數字化變革不是為了數字化而數字化，而是為了解決構建新型電力系統(tǒng)過程中存在的一系列問題。
對電力系統(tǒng)靈活調節(jié)能力提出挑戰(zhàn)
“過去電壓等級從高到低，1000千伏到500千伏再到220千伏等，一級一級下降，這種屬于垂直型電網。而在以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)中，到用戶端可以只有少數幾個電壓等級，這是扁平型電網。全國電網正在進入垂直型電網和扁平型電網共存的時代。未來扁平型電網將持續(xù)大規(guī)模發(fā)展。”5月15日，南方電網公司發(fā)布《南方電網公司建設新型電力系統(tǒng)行動方案(2021-2030年)白皮書》(以下簡稱《白皮書》)，并舉行數字電網推動構建新型電力系統(tǒng)專家研討會。
“一定要分清楚，哪些是多快好省的關鍵技術，哪些不是，具體工作要落在實處。此次發(fā)布的《白皮書》很實際，根據南方電網的特點，因地制宜提出了推動構建新型電力系統(tǒng)的路徑和方案。”中國工程院院士、清華大學教授韓英鐸說。
在新型電力系統(tǒng)場景下，新能源規(guī)?；l(fā)展成為常態(tài)。“新能源‘應并盡并’。我們將加快新能源接入電網配套工程建設，支撐集中式新能源基地和分布式新能源接入。”南方電網公司副總工程師、南網總調總經理劉映尚表示，該公司將重點推進廣東、廣西海上風電，云南大滇中地區(qū)新能源，貴州黔西、黔西北地區(qū)新能源等配套工程建設，制定完善新能源入網、并網、調試、驗收、運行、計量、結算等管理制度，建立風機防凝凍能力、寬頻測量等技術標準，確保新能源高效、安全接入。
據南網預測，“十四五”和“十五五”全社會最大負荷年均增長率分別不低于6.5%、3.5%。隨著社會用電的需求增加，新能源和其他常規(guī)能源要同步增加。南方電網將推動水電、核電、調峰氣電等多能互補電源體系建設，積極引入西藏、北方清潔能源基地等區(qū)外電源。
預計到2025年，南方電網可實現新增2400萬千瓦以上陸上風電、2000萬千瓦以上海上風電、5600萬千瓦以上光伏接入。
“新能源大規(guī)模接入的系統(tǒng)特性變化，要求系統(tǒng)必須具有強大靈活的調節(jié)能力，確保大規(guī)模新能源并網后實現發(fā)用平衡，為用戶提供穩(wěn)定、持續(xù)的供電保障。”劉映尚說，南網將在源網荷儲各個環(huán)節(jié)進行部署，大力提升系統(tǒng)調節(jié)能力。
為此，《白皮書》提出，“十四五”和“十五五”期間，南方電網將分別投產500萬千瓦和1500萬千瓦抽水蓄能，分別投產2000萬千瓦新型儲能，并大力推動火電靈活性改造，推進具備調節(jié)能力的水電站擴建機組，合理布局調峰氣電，提升系統(tǒng)調節(jié)能力。
“電力+算力”實現新能源“無條件”上網
新能源具有間歇性特征，有觀點認為新能源規(guī)模化發(fā)展后，電力系統(tǒng)面臨安全性問題，但韓英鐸表示，隨著新技術的發(fā)展，這些問題不再是問題。
事實上，解決新能源規(guī)?；⒕W帶來的挑戰(zhàn)，也是構建起新型電力系統(tǒng)的應有之義。
“電網連接能源生產和消費，是新型電力系統(tǒng)的核心樞紐。”中國工程院院士、南方電網公司專家委員會主任委員李立浧表示，新型電力系統(tǒng)的顯著特征是風電、光伏等新能源在電源結構中占據主導地位，由于新能源具有隨機性、波動性、間歇性等特點，電網在持續(xù)可靠供電、安全穩(wěn)定等方面面臨重大挑戰(zhàn)。
“基于‘電力+算力’的系統(tǒng)平衡理論是新型電力系統(tǒng)的理論基礎，要以信息化、數字化構建新型電力系統(tǒng)，使系統(tǒng)‘可見、可知、可控’，實現新能源‘無條件’上網。”李立浧說。
新能源大規(guī)模發(fā)展已成為趨勢。對此，中國科學院院士周孝信建議，通過數字化、信息化以及人工智能等多種方法，推動電力系統(tǒng)源網荷儲各環(huán)節(jié)協(xié)調互動，加強先進儲能技術研發(fā)，創(chuàng)建新型電力系統(tǒng)的理論和技術體系，助力碳達峰、碳中和目標實現。
數字化正是構建新型電力系統(tǒng)的關鍵一環(huán)。依托數字技術，數字電網讓電力系統(tǒng)擁有更加敏銳的“感官”和更加聰明的“大腦”，支持新能源機組作為主力電源參與電力系統(tǒng)調控過程。
“實現能源轉型和高效利用，發(fā)展數字能源和數字電網勢在必行。”中國工程院院士陳勇表示，數字能源是IT技術與能源產業(yè)高度融合的產物，通過數字平臺建設，將海量能源數據匯集，并通過分析優(yōu)化能源結構、使用方式，提高能源使用效率和精準性。
周孝信認為，數字化改革不是為了數字化而數字化，是為了解決電網、電力系統(tǒng)存在的問題。特別是當新能源的比例越來越高時，需要充分運用數字化、信息化手段來推動源網荷儲協(xié)調發(fā)展，以應對新能源發(fā)電出力的波動性、間歇性，以及新型電力系統(tǒng)規(guī)劃設計、調度運行、保護控制等方面的一系列難題。
據悉，南方電網公司已明確提出應用新一代數字技術進行數字化改造，加快建設數字電網，打造承載新型電力系統(tǒng)的最佳形態(tài)。
根據規(guī)劃，通過數字電網建設，到2025年，南方電網將具備新型電力系統(tǒng)“綠色高效、柔性開放、數字賦能”的基本特征，支撐南方五省區(qū)新能源裝機新增1億千瓦以上，非化石能源占比達到60%以上。到2030年，基本建成新型電力系統(tǒng)，支撐新能源裝機再新增1億千瓦以上，非化石能源占比達到65%以上，助力新能源成為南方五省區(qū)第一大電源。
營造適應新型電力系統(tǒng)的制度環(huán)境
營造促進能源電力高質量發(fā)展的制度環(huán)境是構建新型電力系統(tǒng)的重要基礎?！栋灼诽岢觯暇W將推動制定適應高比例新能源市場主體參與的中長期、現貨電能量市場交易機制，推動開展綠色電能交易，建立電能量市場與碳市場的銜接機制。
未來，越來越多的調頻、調峰、備用電源成為產品，進入交易市場。南網正在制定適應抽水蓄能、新型儲能、虛擬電廠等新興市場主體參與的交易機制，設計靈活多樣的市場化需求響應交易模式，推動南方五省區(qū)需求側響應市場建設。
“需求側響應，就是在電力供應緊張的時候，用電客戶主動削減自己的用電負荷。”劉映尚舉例，在市場化需求響應機制下，工業(yè)用戶在電力供應最緊張的“尖峰負荷”時段，主動減少用電，既可以避免承擔高峰時段的尖峰電價，還能獲取收益。
不僅是工業(yè)用戶。南網還激勵各類電力市場主體挖掘調峰、填谷資源，引導非生產性空調負荷、工業(yè)負荷、充電設施、用戶側儲能等柔性負荷主動參與需求響應。到2030年，南方電網將實現全網削減5%以上的尖峰負荷。
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