构建新型电力系统地区电网面临的挑战和措施分析

国网新疆吐鲁番供电公司 李同生 徐立亮 郭伟锋 张毅

(资料图片)

构建新能源占比逐步提高的新型电力系统，需要统筹考虑新能源出力的波动性和间歇性等不友好特性给电网安全稳定运行带来的挑战。为提升电网调节能力和自愈能力，以保障电力可靠供应，需充分利用数字化技术和先进信息通信技术，增强电网可控性和灵活性，有效消除新能源出力波动的影响，确保波动在用户侧零感知。

新疆吐鲁番坐拥“两大风区”和全域太阳能资源，资源禀赋优异，目前新能源装机占比64%。2022年3月，新疆出台服务推进大型风电光伏基地建设的7条路径，为规模化发展指明了方向，集中式风电、光伏将大规模发展，经济利益驱动下以自发自用为主的分布式光伏也会大批量建设，清洁能源装机将成倍增长。然而，大规模发展新能源势必给电网带来消纳和调峰压力，给电网安全稳定运行带来极大挑战。

新型电力系统发展机遇

自“双碳”目标提出后，各级政府提出大规模发展新能源，督促能源行业绿色发展、节能减排；国家电网有限公司加快能源转型，进一步推进电能替代，配合深入开展电力体制改革，提升电网的新能源消纳水平和保供能力。

目前，地区电网电力保供主要以火电机组为支撑，而构建新型电力系统明确了新能源的发展地位。新型电力系统概念的提出，为源端节能减排、新能源大规模发展营造了良好的发展氛围。吐鲁番风光资源丰富，适合风电和光伏项目的发展，随着新能源发电技术的不断成熟，项目建设成本趋于下降，提高了企业大力发展新能源项目的积极性。

新型电力系统发展面临的挑战

一是电量消纳存在困难。吐鲁番电网公网负荷较小，电源装机容量大，新能源装机占比高，是典型的送受端交替型电网。2021年吐鲁番电网新能源发电量54亿千瓦时，公网售电量仅有56亿千瓦时，新能源发电量已接近电网售电量，加之常规电源调峰需求，在新能源大发时本地电源出力远大于就地消纳水平，后续新建规模化新能源项目将面临严重的消纳问题。二是电网安全运行水平。随着新能源大比例并网，系统出力的不确定性加大，在发电侧已经无法确保系统电力电量的平衡，在迎峰度冬等保供电时期电网面临较大的安全稳定运行挑战和保供压力，电网面临的系统稳定、电力电量平衡问题将愈发凸显。

电网应对措施

作为供电企业应该从“源—网—荷—储”各环节加强防范措施，严格按照政府相关政策加快新能源产业和地区负荷协同发展，通过配套储能设施平抑新能源出力波动性，优化新能源出力。及时对接政府部门，了解用户需求，加快电网网架和新能源外送通道建设，确保相关项目建成后不产生弃电问题。为切实提升电网电力保供能力和服务水平，应尽快构建新型电力系统，助力“双碳”目标落地。

优化电源结构

吐鲁番电网电源以火电、风电和光伏为主，新能源装机占比高达64%。吐鲁番电网电力主要以火电为支撑，随着规模化新能源的发展，电网新能源装机将会进一步加大，须坚持“全局统筹、量率一体”的原则，竭力服务新能源发展。目前，吐鲁番电网火电机组中自备电厂机组占78%。推进大型风电光伏基地建设指南中已明确，煤电可以通过自备机组转公用电源、节能降耗和灵活性改造等措施实现挖潜改造。后期需按照自治区要求加快推动相关政策落地，积极服务新能源企业在当地落地发展，提升电网新能源电量占比和消纳水平。落实政府各项举措，逐步优化电源结构。一是开展新能源可开发裕度分析并向政府汇报电网接入能力，合理布局新能源项目，提升现有新能源汇集场站利用率，减轻新能源送出工程投资压力。二是加强涉网厂站指导，做好新增机组并网服务，确保各类电源应并尽并、应发尽发。三是进一步对接相关发电企业，协调督促火电厂做好机组运维、煤炭储存等基础工作，提升电力保供水平。四是与发电企业共同探讨，加快推动机组灵活性改造等工作，提升电网调峰、调频能力，优化电网调节水平。

