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新型电力系统建设面临挑战

2022-08-11 10:47来源:中国能源报作者:邓琨 李业关键词:新型电力系统南方电网电力市场收藏点赞

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2021年3月,十三届全国人大四次会议审查批准的《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》(以下简称《规划纲要》),清晰展望了2035年基本实现社会主义现代化的远景目标,提出了构建现代能源体系。同年3月,中央财经委员会第九次会议研究了实现碳达峰碳中和的基本思路和主要举措,强调实现“双碳”目标的重要性和紧迫性,首次提出将构建以新能源为主体的新型电力系统,为能源电力的科学发展指明了清晰的方向。2022年3月,国家发改委和国家能源局发布的《“十四五”现代能源体系规划》,提出了构建清洁低碳、安全高效的现代能源体系要求,明确了新型电力系统的建设路径。

2019年,南方电网公司提出数字电网建设和数字化转型的战略部署,启动了数字电网建设。2021年,为全面落实“四个革命、一个合作”能源安全新战略,认真贯彻国家构建现代能源体系各项部署,切实推进新型电力系统建设,南方电网公司牢牢把握构建新型电力系统主动权与战略机遇,先后印发了《数字电网推动构建以新能源为主体的新型电力系统白皮书》、《南方电网公司建设新型电力系统行动方案(2021-2030年)白皮书》,制定了构建以新能源为主体的新型电力系统的短中长期目标及重大举措,为全面支撑南方五省区及港澳地区碳达峰碳中和目标实现贡献南方电网力量。

新型电力系统建设

面临挑战

新型电力系统最显著的特征是新能源在电源结构中占据主导地位,基于新能源具有随机性、波动性及间歇性等特点,与传统电力系统相比,新型电力系统具有绿色低碳、灵活高效、多元互动及数字赋能等特征。一是新型电力系统的发电系统、电网系统、负荷系统及储能系统都发生了重大变化,同时,新能源机组缺口大,电网建设质量及效率有待进一步提高;二是新型电力系统灵活开放,源网荷储多元互动,电网电能量的传输保障压力大幅提升;三是新型电力系统复杂度提升,业务信息化系统及管控对象大幅增加,电网运营难度大幅增加。

上述特征都对新型电力系统建设、电力系统持续可靠供电及电网安全稳定运行带来新的挑战,迫切需要通过多元主体参与,对电力系统的产业模式、生产模式、运营模式进行变革,建立开放共享、优势互补、协作共赢的生态系统,共同推动新型电力系统建设。

构建新型电力系统

需要新生态

整合电网规划、设计、施工、设备供应上下游企业,构建产业新生态,保障新型电力系统高水平建设。首先,构建新型电力系统需大力提升风电、光伏发电规模,涉及从电网顶层规划、下游施工建设到电网安全运行各环节,要基于国家构建现代能源体系的要求,综合考虑区域发展情况,科学谋划新型电力系统建设。其次,要充分利用大数据、人工智能等数字化技术,支撑电厂选址、电网规划、工程建设等业务开展。再次,依托电网公司的生态位优势,高效协同电力设计院、建设施工企业及设备供应上下游企业强化合作。通过整合电力产业链资源与各方共同参与,推动数据要素共享,确保新型电力系统设计既智慧又绿色,施工建设既安全又高效,供应链既可靠又可控,促进形成国际一流的新型电力系统相关装备、运营、服务产业链,大幅提升电力行业资源配置效率和生产力,缩短新型电力系统建设周期,提升建设质量,形成合作共赢的产业生态,高水平保障新型电力系建设。

