在我國推進(jìn)碳達(dá)峰、碳中和的大背景下，“主力軍”電力行業(yè)將如何構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，實現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型呢?“數(shù)字電網(wǎng)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(wǎng)能源發(fā)展研究院有限責(zé)任公司黨委書記、董事長吳寶英說，近日，南方電網(wǎng)發(fā)布《數(shù)字電網(wǎng)推動構(gòu)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(shù)字電網(wǎng)建設(shè)，多措并舉構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，服務(wù)碳達(dá)峰、碳中和戰(zhàn)略目標(biāo)實現(xiàn)。
(中國南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司做好新能源配套電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)和發(fā)電電源上網(wǎng)接入。日前，廣西白云嶺風(fēng)電場又一座風(fēng)力發(fā)電機即將建成。圖片來源：科技日報)
為高效消納新能源提供“核心算法”
數(shù)據(jù)顯示，2020年我國能源消費產(chǎn)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(dá)峰、碳中和進(jìn)度將直接影響“雙碳”目標(biāo)實現(xiàn)的進(jìn)程。
因此，我國提出深化電力體制改革，構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)。此目標(biāo)的提出，也與我國的能源結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。我國可再生能源尤其是風(fēng)、光等新能源發(fā)展?jié)摿薮蟆＝陙恚覈懮巷L(fēng)電、光伏發(fā)電裝機規(guī)模均位列世界第一，海上風(fēng)電居世界第二，帶動了新能源技術(shù)和產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。
“構(gòu)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(jīng)濟’三者之間的矛盾。”吳寶英說。
數(shù)字電網(wǎng)是新型電力系統(tǒng)的核心。2019年，南方電網(wǎng)研究提出數(shù)字電網(wǎng)建設(shè)的戰(zhàn)略部署。依托強大的“電力+算力”，實現(xiàn)了對用電負(fù)荷、電量數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)“預(yù)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(jìn)鍵”。2020年底，5省區(qū)非化石能源裝機和電量占比分別達(dá)到56%和53%，居世界前列，風(fēng)電、光伏發(fā)電利用率均達(dá)99.7%，區(qū)域能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型成效顯著。
面對我國碳達(dá)峰、碳中和的目標(biāo)，南方電網(wǎng)將加快建設(shè)數(shù)字電網(wǎng)，加速電網(wǎng)管理數(shù)字化轉(zhuǎn)型，加大5G基站、物聯(lián)網(wǎng)、電動汽車充電樁等新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)配套投入;對接國家工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和數(shù)字政府，推動能源生態(tài)系統(tǒng)利益相關(guān)方開放合作、互利共生、協(xié)作創(chuàng)新。
“在能源生產(chǎn)環(huán)節(jié)，數(shù)字技術(shù)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(shè)備作為主力電源參與電力系統(tǒng)調(diào)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(guān)鍵基礎(chǔ)。”南方電網(wǎng)數(shù)字電網(wǎng)研究院有限公司黨委副書記、董事、總經(jīng)理李鵬說。
支持新能源發(fā)電設(shè)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(dá)200億度。南方電網(wǎng)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(dāng)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(wǎng)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(shù)，在大型交直流電網(wǎng)規(guī)劃、建設(shè)和運行技術(shù)與實踐方面處于領(lǐng)先地位。
在新型電力系統(tǒng)中，電網(wǎng)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(wǎng)+中小型區(qū)域電網(wǎng)+配網(wǎng)及微網(wǎng)”的柔性互聯(lián)形態(tài)和數(shù)字化調(diào)控技術(shù)將使電網(wǎng)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(fù)荷+儲能等多元協(xié)調(diào)開發(fā)新模式也將不斷涌現(xiàn)。
白皮書提出，南方電網(wǎng)將支持新能源發(fā)電設(shè)備作為主力電源參與電力系統(tǒng)調(diào)控過程。“我們還將持續(xù)利用數(shù)字技術(shù)構(gòu)建堅強主網(wǎng)架和柔性配網(wǎng);統(tǒng)籌利用風(fēng)電、光伏、生物質(zhì)等區(qū)域分布式能源資源，因地制宜建設(shè)交直流混合配電網(wǎng)和智能微電網(wǎng)，持續(xù)加強配電網(wǎng)數(shù)字化和柔性化水平，提升對分布式電源的承載力。”南方電網(wǎng)首席技術(shù)專家，南方電網(wǎng)科學(xué)研究院有限責(zé)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(wǎng)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(shù)難題。
對此，南方電網(wǎng)提出大力實施創(chuàng)新驅(qū)動戰(zhàn)略，增強構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的科技支撐力和產(chǎn)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(chǔ)研究，在新能源發(fā)電大規(guī)模并網(wǎng)消納、數(shù)字電網(wǎng)、電力專用芯片等方面實現(xiàn)突破，建設(shè)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(chǎn)權(quán)的新型電力系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)體系。加快實現(xiàn)關(guān)鍵領(lǐng)域核心技術(shù)獨立自主和升級換代，促進(jìn)形成完整且具備國際一流水平的電力產(chǎn)業(yè)鏈。
大數(shù)據(jù)技術(shù)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(wǎng)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(wǎng)利用新一代數(shù)字化技術(shù)，通過大力實施“5G+智能電網(wǎng)”建設(shè)，實現(xiàn)了對電網(wǎng)海量終端設(shè)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(wǎng)示范區(qū)。同時，南方區(qū)域電力市場建設(shè)走在全國前列，電力現(xiàn)貨市場和區(qū)域調(diào)頻輔助服務(wù)市場在全國率先進(jìn)行了結(jié)算試運行。
記者從白皮書中還看到，南方電網(wǎng)將以數(shù)字技術(shù)助推能源消費革命，推動綠色生產(chǎn)生活方式廣泛形成。
“我們將利用數(shù)字技術(shù)構(gòu)建適應(yīng)新型電力系統(tǒng)的現(xiàn)代供電服務(wù)體系，提高服務(wù)效率和客戶體驗，支撐業(yè)務(wù)創(chuàng)新，幫助用戶不斷釋放需求潛能;通過物聯(lián)網(wǎng)和區(qū)塊鏈技術(shù)聚合海量用戶側(cè)可調(diào)節(jié)資源，大力建設(shè)虛擬電廠，引導(dǎo)用戶合理用電，促進(jìn)發(fā)電側(cè)與負(fù)荷側(cè)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(wǎng)貴州電網(wǎng)公司掛牌交易風(fēng)能、太陽能、生物質(zhì)能非水可再生能源消納量，交易雙方成功達(dá)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(biāo)準(zhǔn)化的標(biāo)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(dá)峰、碳中和目標(biāo)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(shè)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(yīng)交易模式，將是南方電網(wǎng)構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的內(nèi)容之一。此外，南方電網(wǎng)還將通過大數(shù)據(jù)技術(shù)輔助用戶挖掘節(jié)能潛力，促進(jìn)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(zhuǎn)變，推動電動汽車、電能替代、節(jié)能減排、綜合能源服務(wù)的發(fā)展。
