2019年是我國(guó)促進(jìn)清潔能源消納攻堅(jiān)年。新能源具有隨機(jī)性、波動(dòng)性和低抗擾性，運(yùn)行不確定性大，使得并網(wǎng)技術(shù)成為困擾全世界新能源發(fā)展的難題。隨著我國(guó)新能源快速發(fā)展，如何加強(qiáng)新能源并網(wǎng)運(yùn)行控制，使電力系統(tǒng)消納更多的新能源電量，讓清潔能源變成優(yōu)質(zhì)電源，成為新能源行業(yè)發(fā)展亟待解決的重要問(wèn)題。作為研究新能源和電網(wǎng)關(guān)系的專(zhuān)家，中國(guó)電科院新能源研究中心主任、黨委副書(shū)記王偉勝對(duì)新能源消納的焦點(diǎn)、難點(diǎn)和解決路徑有著深入的思考。
隨著新能源發(fā)電的規(guī)模化開(kāi)發(fā)利用，需逐步掌握新能源發(fā)電主動(dòng)支撐控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)新能源向常規(guī)電源轉(zhuǎn)變。目前跨省跨區(qū)交易、火電機(jī)組靈活改造、電能替代等部分措施尚未發(fā)揮根本性作用，在提升新能源消納能力方面還有很大的空間。
多措并舉，優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行方式
“我國(guó)新能源實(shí)行大規(guī)模集中開(kāi)發(fā)，缺乏靈活調(diào)節(jié)電源，消納和安全運(yùn)行問(wèn)題尤為突出，國(guó)際上無(wú)可直接借鑒的成熟經(jīng)驗(yàn)，并網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行和有效消納已成為我國(guó)新能源發(fā)展的主要瓶頸。”在王偉勝看來(lái)，現(xiàn)階段，我國(guó)電源結(jié)構(gòu)仍舊以煤電為主，靈活調(diào)節(jié)電源比重低，電源結(jié)構(gòu)性矛盾突出，系統(tǒng)調(diào)峰能力嚴(yán)重不足。
“新能源消納能力主要受電力系統(tǒng)互聯(lián)互通水平、電源調(diào)節(jié)性能以及負(fù)荷特性等因素影響。與此同時(shí)，新能源的地域分布、預(yù)測(cè)精度和控制水平，也影響電力系統(tǒng)的消納水平。”據(jù)王偉勝介紹，新能源高比例接入電力系統(tǒng)后，增加了系統(tǒng)調(diào)節(jié)的負(fù)擔(dān)，常規(guī)電源不僅要跟隨負(fù)荷變化，還需要平衡新能源的出力波動(dòng)。
“新能源出力超過(guò)系統(tǒng)調(diào)節(jié)范圍時(shí)，必須控制出力以保證系統(tǒng)動(dòng)態(tài)平衡，此時(shí)會(huì)產(chǎn)生棄風(fēng)、棄光。”王偉勝解釋道。
“解決清潔能源消納是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，涉及電源、電網(wǎng)、用戶(hù)、政策機(jī)制、技術(shù)研發(fā)等多個(gè)方面。從根本上解決‘三棄’問(wèn)題，需要各方共同努力，多措并舉、綜合施策。”王偉勝表示。
以技術(shù)為例，解決新能源消納問(wèn)題，首要是科學(xué)定量地評(píng)價(jià)電力系統(tǒng)消納新能源能力，分析新能源發(fā)電受限的具體原因和瓶頸。在此基礎(chǔ)上有針對(duì)性地優(yōu)化全網(wǎng)火電、風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電等多種電源的發(fā)電計(jì)劃，進(jìn)一步優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行方式。此外，通過(guò)科技創(chuàng)新、電網(wǎng)建設(shè)、政策體系、市場(chǎng)機(jī)制等一系列措施保證新能源“發(fā)得出、并得上、能消納”。
技術(shù)引領(lǐng)，不斷拓寬消納渠道
“2014年至2018年，全國(guó)風(fēng)電發(fā)電量由1598億千瓦時(shí)增長(zhǎng)到3660億千瓦時(shí)，發(fā)電量占比增長(zhǎng)到5.2%。4年時(shí)間，風(fēng)電發(fā)電量整整增加了一倍多。”王偉勝在總結(jié)我國(guó)風(fēng)電發(fā)展的歷史進(jìn)程時(shí)激動(dòng)地表示。
