“雙碳”下新型電力系統(tǒng)構(gòu)建的挑戰(zhàn):保供應(yīng)、保安全、建市場

文章來源:中國經(jīng)營網(wǎng)張英英 吳可仲2022-03-29 12:24

  在“雙碳”目標(biāo)愿景下,構(gòu)建新能源占比逐漸提高的新型電力系統(tǒng)成為重大方向。
 
  在電力系統(tǒng)持續(xù)而深刻變化的進程中,電力供應(yīng)保障難度大、電網(wǎng)安全控制難度增加、電力市場建設(shè)不完善等問題正成為當(dāng)下的重要挑戰(zhàn)。
 
  3月24日,《中國經(jīng)營報》記者在2022年經(jīng)濟形勢與電力發(fā)展分析預(yù)測會上獲悉,針對加快構(gòu)建新型電力系統(tǒng)問題,中國電力企業(yè)聯(lián)合會(以下簡稱“中電聯(lián)”)黨委書記、常務(wù)副理事長楊昆認為,要穩(wěn)步推進煤電為主體電源向調(diào)節(jié)型電源轉(zhuǎn)變,大力推動電源結(jié)構(gòu)清潔綠色轉(zhuǎn)型,通過技術(shù)創(chuàng)新、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化和數(shù)字化水平提升推動新型電力系統(tǒng)建設(shè),加快建設(shè)全國統(tǒng)一電力市場體系,持續(xù)提高全社會電氣化水平。
 
  轉(zhuǎn)型期電力保供難點
 
  世界政治和經(jīng)濟環(huán)境復(fù)雜不確定,大宗商品價格高位波動,疊加我國“雙碳”目標(biāo)推進,綠色低碳轉(zhuǎn)型不斷深化,電力供需承壓。中電聯(lián)預(yù)測,2022年全國電力需求總體平衡,部分時段部分區(qū)域電力供需偏緊。2025年,全社會用電量將達到9.5萬億千瓦時,面臨“雙高”“雙峰”等挑戰(zhàn),保障電力可靠供應(yīng)任務(wù)十分艱巨。
 
  那么,電力供應(yīng)保障難度具體表現(xiàn)在哪兒?
 
  國家電網(wǎng)有限公司(以下簡稱“國家電網(wǎng)”)副總經(jīng)理陳國平解釋,傳統(tǒng)性電源可以有效地保證供電能力,但是現(xiàn)在增長速度在放緩,有效供電能力并未隨著新能源裝機規(guī)模顯著增長。尤其是,受全球氣候變暖等因素影響,極端天氣時間趨多趨強,用電負荷高企的同時發(fā)電能力顯著下降,供電保障成本極高。“去年天氣最熱時,東北大概三天之內(nèi)風(fēng)電發(fā)電能力由1200萬千瓦最低降低到幾萬千瓦,這么大的缺口需要大量的火電補充。”陳國平舉例說。
 
  出現(xiàn)供電缺口時,負荷側(cè)有序用電是保障系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)的手段。不過,在陳國平看來,負荷側(cè)手段將對社會電力供應(yīng)保障帶來一定影響,特別是民生用電。
 
  2021年9月,東北地區(qū)限電引發(fā)社會的高度關(guān)注。受缺煤停機、有序用電執(zhí)行不到位以及風(fēng)電驟減等多重因素影響,電網(wǎng)頻率多次跌破49.8Hz,最低至49.597Hz.為保障電網(wǎng)安全,相關(guān)調(diào)度機構(gòu)依法合規(guī)采取事故拉閘限電措施,有效化解了系統(tǒng)崩潰的風(fēng)險,但也影響了民生用電。
 
  此外,隨著新能源裝機繼續(xù)增長,系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力不足的問題更加凸顯,新能源小發(fā)期間電力供應(yīng)不足和大發(fā)期間消納問題并存出現(xiàn)。
 
