在我國推進碳達峰、碳中和的大背景下，“主力軍”電力行業(yè)將如何構建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，實現能源轉型呢?“數字電網將成為承載新型電力系統(tǒng)的最佳形態(tài)。”5月28日，南方電網能源發(fā)展研究院有限責任公司黨委書記、董事長吳寶英說，近日，南方電網發(fā)布《數字電網推動構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)，提出將依托數字電網建設，多措并舉構建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，服務碳達峰、碳中和戰(zhàn)略目標實現。
(中國南方電網有限責任公司做好新能源配套電網規(guī)劃建設和發(fā)電電源上網接入。日前，廣西白云嶺風電場又一座風力發(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”
數據顯示，2020年我國能源消費產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)，電力的碳達峰、碳中和進度將直接影響“雙碳”目標實現的進程。
因此，我國提出深化電力體制改革，構建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)。此目標的提出，也與我國的能源結構密切相關。我國可再生能源尤其是風、光等新能源發(fā)展?jié)摿薮?。近年來，我國陸上風電、光伏發(fā)電裝機規(guī)模均位列世界第一，海上風電居世界第二，帶動了新能源技術和產業(yè)快速發(fā)展。
“構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、經濟’三者之間的矛盾。”吳寶英說。
數字電網是新型電力系統(tǒng)的核心。2019年，南方電網研究提出數字電網建設的戰(zhàn)略部署。依托強大的“電力+算力”，實現了對用電負荷、電量數據的精準“預測”，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“快進鍵”。2020年底，5省區(qū)非化石能源裝機和電量占比分別達到56%和53%，居世界前列，風電、光伏發(fā)電利用率均達99.7%，區(qū)域能源結構轉型成效顯著。
面對我國碳達峰、碳中和的目標，南方電網將加快建設數字電網，加速電網管理數字化轉型，加大5G基站、物聯(lián)網、電動汽車充電樁等新型基礎設施建設配套投入;對接國家工業(yè)互聯(lián)網和數字政府，推動能源生態(tài)系統(tǒng)利益相關方開放合作、互利共生、協(xié)作創(chuàng)新。
“在能源生產環(huán)節(jié)，數字技術將支撐電力系統(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備作為主力電源參與電力系統(tǒng)調控過程，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鍵基礎。”南方電網數字電網研究院有限公司黨委副書記、董事、總經理李鵬說。
支持新能源發(fā)電設備成為主力電源
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200億度。南方電網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，在大型交直流電網規(guī)劃、建設和運行技術與實踐方面處于領先地位。
在新型電力系統(tǒng)中，電網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+中小型區(qū)域電網+配網及微網”的柔性互聯(lián)形態(tài)和數字化調控技術將使電網更加靈活可控，實現新能源按資源稟賦因地制宜廣泛接入。新能源+儲能、新能源+負荷+儲能等多元協(xié)調開發(fā)新模式也將不斷涌現。
白皮書提出，南方電網將支持新能源發(fā)電設備作為主力電源參與電力系統(tǒng)調控過程。“我們還將持續(xù)利用數字技術構建堅強主網架和柔性配網;統(tǒng)籌利用風電、光伏、生物質等區(qū)域分布式能源資源，因地制宜建設交直流混合配電網和智能微電網，持續(xù)加強配電網數字化和柔性化水平，提升對分布式電源的承載力。”南方電網首席技術專家，南方電網科學研究院有限責任公司黨委書記、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難題。
對此，南方電網提出大力實施創(chuàng)新驅動戰(zhàn)略，增強構建新型電力系統(tǒng)的科技支撐力和產業(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)等基礎研究，在新能源發(fā)電大規(guī)模并網消納、數字電網、電力專用芯片等方面實現突破，建設支撐新型電力系統(tǒng)國家級創(chuàng)新平臺，形成具有我國自主知識產權的新型電力系統(tǒng)關鍵技術和標準體系。加快實現關鍵領域核心技術獨立自主和升級換代，促進形成完整且具備國際一流水平的電力產業(yè)鏈。
大數據技術助用戶挖掘節(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，南方電網利用新一代數字化技術，通過大力實施“5G+智能電網”建設，實現了對電網海量終端設備的實時管理，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示范區(qū)。同時，南方區(qū)域電力市場建設走在全國前列，電力現貨市場和區(qū)域調頻輔助服務市場在全國率先進行了結算試運行。
記者從白皮書中還看到，南方電網將以數字技術助推能源消費革命，推動綠色生產生活方式廣泛形成。
“我們將利用數字技術構建適應新型電力系統(tǒng)的現代供電服務體系，提高服務效率和客戶體驗，支撐業(yè)務創(chuàng)新，幫助用戶不斷釋放需求潛能;通過物聯(lián)網和區(qū)塊鏈技術聚合海量用戶側可調節(jié)資源，大力建設虛擬電廠，引導用戶合理用電，促進發(fā)電側與負荷側雙向互動。”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。南方電網貴州電網公司掛牌交易風能、太陽能、生物質能非水可再生能源消納量，交易雙方成功達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、標準化的標的，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峰、碳中和目標提供了新途徑。”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交易模式，將是南方電網構建新型電力系統(tǒng)的內容之一。此外，南方電網還將通過大數據技術輔助用戶挖掘節(jié)能潛力，促進能源消費從單一、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變，推動電動汽車、電能替代、節(jié)能減排、綜合能源服務的發(fā)展。
