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        高比例新能源是未來電力系統的發展趨勢

        來源:寶安電氣  發布時間:2020-11-08

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        進入風電全面平價發展階段,業內會發現以往我們熱議的電價、補貼、年度建設規模等傳統政策機制不再成為新能源行業發展的客觀約束。在2030年能源消費和2060年“碳中和”目標下,我國會走一個什么樣的碳減排路徑?
         
        對于碳減排路徑的探索,或者說作為重要支撐的可再生能源應該以哪些總量目標作為指引,首先要對我國的能源消費的目標有一定的認識??紤]新冠疫情給短期經濟發展帶來沖擊,“十四五”我國經濟年均增速5.5%,預計到2025年,全社會用電量在9~9.5萬億千瓦時之間,年均增速4%~4.5%。到2025年,預期全部非化石能源占一次能源消費比重達到19-20%左右(55-56億噸標準煤)。
         
        可以說,可再生能源電力已經成為我國碳減排路徑上至關重要的支撐性力量,在“30·60碳中和”目標下,可再生能源發展將成為剛性需求,未來新能源行業不再僅是補充和替代,而將成為能源供給側的主力,在中短期內都是一個具備很大確定性的市場。
         
        在新時期的規劃目標下,國家發展和改革委員會能源研究所主任陶冶強調,可再生能源的發展思路應該從以下幾個方面隨之轉變:
         
        從發展理念上,“十三五”能源規劃注重環境保護,“十四五”能源規劃注重生態保護,重點考慮碳減排問題;
         
        從發展思路上,“十三五”注重能源數量保障,“十四五”則更加注重能源的質量提升;
         
        在時間維度上,“十三五”注重5年發展,“十四五”注重更長遠發展。需要注意的是,“十四五”能源規劃是開啟能源高質量發展的第一個五年計劃,不但要解決“十四五”期間能源如何清潔低碳、安全高效發展的問題,還要為2035年、2050年的長期發展找準方向;
         
        從產業空間來看,“十三五”期間注重能源自身發展,“十四五”將注重能源全產業鏈發展;而從發展實質上來看,“十三五”期間產業偏重生產力發展,“十四五”則將偏重生產關系調整。
         
        ·綜合能源基地模式是重要趨勢
         
        在風電平價上網的過程中,主要制約因素在于政策約束、技術進步、消納空間以及建設成本四個方面。其中,水風光儲一體化發展將是未來重要的趨勢之一,也是未來降低大基地度電成本的一種有效方式。這一點與發改委《“風光水火儲一體化”“源網荷儲一體化”發展征求意見稿》相契合。“風光水火儲一體化”建設更加側重電源基地開發,其在強化電源側靈活調節作用、優化各類電源規模配比、確保電源基地送電可持續性方面更具優勢。
         
        電力規劃設計總院能源研究所副所長徐東杰也持有同樣的觀點,他認為,未來大型基地的開發將呈現“綜合能源基地”的發展趨勢,積極打造水能、可再生能源、儲能的一體化互補基地將是未來趨勢。
         
        同時,在電力市場中,度電成本將成為決定報價的關鍵指標,較低的度電成本在電力市場中將具有更大的盈利空間。“十三五”期間,我國風電建設成本快速下降,2019年我國陸上風電單位千瓦建設成本較2011年下降了27%,達到6500元/kW。成本的下降主要在于自身技術水平的不斷提升,以及陸上大基地開發模式的發展、大兆瓦風機技術的革新。
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        徐東杰提出建議表示,后補貼時代風電應以降低度電成本為目標優化全生命周期管控。建議風電企業進一步開展精細化管理,在開發、設計、建設、運行等全生命周期各環節共同發力,以降低度電成本為目標優化管控全生命周期各環節,風電規劃更加注重在電力市場背景下進行。
         
        ·新能源并網技術仍需創新
         
        高比例新能源是未來電力系統的發展趨勢,預計到2030年,新能源裝機占比將達38%,超過煤電成為我國裝機第一大電源。但近年來,不管國內還是國外均發生過因新能源占比高、系統頻率和電壓支撐能力不足而引發脫網、停電事故,這些事故暴露出大規模新能源的穩態電壓控制系統缺失和風電機組低/高電壓穿越能力的不足。
         
        以英國2019年“8.9”大停電為例。英國是典型高比例新能源電網,風電和光伏裝機占比40%,事故發生時,機組脫網207萬千瓦(占比7%),其中風電和光伏脫網規模占70%,損失負荷93萬千瓦。而其新能源機組不具備慣量和一次調頻能力是觸發低頻減載的主要原因。
         
        通過對連鎖脫網過程進行深入分析,國網冀北電科院新能源所所長劉輝指出,在穩態調壓方面,構建大規模風電匯集系統無功電壓多層級控制技術體系、大規模風電匯集系統無功電壓協調控制技術與系統,以及開發基于RTDS/RT-Lab的無功設備與AVC系統測試平臺,是緩解大規模風電匯集地區無功電壓運行存在的問題的有效手段。
         
        在主動調頻/調壓方面,虛擬同步發電機技術是關鍵。
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        虛擬同步發電機技術是使新能源由“被動調節”轉為“主動支撐”的新一代新能源發電技術,使之具備慣量支撐、一次調頻和主動調壓等主動支撐電網的能力。在探索過程中,冀北電科院自主研制了世界最大容量的2MW風電虛擬同步機、儲能直流升壓并聯接入的30~500kW系列光伏虛擬同步機,一次調頻響應時間分別小于5s和1s,顯著優于常規同步機組。同時,還依托國家風光儲輸示范工程,建成了世界首座百兆瓦級多類型虛擬同步發電機電站。
         
        未來,隨著風電機組高電壓穿越、風電機組側次同步諧振抑制等技術的不斷完善與普及,再輔以儲能裝置對輸出功率的控制,不斷革新發展的技術將對改善發電質量、解決風電并網難題起到愈加重要的作用。
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