3月初，國家電網有限公司在能源央企中率先發(fā)布碳達峰、碳中和行動方案。西北地區(qū)資源儲備好、發(fā)展?jié)摿Υ?，在國家推動實現(xiàn)碳達峰、碳中和目標的過程中將承擔更大的責任，迎來更多的機遇。3月10日，國網西北分部組織召開西北電網碳達峰、碳中和目標院士專家研討會。多位院士、專家凝聚智慧，圍繞碳達峰、碳中和目標背景下電力系統(tǒng)的機遇和挑戰(zhàn)展開深入探討。
建立適應能源互聯(lián)網的市場機制，推進能源綠色低碳轉型
“十四五”期間，全國各區(qū)域、省級電網間互濟能力、多資源協(xié)同能力均將得到進一步提升。參會院士、專家普遍認為，借助這一有利的基礎條件，構建清潔低碳、安全高效的能源體系，推動形成完善的市場電價機制，可在保障能源電力供應安全的基礎上有力助推碳達峰、碳中和目標達成。
中國工程院院士薛禹勝表示，從我國富煤缺油少氣的資源稟賦來看，在火電加速退出的較長過程中，煤電仍將是我國能源安全的重要保障。但如果能源轉型太慢，則會影響碳達峰、碳中和目標的實現(xiàn)。因此，必須開展量化分析，優(yōu)化碳達峰、碳中和目標的實現(xiàn)路徑。此外，政策、多市場協(xié)同，以及精準服務和民眾行為等社會元素的輔助也十分重要。電力系統(tǒng)應做好主動支撐，通過“信息-物理-社會”的協(xié)同優(yōu)化，提升能源產業(yè)鏈智能化水平，減少計入風險后的發(fā)展總成本。
中國工程院院士、國家電網公司副總工程師郭劍波分析了碳達峰、碳中和目標下電力系統(tǒng)的發(fā)展及挑戰(zhàn)，提出需健全三個機制：一是健全平衡調控機制，提高系統(tǒng)靈活性，尤其要調動煤電增強靈活性的積極性；二是健全市場電價機制，合理傳導新能源消納成本和輔助服務成本；三是健全政策法規(guī)機制，統(tǒng)籌新能源裝機規(guī)劃、系統(tǒng)備用等問題。他認為電力行業(yè)應平穩(wěn)、有序、科學、合理推進碳達峰、碳中和目標，并建議在2025年之前加快研究開發(fā)，開展系統(tǒng)性試驗示范；2030年前加快推廣應用，確保安全穩(wěn)定運行。
近年來，西北電網綠色發(fā)展開創(chuàng)了新局面。研討會上公布的數(shù)據顯示，截至2020年年底，西北電網清潔能源發(fā)電裝機達到1.57億千瓦，裝機占比超過50%，超過全國平均水平近10個百分點。其中，新能源發(fā)電裝機容量超過1.2億千瓦，新能源發(fā)電占比在國內區(qū)域電網中達到最高；新能源最大發(fā)電出力占比64%，達到國際領先水平；新能源年發(fā)電量1692億千瓦時，占全年發(fā)電總量的18.2%，與歐盟水平相當，是全國平均水平的兩倍。
研討會上，國網西北分部總結分析了“十三五”期間電網運行實際情況，提出平衡安全將成為電網清潔轉型過程中的主要矛盾之一；同時，隨著全國互聯(lián)大電網格局的形成，清潔發(fā)展由“區(qū)域統(tǒng)籌”逐步轉變?yōu)椤叭珖y(tǒng)籌”。
面對碳達峰、碳中和目標，以及西北地區(qū)新能源更大規(guī)模、更高質量發(fā)展的要求，國家電網公司副總工程師兼西北分部主任、黨委書記王國春表示：“西北電網在推動綠色發(fā)展、服務能源轉型方面，既有得天獨厚的資源稟賦，又有先行先試的良好基礎?！眹W西北分部將認真落實公司黨組決策部署，在實現(xiàn)新能源高效利用方面“當標桿”，在促進清潔發(fā)展方面“站排頭”，在推動能源轉型方面“作表率”，建設送端型、清潔型、智慧型、開放型、服務型的“五型”現(xiàn)代電網，努力將西北電網建成綠色發(fā)展的先行示范區(qū)，爭取實現(xiàn)理念領先、技術領先、機制領先、服務領先、指標領先的“五個領先”。
從“保安全”和“促消納”的角度出發(fā)，國網西北分部副主任、黨委委員張振宇提出，單一電源側調節(jié)無法同時兼顧大規(guī)模新能源并網后的平衡安全和新能源消納，需求側響應成為必然選擇。在提升跨省跨區(qū)輸送清潔能源占比方面，他建議結合清潔能源發(fā)電特性特別是新能源發(fā)電特性，制訂與之相符的電力外送曲線。同時，受端電網消納清潔電能所需的系統(tǒng)調節(jié)能力強于送端，且調節(jié)成本也低于送端，應統(tǒng)籌送受端，協(xié)同發(fā)力。此外，應建立適應能源互聯(lián)網的市場機制，特別是能源全國互備機制，鼓勵送端增加投入，保證發(fā)電冗余度，讓西北成為全國安全、可靠的能源大后方。
