http://m.casecurityhq.com 2024-02-28 14:55 來源:施耐德電氣(中國)有限公司
清潔低碳,以新能源為主體是核心
目前,我國的電力生產(chǎn)仍以煤電為主。2020年,我國全口徑煤電發(fā)電量4.63 萬億千瓦時,占全口徑發(fā)電總量的比重為60.8%。新能源裝機比重約26%,發(fā)電量占比僅11.2%。
隨著我國碳達峰、碳中和進程的推進,以風電、光伏為代表的新能源裝機量、發(fā)電量將逐步增加,我國電力清潔化程度也將大幅度提升。而在這個進程中,新能源的發(fā)電成本與發(fā)展布局將成為影響其發(fā)展的關(guān)鍵因素。
數(shù)據(jù)來源:國家發(fā)展和改革委員會委能源研究所
《新能源發(fā)電政策和市場發(fā)展展望》
01
新能源發(fā)電成本快速下降
經(jīng)濟性是新能源大規(guī)模發(fā)展的先決條件。隨著技術(shù)進步和規(guī)?;l(fā)展,以光伏、風電為代表的新能源發(fā)電 LCOE正在逐年下降。目前中國的集中式光伏和陸上風電的LCOE已經(jīng)低于超超臨界煤電,新能源+儲能電源形式的 LCOE可能在2030年低于化石能源。
數(shù)據(jù)來源:Wood Mackenzie Battle for the future 2021: Asia Pacific power and renewables competitiveness report Analysis of power technology and generation cost trends (LCOE)
02
集中式與分布式并重
“三北”地區(qū)是我國風能、太陽能資源最豐富的地區(qū),而我國的負荷中心則集中于中東部地區(qū),負荷中心與資源中心逆向分布的地域特征,是制約我國新能源發(fā)展的主要矛盾。為解決這個矛盾,需要從多方面著手:
“我國東部地區(qū)城市應優(yōu)先開發(fā)和使用‘身邊來’的能源,同時再加上西電東送的“遠方來”的能源,東部能源自給和西電東送相結(jié)合,不應坐等西部供應東部,而應轉(zhuǎn)變思路,進行能源自產(chǎn)自銷,持續(xù)提高能源自給比例。”
未來我國將通過多能互補的大基地建設、跨區(qū)域特高壓外送和分布式新能源建設等方式,構(gòu)建集中式與分布式并重的可再生能源發(fā)展格局,促進新能源發(fā)展。
安全靈活,新能源大規(guī)模應用的基礎(chǔ)
新能源發(fā)電的波動性和間歇性要求電力系統(tǒng)必須具備靈活性。若電力系統(tǒng)欠缺靈活性,當常規(guī)電源的調(diào)節(jié)能力不足,無法滿足系統(tǒng)凈負荷的變化時,為了保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行,需要在用電需求不足時削減新能源出力,或是在用電高峰時期切除負荷,分別對應“棄風棄光”和“有序用電”的情況。這將會直接影響新能源的消納,制約新能源的發(fā)展。
德國是新能源滲透率最高的國家之一。2010年德國棄風率僅 0.33%,但隨著可再生能源發(fā)電量占比接近 30%,棄風率開始呈上升趨勢,到2016年,德國棄風率已經(jīng)上升至 4.3% 。
數(shù)據(jù)來源:國家發(fā)展和改革委員會能源研究所
《京津冀與德國電力系統(tǒng)靈活性定量比較研究》
2020年,我國風電+光伏發(fā)電量占比約9.5%,棄風率 3.5%,棄光率 2%。隨著我國新能源發(fā)電量占比的提升,棄風棄光壓力將持續(xù)增大,對電力系統(tǒng)靈活性的需求將愈發(fā)強烈。因此,需要從多個方面提高電力系統(tǒng)的安全性和靈活性。
01
擴大調(diào)節(jié)電源規(guī)模
現(xiàn)有技術(shù)手段中,火電的靈活性改造能大幅改善系統(tǒng)靈活性。已建成的煤電機組通過熱電解耦、低壓穩(wěn)燃等技術(shù)改造可將最小穩(wěn)定出力降至20%-30% 的額定容量,且單位千瓦投入僅高于需求側(cè)管理。在改善系統(tǒng)可靠性的同時,能夠促進可再生能源的大規(guī)模消納。
02
增加儲能容量
未來以新能源為主體的電力系統(tǒng),僅依靠火電的靈活性改造無法充分滿足靈活性需求。儲能作為一種柔性電力調(diào)節(jié)資源,可以改善和增強電力系統(tǒng)靈活性。在“供過于求”情景下,可以儲存多余的風電、光伏出力;在“供不應求”情景下,可以放電緩解短時電力短缺。
數(shù)據(jù)來源:SolarPower Europe
儲能系統(tǒng)在不同場景均發(fā)揮著重要作用:
電源側(cè):新能源+儲能、可再生能源制氫的模式有利于平抑新能源的出力波動,從而促進集中式新能源并網(wǎng)消納;
電網(wǎng)側(cè):抽水蓄能+新型儲能可以輔助電網(wǎng)實現(xiàn)調(diào)峰、調(diào)頻需求,提高穩(wěn)定性;
負荷側(cè):可以利用市場機制(如分時電價、電力現(xiàn)貨交易、需求響應等)和分布式新能源結(jié)合提升電能清潔化水平,降低用電成本,也有利于保障負荷側(cè)供電的可靠性和連續(xù)性。
03
挖掘需求側(cè)資源
電力系統(tǒng)要時刻保持供需平衡。傳統(tǒng)的做法是在負荷需求高時增加發(fā)電機組出力,但負荷高峰時段往往持續(xù)時間較短,為了滿足這部分需求而增加的發(fā)電和輸配電投資利用率很低,因此減少或者延遲需求側(cè)的電力負荷來實現(xiàn)供需平衡,這便是需求側(cè)響應的核心。
通過固態(tài)技術(shù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集,數(shù)據(jù)處理,終端控制一體化,可以預測并防止負荷激增。通過植入需求管理功能實時響應負載變化,可以提高電力系統(tǒng)的靈活性。
2020年浙江省通過工廠、商場、電動汽車充電設施等電力用戶參與需求調(diào)節(jié),運用市場手段匯聚了577萬千瓦削峰負荷、322萬千瓦填谷負荷的“資源池”,實現(xiàn)削峰填谷。相當于少建一座500萬千瓦級的大型電站。
總而言之,在新能源替代傳統(tǒng)化石能源的低碳轉(zhuǎn)型進程中,擴大調(diào)節(jié)電源規(guī)模,對燃煤、燃氣電廠進行靈活性改造;增加儲能容量,包括抽水蓄能和新型儲能;挖掘需求側(cè)潛力,如需求側(cè)響應和虛擬電廠技術(shù)。將共同成為構(gòu)建電網(wǎng)系統(tǒng)靈活性和穩(wěn)定性的基礎(chǔ),保障新能源大規(guī)模應用。