“雙碳目標(biāo)”加快推進(jìn)新型電力系統(tǒng)的構(gòu)建

隨著氣候變化成為全人類共同的議題，碳排放成為世界各國(guó)關(guān)注的焦點(diǎn)。在2020年的聯(lián)合國(guó)氣候峰會(huì)上，我國(guó)正式提出了“30·60”雙碳目標(biāo)。2021年10月26日，國(guó)務(wù)院印發(fā)《2030年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案》（以下簡(jiǎn)稱《方案》），圍繞貫徹落實(shí)黨中央、國(guó)務(wù)院關(guān)于碳達(dá)峰碳中和的重大戰(zhàn)略決策，加快實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)生活方式綠色變革，推動(dòng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展建立在資源高效利用和綠色低碳發(fā)展的基礎(chǔ)之上，確保如期實(shí)現(xiàn)2030年前碳達(dá)峰目標(biāo)，并向2060年碳中和理想邁進(jìn)。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，2020年我國(guó)能源行業(yè)產(chǎn)生的二氧化碳排放占總排放量的72.7%左右，而電力行業(yè)占能源行業(yè)二氧化碳排放總量的40%左右，電力行業(yè)的碳達(dá)峰、碳中和進(jìn)度將直接影響“雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的進(jìn)程。

2020年我國(guó)碳排放結(jié)構(gòu)圖(資料來自清華大學(xué)氣候變化與可持續(xù)發(fā)展研究院）

因此，必須加快構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，大力提升新能源消納和存儲(chǔ)能力。但是新能源發(fā)電的波動(dòng)性、間歇性、隨機(jī)性特征十分明顯，高比例接入電網(wǎng)系統(tǒng)時(shí)，需要電網(wǎng)系統(tǒng)的智能化、靈活性發(fā)生根本性變化。

此時(shí)，提升電網(wǎng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)支撐能力，實(shí)現(xiàn)源網(wǎng)荷儲(chǔ)各要素友好協(xié)同就顯得尤為重要。

“源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化”如何助力新型電力系統(tǒng)？

《方案》中明確提到要“加快建設(shè)新型電力系統(tǒng)”。為了構(gòu)建新能源占比逐漸提高的新型電力系統(tǒng)，要大力推動(dòng)“新能源+儲(chǔ)能”、 支持分布式新能源合理配置儲(chǔ)能系統(tǒng)，并積極發(fā)展源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化和多能互補(bǔ)。

“源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化” 是一種可實(shí)現(xiàn)能源資源最大化利用的運(yùn)行模式和技術(shù)，通過源源互補(bǔ)、源網(wǎng)協(xié)調(diào)、網(wǎng)荷互動(dòng)、網(wǎng)儲(chǔ)互動(dòng)和源荷互動(dòng)等多種交互形式，從而更經(jīng)濟(jì)、高效和安全地提高電力系統(tǒng)功率動(dòng)態(tài)平衡能力，是構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的重要發(fā)展路徑。

整體來看，“源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化”的運(yùn)行模式可充分發(fā)揮發(fā)電側(cè)、負(fù)荷側(cè)的調(diào)節(jié)能力，促進(jìn)供需兩側(cè)精準(zhǔn)匹配，保障電力可靠供應(yīng)。

具體說來，過去電網(wǎng)系統(tǒng)調(diào)控主要采取“源隨荷動(dòng)”的模式，其問題在于當(dāng)用電負(fù)荷突然增高時(shí)，一旦電源發(fā)電能力不足，就會(huì)出現(xiàn)供需不平衡以致嚴(yán)重影響電網(wǎng)的安全運(yùn)行。

推行“源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化”，首先是要最大化調(diào)動(dòng)（或發(fā)揮）負(fù)荷側(cè)調(diào)節(jié)響應(yīng)能力，讓用戶深度參與到系統(tǒng)運(yùn)行的調(diào)節(jié)中來，通過捕捉靈敏的價(jià)格信號(hào)充分挖掘并引導(dǎo)用戶積極性，增加負(fù)荷側(cè)調(diào)節(jié)的靈活性。其次，在發(fā)電側(cè)要增加各類電源的調(diào)節(jié)能力并將其充分釋放，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)資源共享，這就需要提高新能源的發(fā)電占比、促進(jìn)能源就近生產(chǎn)和利用并增加儲(chǔ)能系統(tǒng)的規(guī)?；瘧?yīng)用。

通過以上手段，“源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化”有望推動(dòng)電網(wǎng)調(diào)控從“源隨荷動(dòng)”向“源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)同互動(dòng)”轉(zhuǎn)變，為加快建設(shè)新型電力系統(tǒng)提供有力推手。

“源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化”具體模式

“源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化”在我國(guó)其實(shí)已經(jīng)有多次實(shí)踐，其中產(chǎn)生了許多寶貴經(jīng)驗(yàn)。冀北、江蘇和上海等省份都根據(jù)省情實(shí)際開展了新興市場(chǎng)主體的探索建設(shè)。上海電網(wǎng)是國(guó)內(nèi)最大的城市電網(wǎng)，目前上海市已在黃浦、世博、張江和上海經(jīng)研院辦公區(qū)建成4個(gè)源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化運(yùn)行示范項(xiàng)目，聚合需求響應(yīng)調(diào)節(jié)能力參與調(diào)峰輔助服務(wù)。

根據(jù)國(guó)家發(fā)展改革委、國(guó)家能源局發(fā)布的《關(guān)于推進(jìn)電力源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化和多能互補(bǔ)發(fā)展的指導(dǎo)意見》，“源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化”實(shí)施路徑主要有三種具體模式：