華中科技大學電氣學院院長文勁宇建議實行分檔電價法，對各種可再生能源消納手段的消納貢獻度實現(xiàn)量化評估，并以此為基礎進行儲能和各類輔助服務的成本核算和定價。同時，他建議加強西北新能源與華中抽水蓄能的互動，送受端協(xié)同提升能源資源配置能力。
“在碳中和進程中的不同階段都需完善促進新能源消納的電力市場，構建中長期與現(xiàn)貨市場的銜接市場，不斷分解中長期交易曲線至現(xiàn)貨時間尺度，以提升中長期新能源交易量。”西安交通大學電氣學院副院長郝治國表示。
打造適應碳達峰、碳中和目標的大電網立體防御體系
電力系統(tǒng)作為能源系統(tǒng)中的樞紐角色，其安全運行與健康發(fā)展將對碳達峰、碳中和目標的實現(xiàn)起到關鍵支撐作用。參會院士專家普遍認為，需要持續(xù)加強電力系統(tǒng)基礎理論研究，提高大電網認知水平，研發(fā)適應交直流混聯(lián)大電網運行特征的安全穩(wěn)定控制技術，構建主動、精準、高效的大電網立體防御體系，夯實清潔發(fā)展基礎。
薛禹勝分析，隨著清潔能源的大規(guī)模替代，電力系統(tǒng)的樞紐角色將更為凸顯。隨著大規(guī)模交直流線路及電力電子設備入網，電力系統(tǒng)動態(tài)行為將愈加復雜。因而要充分發(fā)揮電力對能源轉型的主動支撐作用，實現(xiàn)信息維度與物理維度的融合，通過電力充裕性的風險評估、電力安全性的風險評估等指標，以及對能源轉型路徑下電力約束風險成本的優(yōu)化，找出能源轉型最優(yōu)路徑。
郝治國認為，需要大力推進高比例新能源電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行關鍵技術研發(fā)，在系統(tǒng)仿真評估、故障防御方面取得重大突破。這是保障未來電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的重要基礎。
北京交通大學電氣工程學院黨委書記和敬涵強調了大電網故障演化機理與先進控制技術研究的重要性。特高壓交直流的快速發(fā)展在增強電網資源配置能力的同時，也對故障防控提出了更高的要求。他強調，需要在深刻把握電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)律的基礎上，通過保護與控制的高效協(xié)同，實現(xiàn)適應系統(tǒng)不同失穩(wěn)形態(tài)的系統(tǒng)級協(xié)同控制，有效阻斷交、直流間故障連鎖反應，降低系統(tǒng)失穩(wěn)風險。
建立友好互動的新型網源協(xié)調體系
為實現(xiàn)碳達峰、碳中和目標，新能源發(fā)電將逐步成為電力系統(tǒng)的主力電源。新能源出力的間歇性、波動性對傳統(tǒng)“源隨荷動”的大電網運行模式帶來深刻影響，潮流控制、電壓調整、調頻調峰難度與日俱增。專家們建議研究適應碳達峰、碳中和目標的新型網源協(xié)調體系，為未來電力系統(tǒng)清潔低碳發(fā)展提供支撐。
西北電網大規(guī)模新能源智能管控與市場機制創(chuàng)新工作室技術負責人牛拴保認為，在源側綠色轉型的發(fā)展趨勢下，一方面，新能源主動參與電網調頻、調壓是保障未來電網安全高效運行的基礎，要研究挖掘新能源電力參與電壓、頻率調節(jié)的潛力，推動適應高占比新能源電網的頻率、電壓優(yōu)化控制技術進步；另一方面，新能源穩(wěn)定支撐技術的研發(fā)與應用將成為拓寬新能源消納“天花板”的有效手段，要加快研發(fā)新能源抗擾及穩(wěn)定支撐技術，拓展新能源控制策略、參數(shù)優(yōu)化等涉網新技術應用范圍，全面升級新能源對電網的支撐水平，促進新能源由并網向組網的轉變。
文勁宇表示，儲能技術作為解決大規(guī)模新能源并網問題的重要手段之一，能夠在緩解新能源出力波動性和不確定性引發(fā)的供電充裕性不足的同時，改善新能源機組的弱致穩(wěn)性和弱抗擾性，實現(xiàn)新能源與電網間的高效、友好互動。在儲能配置比例方面，他建議可再生能源場站匹配儲能容量應不小于發(fā)電容量的5%，以滿足系統(tǒng)穩(wěn)定控制的要求。
“在新能源送出與消納方面，新能源設備弱支撐性制約其大規(guī)模輸送的能力?！焙轮螄硎?，需加速推進大規(guī)模新能源支撐與送出關鍵技術研發(fā)應用，攻克新能源主動支撐和遠距離外送關鍵問題，提升新能源組網能力與運行風險感知防控水平。
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