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數字電網: 新能源的“最佳拍檔”

科技日報發(fā)布時間:2021-06-01 10:07:01

  “十四五”和“十五五”期間,中國南方電網有限責任公司(以下簡稱南方電網)將推動南方5省區(qū)區(qū)域分別新增1億千瓦風光新能源裝機容量,新能源裝機容量將從目前的0.5億千瓦增加到2030年的2.5億千瓦,支撐提前實現(xiàn)碳達峰。

  在我國推進碳達峰、碳中和的大背景下,“主力軍”電力行業(yè)將如何構建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng),實現(xiàn)能源轉型呢?“數字電網將成為承載新型電力系統(tǒng)的最佳形態(tài)。”5月28日,南方電網能源發(fā)展研究院有限責任公司黨委書記、董事長吳寶英說,近日,南方電網發(fā)布《數字電網推動構建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)白皮書》(以下簡稱白皮書),提出將依托數字電網建設,多措并舉構建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng),服務碳達峰、碳中和戰(zhàn)略目標實現(xiàn)。

  為高效消納新能源提供“核心算法”

  數據顯示,2020年我國能源消費產生的二氧化碳排放占總排放量的88%左右,而電力行業(yè)占能源行業(yè)二氧化碳排放總量的42.5%左右。

  作為我國碳排放占比最大的單一行業(yè),電力的碳達峰、碳中和進度將直接影響“雙碳”目標實現(xiàn)的進程。

  因此,我國提出深化電力體制改革,構建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)。此目標的提出,也與我國的能源結構密切相關。我國可再生能源尤其是風、光等新能源發(fā)展?jié)摿薮?。近年來,我國陸上風電、光伏發(fā)電裝機規(guī)模均位列世界第一,海上風電居世界第二,帶動了新能源技術和產業(yè)快速發(fā)展。

  “構建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)是一場硬仗,面臨的挑戰(zhàn)主要是解決‘清潔、可靠、經濟’三者之間的矛盾。”吳寶英說。

  數字電網是新型電力系統(tǒng)的核心。2019年,南方電網研究提出數字電網建設的戰(zhàn)略部署。依托強大的“電力+算力”,實現(xiàn)了對用電負荷、電量數據的精準“預測”,這給廣東、廣西、云南、貴州、海南5省區(qū)的清潔能源消納和消費按下了“快進鍵”。2020年底,5省區(qū)非化石能源裝機和電量占比分別達到56%和53%,居世界前列,風電、光伏發(fā)電利用率均達99.7%,區(qū)域能源結構轉型成效顯著。

  面對我國碳達峰、碳中和的目標,南方電網將加快建設數字電網,加速電網管理數字化轉型,加大5G基站、物聯(lián)網、電動汽車充電樁等新型基礎設施建設配套投入;對接國家工業(yè)互聯(lián)網和數字政府,推動能源生態(tài)系統(tǒng)利益相關方開放合作、互利共生、協(xié)作創(chuàng)新。

  “在能源生產環(huán)節(jié),數字技術將支撐電力系統(tǒng)擁有更加敏銳的‘五官’和更加聰明的‘大腦’,大幅提升新能源的‘可觀、可測、可控’水平,支持千萬臺級新能源設備作為主力電源參與電力系統(tǒng)調控過程,這將為新型電力系統(tǒng)充分消納新能源、確保安全運行和清潔低碳奠定關鍵基礎。”南方電網數字電網研究院有限公司黨委副書記、董事、總經理李鵬說。

  支持新能源發(fā)電設備成為主力電源

  截至4月15日晚,我國第四大水電站烏東德水電站累計發(fā)電達200億度。南方電網通過世界首個特高壓柔性直流工程——烏東德電站送電廣東廣西特高壓多端柔性直流示范工程,已累計把其中140億度電送往粵港澳大灣區(qū),相當于為廣東減少二氧化碳排放456萬噸。

  烏東德水電站是實施“西電東送”的國家重大工程。目前,南方電網西電東送已形成“八交十一直”輸電大通道,送電規(guī)模超5800萬千瓦,年送電量超2300億千瓦時,其中清潔能源占比超過80%,已擁有自主化的大容量特高壓多端柔性直流輸電技術,在大型交直流電網規(guī)劃、建設和運行技術與實踐方面處于領先地位。