1）區(qū)域（?。┘?jí)源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化

依托區(qū)域（省）級(jí)電力輔助服務(wù)，引入電源側(cè)、負(fù)荷側(cè)、獨(dú)立電儲(chǔ)能等市場(chǎng)主體，通過價(jià)格引導(dǎo)各類市場(chǎng)主體靈活調(diào)節(jié)，提高用戶側(cè)調(diào)峰積極性。依托現(xiàn)代信息通訊及智能化技術(shù)，加強(qiáng)全網(wǎng)統(tǒng)一調(diào)度，建立源網(wǎng)荷儲(chǔ)靈活高效互動(dòng)的電力運(yùn)行與市場(chǎng)體系，充分發(fā)揮區(qū)域電網(wǎng)的調(diào)節(jié)作用，落實(shí)電源、電力用戶、儲(chǔ)能、虛擬電廠參與市場(chǎng)機(jī)制。

2）市（縣）級(jí)源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化

在重點(diǎn)城市開展源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化堅(jiān)強(qiáng)局部電網(wǎng)建設(shè)，梳理城市重要負(fù)荷，研究局部電網(wǎng)結(jié)構(gòu)加強(qiáng)方案，提出保障電源以及自備應(yīng)急電源配置方案。結(jié)合清潔取暖和清潔能源消納工作，研究熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組、新能源電站、靈活運(yùn)行電熱負(fù)荷一體化運(yùn)營(yíng)方案。

3）園區(qū)（居民區(qū)）級(jí)源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化

以現(xiàn)代信息通訊、大數(shù)據(jù)、人工智能、儲(chǔ)能等新技術(shù)為依托，運(yùn)用“互聯(lián)網(wǎng)+”新模式，調(diào)動(dòng)負(fù)荷側(cè)調(diào)節(jié)響應(yīng)能力。在城市商業(yè)區(qū)、綜合體、居民區(qū)，依托光伏發(fā)電、并網(wǎng)型微電網(wǎng)和充電基礎(chǔ)設(shè)施等，開展分布式發(fā)電與用戶儲(chǔ)能靈活充放電相結(jié)合的園區(qū)（居民區(qū)）級(jí)源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化建設(shè)。

園區(qū)（居民區(qū)）級(jí)源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化項(xiàng)目是分布最為廣泛的一類項(xiàng)目，分布式和集中式電源均可參與，技術(shù)難度相對(duì)較小，也是未來新型電力系統(tǒng)最為基礎(chǔ)的組成形式。

發(fā)展“源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化”的技術(shù)突破點(diǎn)

“源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化”發(fā)展的必備條件之一是先進(jìn)技術(shù)的突破，這其中包含多能互補(bǔ)技術(shù)、電力調(diào)度技術(shù)、“云大物移智鏈邊”技術(shù)、儲(chǔ)能技術(shù)等各個(gè)關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域的創(chuàng)新和發(fā)展。在這其中，“云大物移智鏈邊”技術(shù)及儲(chǔ)能技術(shù)因近幾年剛走上發(fā)展的快車道，被尤為關(guān)注。

1）“云大物移智鏈邊”技術(shù)

在新型電力系統(tǒng)下，電網(wǎng)運(yùn)行逐漸呈現(xiàn)智能化、數(shù)字化的特點(diǎn)。發(fā)展“源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化”運(yùn)行急需“云大物移智鏈邊”其中的云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、電力物聯(lián)網(wǎng)、邊緣計(jì)算等技術(shù)手段，讓電網(wǎng)系統(tǒng)配備擁有海量數(shù)據(jù)處理分析、高度智能化決策等能力的云端解決方案。從而實(shí)現(xiàn)各類能源資源整合、打通能源多環(huán)節(jié)間的壁壘，讓“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”各要素真正做到友好協(xié)同。

2）儲(chǔ)能技術(shù)

除此以外，儲(chǔ)能技術(shù)目前正在大規(guī)模市場(chǎng)化應(yīng)用的進(jìn)程中，輔助市場(chǎng)的激勵(lì)作用還沒有完全體現(xiàn)，也沒有形成絕對(duì)優(yōu)勢(shì)的儲(chǔ)能技術(shù)。并且，在發(fā)電側(cè)、用電側(cè)廣泛運(yùn)用的電化學(xué)儲(chǔ)能還面臨著儲(chǔ)能安全技術(shù)的突破難點(diǎn)，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2011年-2021年10年間，全球共發(fā)生32起儲(chǔ)能電站起火爆炸事故。認(rèn)識(shí)到儲(chǔ)能還處于產(chǎn)業(yè)發(fā)展早期階段。既不能因噎廢食停滯不前，也不能盲目上馬，埋下安全隱患。

目前的市場(chǎng)情況下，諸多機(jī)構(gòu)已針對(duì)新型電力系統(tǒng)提出了各類解決方案，如南瑞集團(tuán)的EMS能量管理系統(tǒng)、華自科技的PCS儲(chǔ)能變流器、玫克生能源的綠電來操作系統(tǒng)，都為“大云物移智鏈”及儲(chǔ)能技術(shù)在“源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化”中的運(yùn)行提供了有效技術(shù)支撐，通過智能調(diào)控，達(dá)到能源多樣化、電網(wǎng)智能化、負(fù)荷平均化、儲(chǔ)能安全化的目的。

玫克生能源綠電來操作系統(tǒng)

在加快構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的道路上，“源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化”運(yùn)行是關(guān)鍵的一環(huán)，不僅可以有效實(shí)現(xiàn)能源資源的最大化利用，更能全面提升電網(wǎng)系統(tǒng)的綜合調(diào)節(jié)支撐能力?？梢灶A(yù)見的是，在踐行“雙碳”戰(zhàn)略的進(jìn)程中，在推進(jìn)電力行業(yè)碳達(dá)峰的目標(biāo)下，“源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化”正成為至關(guān)重要的解決方案。