  國家電網(wǎng)統(tǒng)計,2021年國家電網(wǎng)經(jīng)營區(qū)新能源日內(nèi)出力波動最大達1.67億千瓦,國家電網(wǎng)經(jīng)營區(qū)最大負荷達9.7億千瓦。“一天內(nèi)新能源有如此大幅度波動,傳統(tǒng)機組一方面必須保證電力供應(yīng),另一方面還要大力調(diào)節(jié),有新能源發(fā)電的時候出力壓一下,沒有時還要頂上去。”陳國平說。
 
  面臨困難與挑戰(zhàn),新型電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型需要堅持“先立后破”原則,推動煤炭和新能源優(yōu)化組合。
 
  楊昆表示,加快構(gòu)建新型電力系統(tǒng),要穩(wěn)步推進煤電由主體電源向調(diào)節(jié)型電源轉(zhuǎn)變,大力推動電源結(jié)構(gòu)清潔綠色轉(zhuǎn)型。
 
  “ ‘十四五’期間,煤電發(fā)展要堅持嚴(yán)控增量、優(yōu)化存量、適度安排煤電新增規(guī)模,服務(wù)新能源發(fā)展,盡可能利用清潔能源發(fā)電,減少碳排放。繼續(xù)推進煤電機組靈活性改造,完善電力市場輔助服務(wù)補償與交易等政策,引導(dǎo)煤電充分發(fā)揮容量效應(yīng)和靈活性優(yōu)勢,做好煤電延壽管理。加強對火電企業(yè)金融的支持,推動電煤中長期簽訂及履約監(jiān)管,將合同履約評價納入企業(yè)信用評價體系,對惡意違約中長期合約履約過低的責(zé)任方企業(yè)實行聯(lián)合懲戒。”楊昆強調(diào)。
 
  陳國平也認為,在全面加快新能源發(fā)展的同時,適度發(fā)展支撐性電源,保障轉(zhuǎn)型期電力供應(yīng)。一定時間之內(nèi),煤電從“增容控量”逐步過渡到“控容減量”,最后到“減容減量”。并且,要開發(fā)水電、核電,確保供電的基本保障。同時,要加快建設(shè)靈活調(diào)節(jié)能力,促進新能源高效消納,通過發(fā)展抽水蓄能、電化學(xué)、氫能等各類新型儲能技術(shù),支持電源側(cè)儲能建設(shè)和服務(wù)用戶側(cè)儲能發(fā)展。此外,要研究火電機組轉(zhuǎn)型的盈利能力或生存能力,對退役火電機組“退而不拆”的提供政策支持等。
 
  電網(wǎng)安全挑戰(zhàn)加劇
 
  除了電力供應(yīng)承壓外,遠距離大容量輸電故障沖擊大、電力系統(tǒng)安全基礎(chǔ)持續(xù)削弱、電網(wǎng)調(diào)頻調(diào)壓能力持續(xù)下降、故障引發(fā)連鎖反應(yīng)和大面積停電風(fēng)險增加也讓電網(wǎng)安全控制面臨挑戰(zhàn)。
 
  在“大型可再生能源基地+特高壓直流外送”開發(fā)模式下,我國電網(wǎng)的安全挑戰(zhàn)更加艱巨。陳國平介紹,“我國國情是資源分布有一定差異,資源在西部,東部用電負荷高,需要遠距離、大規(guī)模輸電,在電力系統(tǒng)發(fā)生故障情況下有些影響是極大的。”
 
  不僅如此,電力系統(tǒng)安全基礎(chǔ)削弱,電網(wǎng)調(diào)頻調(diào)壓能力持續(xù)下降,也都增加了電網(wǎng)安全控制的難度。
 
  據(jù)陳國平介紹,常規(guī)同步電源具有轉(zhuǎn)動慣量和電壓支撐能力,是電力系統(tǒng)抵御故障沖擊的天然“緩沖器”。“隨著新能源占比提升,電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)動慣量在降低,同時發(fā)生故障的沖擊卻變大,這是一個矛盾。”陳國平坦言。
 