  在新型電力系統(tǒng)中,電網作為消納高比例新能源的核心樞紐作用更加顯著。“跨省區(qū)主干電網+中小型區(qū)域電網+配網及微網”的柔性互聯(lián)形態(tài)和數字化調控技術將使電網更加靈活可控,實現(xiàn)新能源按資源稟賦因地制宜廣泛接入。新能源+儲能、新能源+負荷+儲能等多元協(xié)調開發(fā)新模式也將不斷涌現(xiàn)。

  白皮書提出,南方電網將支持新能源發(fā)電設備作為主力電源參與電力系統(tǒng)調控過程。“我們還將持續(xù)利用數字技術構建堅強主網架和柔性配網;統(tǒng)籌利用風電、光伏、生物質等區(qū)域分布式能源資源,因地制宜建設交直流混合配電網和智能微電網,持續(xù)加強配電網數字化和柔性化水平,提升對分布式電源的承載力。”南方電網首席技術專家,南方電網科學研究院有限責任公司黨委書記、董事長饒宏說。

  饒宏指出,與傳統(tǒng)電力系統(tǒng)相比,新型電力系統(tǒng)首先面臨的是大規(guī)模新能源發(fā)電如何高效并網與消納、系統(tǒng)各環(huán)節(jié)效率如何提升降低供電成本等重大技術難題。

  對此,南方電網提出大力實施創(chuàng)新驅動戰(zhàn)略,增強構建新型電力系統(tǒng)的科技支撐力和產業(yè)帶動力。包括開展新型電力系統(tǒng)運行機理與發(fā)展形態(tài)等基礎研究,在新能源發(fā)電大規(guī)模并網消納、數字電網、電力專用芯片等方面實現(xiàn)突破,建設支撐新型電力系統(tǒng)國家級創(chuàng)新平臺,形成具有我國自主知識產權的新型電力系統(tǒng)關鍵技術和標準體系。加快實現(xiàn)關鍵領域核心技術獨立自主和升級換代,促進形成完整且具備國際一流水平的電力產業(yè)鏈。

  大數據技術助用戶挖掘節(jié)能潛力

  “不僅辦電可以‘刷臉’,就連停電時,都能在App上看到‘搶修小哥’飛奔而來的軌跡。”廣州市民盧先生通過“南網在線”App報裝90千伏安的制造業(yè)普通工業(yè)用電,從提出申請到完成接電,僅用了一天半時間。

  “十三五”期間,南方電網利用新一代數字化技術,通過大力實施“5G+智能電網”建設,實現(xiàn)了對電網海量終端設備的實時管理,建成了深圳福田、廣州中新知識城、珠海橫琴等高可靠性配電網示范區(qū)。同時,南方區(qū)域電力市場建設走在全國前列,電力現(xiàn)貨市場和區(qū)域調頻輔助服務市場在全國率先進行了結算試運行。

  記者從白皮書中還看到,南方電網將以數字技術助推能源消費革命,推動綠色生產生活方式廣泛形成。

  “我們將利用數字技術構建適應新型電力系統(tǒng)的現(xiàn)代供電服務體系,提高服務效率和客戶體驗,支撐業(yè)務創(chuàng)新,幫助用戶不斷釋放需求潛能;通過物聯(lián)網和區(qū)塊鏈技術聚合海量用戶側可調節(jié)資源,大力建設虛擬電廠,引導用戶合理用電,促進發(fā)電側與負荷側雙向互動。”饒宏說。

  近日,南方區(qū)域首次可再生能源電力消納量交易開市。南方電網貴州電網公司掛牌交易風能、太陽能、生物質能非水可再生能源消納量,交易雙方成功達成可再生能源消納量憑證2716個,折合可再生能源消納電量271.6萬千瓦時。

  “集中的平臺、標準化的標的,不僅讓交易更方便,同時也為我們售電公司助力國家完成碳達峰、碳中和目標提供了新途徑。”廣東粵電電力銷售有限公司珠三角區(qū)域總監(jiān)李浩宇表示。

  加快建設南方區(qū)域統(tǒng)一電力市場,豐富電力市場交易品種,探索靈活多樣的市場化需求響應交易模式,將是南方電網構建新型電力系統(tǒng)的內容之一。此外,南方電網還將通過大數據技術輔助用戶挖掘節(jié)能潛力,促進能源消費從單一、被動、通用化的利用模式向融合多種需求、主動參與、定制化的高效利用模式轉變,推動電動汽車、電能替代、節(jié)能減排、綜合能源服務的發(fā)展。

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