據(jù)悉，從1998年開(kāi)始，王偉勝和所在的團(tuán)隊(duì)就在國(guó)內(nèi)率先開(kāi)展新能源并網(wǎng)仿真與試驗(yàn)研究，2010年主持建成了世界上規(guī)模最大、唯一具備風(fēng)電機(jī)組全部并網(wǎng)性能試驗(yàn)功能的張北試驗(yàn)基地，組織研發(fā)了我國(guó)首套新能源功率預(yù)測(cè)和調(diào)度系統(tǒng)，用于我國(guó)26個(gè)省級(jí)及以上電網(wǎng)，顯著提高了我國(guó)電網(wǎng)的新能源消納能力。
截至2018年底，我國(guó)清潔能源累計(jì)裝機(jī)容量突破7億千瓦，占全球的30%。2018年，國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家能源局把推動(dòng)清潔能源高質(zhì)量發(fā)展、有效解決消納問(wèn)題作為重點(diǎn)工作，制定《解決棄水棄風(fēng)棄光問(wèn)題實(shí)施方案》《清潔能源消納行動(dòng)計(jì)劃（2018-2020年）》，提出到2020年基本解決清潔能源消納問(wèn)題。
“我國(guó)風(fēng)電、光伏裝機(jī)容量均居世界第一，且一直保持較高增長(zhǎng)率。與此同時(shí)，新能源具有隨機(jī)性、波動(dòng)性和低抗擾性，運(yùn)行不確定性大，使得并網(wǎng)技術(shù)成為困擾全世界新能源發(fā)展的難題。”王偉勝如是說(shuō)。
電力系統(tǒng)是一個(gè)發(fā)電、用電實(shí)時(shí)平衡的系統(tǒng)，隨機(jī)波動(dòng)的新能源并入電網(wǎng)后，為滿(mǎn)足系統(tǒng)平衡要求，常規(guī)電源出力和新能源出力之和需與負(fù)荷實(shí)時(shí)匹配。王偉勝指出，“新能源功率預(yù)測(cè)可將隨機(jī)波動(dòng)的不確定新能源出力由未知變?yōu)榛疽阎瑴p少新能源出力的不確定度，降低系統(tǒng)平衡的難度，是促進(jìn)新能源消納的關(guān)鍵技術(shù)之一。”
“新能源發(fā)電功率預(yù)測(cè)技術(shù)雖然取得了長(zhǎng)足的發(fā)展和進(jìn)步，但距離解決新能源輸出功率的不確定性影響仍存在較大的改進(jìn)空間，因此需要在數(shù)據(jù)準(zhǔn)確與完整性、理論發(fā)電能力評(píng)估、數(shù)值天氣預(yù)報(bào)、功率預(yù)測(cè)方法、人工智能技術(shù)5個(gè)方面不斷提升，為我國(guó)新能源發(fā)電功率預(yù)測(cè)技術(shù)的發(fā)展助推助力。”王偉勝補(bǔ)充道。
穩(wěn)定控制，加快提升消納能力
2019年一季度，國(guó)家電網(wǎng)公司經(jīng)營(yíng)區(qū)新能源發(fā)電量1158億千瓦時(shí)，同比增長(zhǎng)10%，新能源發(fā)電占比9.1%，同比增長(zhǎng)0.7個(gè)百分點(diǎn)；新能源棄電量46.6億千瓦時(shí)，同比下降31%，棄電率為3.9%，同比降低2.1個(gè)百分點(diǎn)，整體實(shí)現(xiàn)“雙升、雙降”。這是4月11日國(guó)家電網(wǎng)促進(jìn)清潔能源發(fā)展新聞發(fā)布會(huì)上透露的信息。
2019年是促進(jìn)清潔能源消納的攻堅(jiān)年，作為全球接入清潔能源規(guī)模最大的電網(wǎng)，國(guó)家電網(wǎng)計(jì)劃提前實(shí)現(xiàn)新能源利用率達(dá)到95%以上的目標(biāo)。
對(duì)此，王偉勝表示，未來(lái)隨著新能源發(fā)電的規(guī)模化開(kāi)發(fā)利用，需要進(jìn)一步提升新能源發(fā)電友好性能和穩(wěn)定控制水平，以確保安全運(yùn)行。逐步掌握新能源發(fā)電主動(dòng)支撐控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)新能源向常規(guī)電源轉(zhuǎn)變。
“新能源發(fā)展仍以消納為目標(biāo)，消納能力評(píng)估應(yīng)基于科學(xué)合理的方法，指導(dǎo)新能源的規(guī)劃和運(yùn)行。”王偉勝指出，目前跨省跨區(qū)交易、火電機(jī)組靈活改造、電能替代等部分措施尚未發(fā)揮根本性作用，在提升新能源消納能力方面還有很大的空間。
