4月24日，南方電網(wǎng)公司發(fā)布的《數字電網(wǎng)推動(dòng)構建以新能源為主體的新型電力系統白皮書(shū)》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)《白皮書(shū)》）預計，到2030年和2060年，我國新能源發(fā)電量占比將分別超過(guò)25%和60%，電力供給將朝著(zhù)逐步零碳化方向邁進(jìn)。
然而，不同的新能源發(fā)電量占比場(chǎng)景，也對新型能源系統構建提出了不同要求。
電源類(lèi)型對電網(wǎng)影響到底有多大
最新數據顯示，截至4月中旬，山西省新能源出力達到2110.7萬(wàn)千瓦，首次突破2000萬(wàn)千瓦，占當時(shí)山西全網(wǎng)發(fā)電出力的63.4%。其中光伏出力828.0萬(wàn)千瓦，風(fēng)電出力1282.7萬(wàn)千瓦，但是山西4月15日由于沙塵暴影響，新能源電力現貨市場(chǎng)發(fā)生熔斷。對電力系統而言，新能源裝機和發(fā)電規模的不斷發(fā)展，迫使電網(wǎng)做出了一系列改變。
“新能源高比例并網(wǎng)將導致電力平衡較為困難，對電網(wǎng)的調峰能力提出更高要求。由于在電力系統中，發(fā)電、供電同時(shí)完成，電網(wǎng)運行必須滿(mǎn)足電力電量平衡約束，保持發(fā)、供電電力實(shí)時(shí)平衡，但是新能源發(fā)電具有隨機性、波動(dòng)性特點(diǎn)?！币晃浑娋W(wǎng)專(zhuān)家表示，“若新能源變成主體電力了，就不能還像小孩子一樣需要大家遷就，而是需要承擔起相應的責任，照顧好自己的同時(shí)還要照顧好別人?！?/span>
在這樣的背景下，電網(wǎng)又該做出何種改變？上述電網(wǎng)專(zhuān)家表示，新型電力系統將呈現數字與物理系統深度融合的趨勢，以數據流引領(lǐng)和優(yōu)化能量流、業(yè)務(wù)流，以數據作為核心生產(chǎn)要素，打通電源、電網(wǎng)、負荷、儲能各環(huán)節信息。
不過(guò)，一位資深電力專(zhuān)家則持有不同觀(guān)點(diǎn)。他認為，電網(wǎng)的本質(zhì)是輸電，和電源類(lèi)型的關(guān)系并沒(méi)有想象中那么大。“舉例來(lái)說(shuō)，路上跑的車(chē)輛從小汽車(chē)為主變成了公交車(chē)為主，道路本身需要根本性改變嗎？”
電網(wǎng)同時(shí)面對三大挑戰
據了解，目前，風(fēng)電日波動(dòng)最大幅度可達裝機容量的 80%，且呈現一定的反調峰特性；光伏發(fā)電受晝夜、天氣、移動(dòng)云層變化的影響，同樣存在間歇性和波動(dòng)性。
南方電網(wǎng)公司首席技術(shù)專(zhuān)家饒宏表示，構建新型電力系統，電網(wǎng)面臨可靠供電、安全穩定和經(jīng)濟運行三大挑戰。
“在可靠供電方面，風(fēng)光等新能源發(fā)電具有隨機性、波動(dòng)性和間歇性，風(fēng)光新能源高度依賴(lài)自然條件，發(fā)電設備耐受極端天氣能力弱，系統保底供電和快速恢復能力面臨更大挑戰?！别埡攴Q(chēng)。
在電網(wǎng)安全穩定運行方面，饒宏認為，新型電力系統在延續目前復雜大電網(wǎng)特征的同時(shí)，由于源網(wǎng)荷儲各環(huán)節高度電力電子化，系統安全穩定問(wèn)題更加復雜?；趥鹘y同步發(fā)電機的電力系統基礎理論與技術(shù)，不能滿(mǎn)足新型電力系統安全運行要求。
饒宏表示，在電能供應經(jīng)濟性方面，新能源能量密度小、發(fā)電年利用小時(shí)數低，為保障高比例新能源并網(wǎng)消納、系統安全與可靠供電，系統建設和運營(yíng)成本總體將上升。
西南電力設計院原副總工程師吳安平認為，傳統電網(wǎng)規模擴大時(shí)，系統轉動(dòng)慣量會(huì )相應增大，兩者基本成正比關(guān)系，但新型電力系統的情況卻相反。太陽(yáng)能和風(fēng)電的裝機容量越大，火電被替代數量越多，系統的轉動(dòng)慣量則變得越小。同時(shí)，傳統電網(wǎng)是以交流同步發(fā)電機主導的交流電網(wǎng)，新型電力系統則是擁有高比例變流器的交直流混聯(lián)電網(wǎng)；傳統電源出力基本穩定可控，新能源出力則具有波動(dòng)性和間歇性，因此，當前電網(wǎng)技術(shù)正面臨大挑戰。
高比例新能源并網(wǎng)電網(wǎng)如何應對
饒宏表示，初步預測，到2060年新能源發(fā)電裝機占比將超過(guò)70%，而煤電、氣電等將由主力電源轉變?yōu)檩o助性的調節電源，年利用小時(shí)數將大幅下降。同時(shí)，大規模新能源并網(wǎng)后，對電網(wǎng)柔性可控提出更高要求，電網(wǎng)的特性也因為高度電力電子化而更加復雜，電網(wǎng)保障電力持續可靠供電和安全穩定難度增大。
不同比例的新能源并網(wǎng)，對新能源本身、新型儲能技術(shù)、中小型抽水蓄能技術(shù)、電網(wǎng)調節能力也提出了不同程度的要求。
業(yè)內人士吳川表示，從技術(shù)邏輯來(lái)看，現有能源體系是以“荷”定產(chǎn)，“源”側有大量的可控能源，雙方在電網(wǎng)的調度下實(shí)現平衡。未來(lái)能源體系中，由于新能源逐步按照比例并網(wǎng)，導致電源側的技術(shù)特性發(fā)生變化，日漸失去主動(dòng)穩網(wǎng)能力，需要網(wǎng)源荷儲聯(lián)動(dòng)來(lái)維持平衡。
“新能源一次電力的技術(shù)特性決定了它在未來(lái)電網(wǎng)中很難脫離儲能和系統調節能力獨立存在?，F階段，新能源發(fā)電的比例比較低，傳統電力系統仍有較強的穩定性，新能源通過(guò)配置一定規模的儲能，就可以實(shí)現順利并網(wǎng)。未來(lái)，面臨20%、30%甚至70%的不同比例新能源上網(wǎng)，電網(wǎng)需要發(fā)掘足夠的可控資源，平抑新能源的周期性和波動(dòng)性，才能實(shí)現電網(wǎng)平衡?！眳谴ㄕJ為，“從電網(wǎng)角度來(lái)看，電網(wǎng)要協(xié)調足夠的可控電源，補充和平抑新能源的波動(dòng)；還要加強對極端情況的預測，以及在極端情況下主動(dòng)降低非緊要負荷?！?/span>