整合发电、输电、变电、配电、用电环节,构建供需新生态,保障新型电力系统的电能量高水平传输。《规划纲要》已明确构建现代能源体系的重大举措,要“建设一批多能互补的清洁能源基地”,“提高特高压输电通道利用率”,“加强源网荷储衔接,提升清洁能源消纳和存储能力”。南方电网公司2021年9月印发《关于推动绿色低碳发展转型的意见》,明确了加快构建新型电力系统的两个目标:到2025年,南方五省区新能源新增装机1亿千瓦左右,非化石能源装机占比提升至60%;到2035年,在2025年基础上再新增装机1.5亿千瓦以上,非化石能源装机占比提升至70%。一方面,电源端清洁电力将迎来高速建设期,电力外送、清洁能源消纳等难题也将随之而至;另一方面,受电端有源化与协同化使得输配电网由原来的单向受电配网转为可一定程度自我平衡的局域电网,输配电网由原来的主从关系变为互相支持、双向互动和协作共生的关系,这使得电网安全调控难度大幅提升。基于此,需深度融合数字化技术与电力技术,优化与整合电力发、输、变、配、用全过程,实现电能量传输全过程在线监测、一体化管控、可视化展示及智能化分析决策,提升新型电力系统对大规模新能源并网的支撑能力及安全调控能力,保障发电侧“全面可观、精确可测、高度可控”,形成电网侧云边融合的调控体系,支撑用电侧有效聚合海量可调节资源实时动态响应,通过供需生态合力,高水平保障新型电力系统的电能量传输。

整合气象信息、地理信息、网架信息、用电信息,构建数字新生态,保障新型电力系统高水平运营。新型电力系统动态行为更加复杂,电力系统的安全性和可靠性将受到更大挑战,需借助数字化技术构建数字生态以提供更好的保障支撑。通过依托数字化技术整合能源电力相关主体的气象信息、地理信息、网架信息及用电信息等数据,深度结合数字技术与电网运行调度资源,大力发挥能源电力大数据“生产要素”资源优化配置和集成的关键作用,以数据驱动实现态势感知、全局把控及科学决策,支撑电力系统精细化运营,改变传统作业模式。借助大数据分析技术深入业务管理,建立电力各业务领域相应的算法模型,并基于相关领域业务数据持续输入迭代智能算法,优化传统运营流程。通过运营模式变革与流程再造,形成良好的数字生态,高水平保障新型电力系统的运营。

数字电网

赋能智慧能源生态

产业生态、供需生态与数字生态相互依存、相互支撑,并有机结合构成智慧能源生态。数字生态中所使用的数字化技术,实现数据要素的共享与价值挖掘,可促进产业生态更智能、更科学地保障新型电力系统建设,支撑供需生态更安全、更灵活地保障电力传输。同时,电力建设、电力传输、电网运行持续产生的业务数据推动数字生态发展,三种生态在相互依存、相互支撑中共同演进,从而全方位保障新型电力系统建设。

新型电力系统建设是一项长期复杂、覆盖面广的系统性工程,需站在构建现代能源体系的高度对涵盖电网建设、电力传输、电网运行等领域的智慧能源生态提供强有力的支撑系统。南方电网公司于2020年底基本建成的数字电网,是以物理电网为基础,以新一代数字技术与电网技术、业务、生态融合构建的新型能源网络。南方电网深圳数字电网研究院有限公司积极承担企业责任和社会责任,深入贯彻国家构建现代能源体系各项部署,积极配合南网数研院完成“科改示范行动”各项重点任务,并坚决落实集团化改革相关工作部署,紧密围绕数字电网建设,以研发创新、技术平台、软硬集成、实施运营四大体系为依托,构建了完整的IT服务价值链核心能力,全力支撑南方电网公司数字化转型和数字电网建设。数字电网通过突破原有的技术、业务和产业边界,催生出电网新形态、企业新业态、能源新生态,成为能源生态系统的核心枢纽,能很好地赋能和支撑智慧能源生态的形成和发展,进而推动新型电力系统建设、电能量传输保障及电网运行各环节高质量发展,服务清洁低碳、安全高效的能源体系建设,助力碳达峰碳中和目标的实现。

(邓琨系南方电网深圳数字电网研究院有限公司智能电网产品部总监;李业系南方电网深圳数字电网研究院有限公司系统分析师)

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