  對于大規(guī)模新能源并網(wǎng)地區(qū)和負荷中心地區(qū)常規(guī)電源裝機不足,主網(wǎng)電壓支撐“空心化”,調(diào)節(jié)能力下降的問題,陳國平也較為關(guān)心。他指出,規(guī)模不斷增長的分布式新電源的調(diào)峰調(diào)頻問題也是有待解決的新問題。
 
  在國外和國內(nèi)局部地區(qū),新能源占比逐漸增高已經(jīng)帶給電網(wǎng)安全運行一定的警示。
 
  公開資料顯示,2019年8月,英國電網(wǎng)大停電事故期間,海上風(fēng)電和分布式電源受擾動大量脫網(wǎng),合計損失功率144萬千瓦,擴大頻率跌落,觸發(fā)低頻減載動作。據(jù)悉,新能源裝機逐漸提升后,在交直流故障擾動中容易大規(guī)模脫網(wǎng),并容易大范圍連鎖反應(yīng),大面積停電的風(fēng)險較大。
 
  針對電網(wǎng)運行的安全問題,陳國平認為,不僅要加快可再生能源基地送出通道建設(shè),還要支撐新能源大規(guī)模接入電網(wǎng)。大力開發(fā)新能源基地的同時,同步配套常規(guī)電源(如火電或水電),接入電網(wǎng)時要解決電壓支撐不足的問題。另外,對電網(wǎng)運行控制的問題,一定要重構(gòu)認知體系、運行控制體系和故障防御體系。
 
  楊昆表示,要進一步優(yōu)化電網(wǎng)結(jié)構(gòu),加強跨省、跨區(qū)輸電通道建設(shè),打造大范圍資源優(yōu)化配置平臺,持續(xù)優(yōu)化完善區(qū)域電網(wǎng)主網(wǎng)架,推動建設(shè)適應(yīng)分布式、微電網(wǎng)發(fā)展的智能配電網(wǎng)。同時,提升電力系統(tǒng)數(shù)字化水平,基于云計算、人工智能、大規(guī)模超算等技術(shù),建設(shè)多源協(xié)同調(diào)度系統(tǒng),優(yōu)化電網(wǎng)運行模式,大幅度提升系統(tǒng)運行、預(yù)測精度,實現(xiàn)電力供需信息的實時匹配和智能化響應(yīng),確保系統(tǒng)安全穩(wěn)定,可控、能控、在控。
 
  健全電力市場機制
 
  推動落實“雙碳”目標(biāo)和新型電力系統(tǒng)建設(shè),加快建設(shè)全國統(tǒng)一電力市場體系是重要抓手。
 
  2022年1月,國家發(fā)改委、國家能源局發(fā)布的《關(guān)于加快建設(shè)全球統(tǒng)一電力市場體系的指導(dǎo)意見》指出,到2030年,全國統(tǒng)一電力市場體系基本建成,適應(yīng)新型電力系統(tǒng)要求,國家市場與省(區(qū)、市)/區(qū)域市場聯(lián)合運行,新能源全面參與市場交易,市場主體平等競爭、自主選擇,電力資源在全國范圍內(nèi)得到進一步優(yōu)化配置。
 
  北京電力交易中心總經(jīng)理史連軍認為,如何適應(yīng)供需形勢新變化、促進新能源消納和高水平發(fā)展以及保障電力價格穩(wěn)定是下一步電力市場建設(shè)面臨的重要挑戰(zhàn)。特別是,隨著新能源對電力市場建設(shè)運行影響正在從量變走向質(zhì)變,需要建立適應(yīng)新能源運行特點的市場機制,承接新能源大規(guī)模接入。
 
  為服務(wù)“雙碳”目標(biāo)和新型電力系統(tǒng)構(gòu)建,健全多層次統(tǒng)一市場體系、完善市場體系功能和健全市場交易機制等將是重點開展的工作。
 
