勢

推動我國能源生產與消費革命

據統計,“十二五”以來,我國可再生能源持續保持高速增長,光伏更是經歷了并網裝機規模5年增長200倍的高速發展期?稍偕茉锤咚侔l展的同時,本地消納能力不足導致西部、北部局部地區棄風、棄光、棄水問題嚴重。通過加快可再生能源送出通道建設、強化清潔能源全網統一調度、建立跨區域旋轉備用共享機制等措施,實現清潔能源全國優化配置,有力支撐了我國西南水電基地、“三北”新能源基地開發和高效利用。

據統計,2019年國家電網有限公司跨區跨省輸送電量7679億千瓦時,其中清潔能源占比由2010年的23%提高到2019年的33%;支撐國網經營區清潔能源裝機超過6億千瓦,占比由2010年的23%提高到2019年的39%。同時,新能源利用率持續提高,2019年達96.8%,圓滿完成國家清潔能源消納三年行動計劃年度控制目標。

統籌大電網與分布式電源協調發展

以更經濟的方式滿足東中部電力需求

中國工程院院士杜祥琬多次呼吁要重視以分布式發電與集中式發電相結合的方式發掘電力潛能,他強調:“分布式電源發展仍處于初級階段,需要我們做好充分的思想和技術準備來應對比較高比例、大規模的分布式電源發展,并且考慮集中式電網如何與此相適應!币虼,要協同推進電網與分布式電源有序發展,將分布式電源作為大機組、大電網的有益補充,共同為東中部地區經濟社會發展提供優質且經濟的電力保障。

分布式電源具有清潔、就地平衡、效率高等優勢,在多重因素推動下快速發展,尤其是近幾年,我國東中部地區分布式光伏呈現爆發式增長。2019年國網經營區分布式光伏并網規模約5700萬千瓦,同比增加約1200萬千瓦,其中,東中部分布式光伏容量4952萬千瓦,占該公司經營區的85.8%。未來,東中部仍將是我國電力負荷中心,保障其電力供應要統籌分布式電源發展與系統平衡調節能力,大電網則有利于在更大范圍調動多方靈活調節資源,滿足大規模分布式電源并網需求。

大電網互濟能力保障

我國電氣化進程有序推進

隨著技術發展,居民、商業、建筑、交通等領域電氣化進程逐漸加快,各類新型負荷接入電網比重也越來越高,對電網的安全穩定運行提出了更高要求。通過提高電網大范圍配置及互濟能力,保持電網的統一性,確保電力系統安全運轉,有效支撐了我國北方“煤改電”、長江流域港口岸電全覆蓋、電動汽車充換電設施和車聯網平臺建設等重大工程,在助力我國電氣化進程有序推進的同時,促進我國能源消費轉型升級。預計到2050年,我國電能占終端能源消費比重將超過50%。

一方面,通過將西部、北部清潔可再生能源輸送到東中部,有效推動負荷中心用能成本降低。2019年迎峰度夏期間,復奉、錦蘇、賓金三條特高壓直流滿功率運行,將西南清潔水電送往華東,輸送電力達2160萬千瓦,送電超過1000億千瓦時,初步測算,每年可節省用能成本近百億元。另一方面,促進西部資源優勢轉化為經濟優勢。2019年,西北五。▍^)全年累計外送可再生能源696億千瓦時,占全年發電量的23%,增加稅收28億元,提供就業崗位超過4.2萬個。新能源正成為西部北部地區重要的戰略性新興產業,結合數字經濟發展熱潮,“互聯網+新能源”、新能源大數據等新業態正引領當地能源產業轉型升級。

堅持技術創新與大電網統一調度

確保我國電網安全穩定運行

合理的電源結構和電網結構是電網安全穩定的基礎,亦是大電網應對極端情況、凸顯“安全韌性”的根本。為此,多位院士專家呼吁大電網要不斷增強極端災害的抵御能力。

其中,中國工程院院士范維澄提出電網“安全韌性”概念,強調要“提升電網在面對各類自然災害甚至是恐怖襲擊、局部戰爭時的抵御能力,增強‘安全韌性’”;中國工程院院士干勇指出,電網規模越大,越要提高應變能力,對可能發生的人為攻擊、自然災害帶來的破壞做好風險防范和緊急預案;中國工程院院士邱愛慈判斷,過去強調的“三道防線”主要解決系統內部穩定性和安全問題,并沒有考慮外界極端條件下的威脅,包括網絡攻擊、自然災害,在這樣的情況下,電網應急能力和快速恢復能力還需要被充分考慮。

近年來,隨著我國新能源快速發展,網源建設不同步、系統調峰能力不足等系統結構性問題凸顯;而高比例新能源并網帶來的電網電力電子化、空心化問題也直接威脅系統安全穩定運行。同時,新能源自身電力保障能力弱,負荷高峰期間不能有效保障供應,成為導致近期國外幾次電力危機的主要原因,這些都對電力系統整體結構優化提出更高要求。

對此,業界人士建議,堅持技術創新引領,突破并完善一批關鍵技術。為推進電力系統結構協同優化,需在源、網、荷各環節加快突破一批核心技術。

在電源側,重在提升新能源并網性能和發電成本的市場競爭力,需不斷完善新能源發電功率預測、虛擬同步機等電網友好型新能源發電核心技術;在電網側,重在進一步提升電網資源配置能力、平衡調節能力和安全穩定控制能力,需加快突破高電壓等級柔性輸電、直流電網及大容量海底電纜、超導輸電等先進輸電和新一代智能電網技術;在負荷側,重在持續提高終端電能利用效率,需加快突破大容量高效率長壽命儲能技術、綜合能源利用技術及多元智能用電技術等。中國工程院院士韓英鐸曾指出:“規模儲能特別是電力儲能技術發展對電網及時平衡、負荷側削峰填谷會帶來很大影響!

同時,堅持大電網統一調度,用中國方案解決中國問題。安全可持續的電網是資源優化配置的前提、電力市場高效運轉的基礎。電力系統的特殊性在于發、輸、配、用實時平衡,任何一個環節出現問題都會導致系統性安全。因此,應盡可能將安全責任內生化,如果安全主體過多,不僅會導致較高的溝通協調成本,也可能導致“各掃門前雪”,出現“個體最優”但卻不是“系統最優”。事實證明,我國電網長期實行“統一調度、分級管理”的調度機制,確保了電力生產各環節指令統一、步調一致,提高了電力系統抵御重大風險的能力。

編后

在過去20年中,我國是世界上唯一一個沒有發生大面積停電事故的國家,堅強的網架基礎和統一調度機制為我國特大型電網安全穩定運行提供了最根本的制度保證。相較而言,美國的電網產權分散在超過500家公司與組織,電力運營商缺乏“全網一盤棋”意識,過分追求局部經濟利益,增加了電力系統協同高效運轉難度,削弱了電網統一科學調度應對電力危機的能力。事實上,不僅是美國,近年來印度、委內瑞拉、阿根廷、英國等國家和地區陸續發生大停電,均與電網管理調度過于分散有關。

當前,電氣化已成為全球能源轉型的重要趨勢,電網作為最重要的電力配置平臺,安全穩定運行不僅關系電力供應保障,而且直接關系到經濟發展和社會穩定。因此,充分發揮我國大電網資源優化配置能力和互濟能力,堅定走具有中國特色的中國能源解決之道,才能確保我國能源安全新戰略行穩致遠。


原標題:大電網——中國特色的能源解決之道(“新基建”)

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