  針對健全多層次統(tǒng)一市場體系,史連軍認為,最重要的是要以系統(tǒng)化思維開展電力市場頂層設(shè)計。比如,解決保障新能源發(fā)展等問題,需要各方同步推進,要有系統(tǒng)性思維。面對資源在大范圍內(nèi)配置的問題,各省必須要統(tǒng)籌考慮,而不是各自為戰(zhàn)。要明確“統(tǒng)一市場、兩級運作”的全國統(tǒng)一電力市場體系建設(shè)路徑,逐步實現(xiàn)省間、省內(nèi)市場融合。
 
  有序推動新能源進入市場是健全多層次統(tǒng)一電力市場體系的重要任務(wù)。
 
  史連軍從四個方面進行分析,第一,區(qū)分存量、增量推動新能源參與市場,存量部分按照全生命周期,合理確定保障利用小時數(shù),逐年降低保障性電量規(guī)模,使更多電量進入市場。增量部分就是2021年以后的平價上網(wǎng)項目,可以直接進入市場。第二,將可再生能源消納責(zé)任權(quán)重落實到戶,下一步起碼落實到高耗能用戶。從政策激勵來看,高耗能用戶購買一定比例的新能源電量,同時這部分綠色消費可以不納入能耗雙控。第三,在市場機制方面,設(shè)置新能源交易最低限價,盡量體現(xiàn)綠色價值,產(chǎn)生綠能溢價,同時完善綠電交易與綠證市場、碳市場等相銜接。第四,在調(diào)節(jié)資源方面,利用各種市場機制為支撐性、調(diào)節(jié)性電源提供補償,包括容量補償、輔助服務(wù)收益等。
 
  完善統(tǒng)一電力市場體系的功能,即要持續(xù)推動電力中長期市場建設(shè),加快現(xiàn)貨市場建設(shè),持續(xù)完善電力輔助服務(wù)市場,探索建立容量補償機制和容量市場。
 
  史連軍指出,電力中長期市場主要以年度和月度交易為主。隨著新能源接入,一方面要按照日連續(xù)運營或多日連續(xù)運營,使它更貼近現(xiàn)貨市場;另一方面要更加精細化,研究建立中長期帶時標(biāo)的能量塊交易,更好適應(yīng)電力供需時段性變化頻繁和新能源發(fā)電波動性、隨機性特點。同時,關(guān)于完善電力輔助服務(wù),在調(diào)頻調(diào)峰基礎(chǔ)上,新能源占比高的地區(qū)可以引入爬坡、慣量等輔助服務(wù)品種。另外,還要按照“誰受益、誰承擔(dān)”原則,建立合理的費用分?jǐn)偡绞健?/div>
 
  健全電力市場交易機制是加快建設(shè)全國統(tǒng)一電力市場體系的重要一環(huán)。
 
  史連軍表示,要完善電力市場價格形成和傳導(dǎo)機制,建立反映煤價波動的電價形成機制,使市場價格充分反映成本變化,促進以一二次能源價格合理傳導(dǎo)。同時,要建立多時間尺度的市場平衡機制,推進市場主體在全空間、全時間段內(nèi)有效互動,形成一個完整的交易體系,保證新能源消納和新型電力市場建設(shè)。
 
  關(guān)于加快建設(shè)全國統(tǒng)一電力市場體系,楊昆也表示,要加快建設(shè)全國統(tǒng)一的適應(yīng)高比例新能源交易的電力市場。要規(guī)范統(tǒng)一電力市場的基本交易規(guī)則與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),破除電力交易的地域界限,推動實現(xiàn)各級電力市場統(tǒng)一規(guī)范運營和有效銜接。進一步明確綠色電力市場、綠證市場、碳市場的功能定位,理順三者之間的關(guān)系,構(gòu)建目標(biāo)一致、相互協(xié)同的綠色交易體系。健全新能源參與市場的機制,建立與新能源特性相適應(yīng)的中長期電力交易機制,鼓勵新能源參與現(xiàn)貨市場,保障新能源企業(yè)的經(jīng)營收益。進一步完善價格傳導(dǎo)機制,按照“誰受益、誰承擔(dān)”的市場原則,建立公平合理的輔助服務(wù)市場。
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