补强网架结构

吐鲁番电网电源装机规模大、负荷基数小，电网潮流受新能源影响较大，在新能源大发时，外送潮流超过200万千瓦；在新能源少发时，下网负荷达到70万千瓦。电网潮流与新能源出力相关性较大。为提升新能源消纳水平，电网规划部门需提前掌握地区电网新能源发展空间，在规划编制时统筹考虑各类新能源接入后电网断面的影响。电力调度等生产运行部门加强电网运行分析，着重加强新能源出力预测、电网潮流计算、稳定性分析等工作，分析运行短板及新能源输送断面卡脖子断面等电网运行薄弱环节。为提升电网电力保供水平和新能源健康有序发展，一是基于电力保供、新能源消纳和片区网架需求等方面开展电网运行专题分析，提出具体的解决措施和补强方案。二是根据重点工程项目收资情况，开展负荷预测、电力电量平衡等电力数据评估预测，并按收资数据开展各年电力供应潮流校核分析。三是滚动分析新能源运行情况，对于新能源接纳空间较弱的区域，结合片区新能源历年发电量、弃风弃光电量等基础数据统计分析服务于电网规划、新能源布局。

强化负荷管控

随着“电气化吐鲁番”加速实施、绿色发展理念持续深入，重大项目加快建设、电采暖等新型用能设施广泛接入，电力将成为工农业、商业、交通等领域重要的用能方式，电能替代和综合能源服务的深度与广度不断拓展，新的用电需求将加速出现。为切实提升各类用户的供电可靠性和用户用能满意度，需要加强各类负荷管理，充分发挥负荷侧的调节能力。依托“云大物移智链”等技术，通过建立负荷类虚拟电厂等模式，强化源荷互动管理，支撑系统调节能力。对于地区电网强化负荷调节能力，主要从以下方面管控，一是超前分析研判电力供需形势，组织开展重点工程清单更新，跟踪各类重点产业项目建设，开展用电需求收资，做好电力电量平衡。二是梳理地区负荷情况，建立可中断负荷资源库，编制负荷紧急控制方案，做好电网事故应急预案编制，事故紧急状态下，通过精准快速切除负荷，满足系统运行需求。三是持续推进电能替代工作，加快完成煤改电确户工作，协调推动煤改电配套电网工程有序建设，编制电能替代典型案例，加快推进清洁能源进校园等典型项目落地实施。四是按照自治区进一步深化燃煤发电上网电价市场化改革方案调整工商业用户峰谷分时段电价，实现用户侧错峰用电，盘活电网调节能力。

推动配套项目落地

储能是加快新型电力系统建设的基础配套设施，新疆推进大型风电光伏基地建设指南中已指明，用户可以自建或合建的方式建立大规模储能电站，补强电网调峰资源。为支撑储能产业健康有序发展，国家近期颁布了新型储能建设相关标准，加强储能设施与现行电力行业国标、企标等相关标准的有效衔接，积极推进各类储能设施有效落地。应加快推进储能系统的建设。一是引导新能源企业加快新型储能资源建设，充分利用储能设施对新能源出力“削峰填谷”，平抑新能源出力波动性，合理减少“弃风弃光”，提升系统调峰能力。二是督促用户协同项目进度，配套储能项目与新能源项目同步建成，同步并网，提升电网调峰水平，分担电网运行压力。三是加快推进已纳入“十四五”规划的抽水蓄能电站前期工作，大力支持新型储能设施建设，补强电网调峰资源，提高电网安全稳定运行水平，提高本地新能源消纳能力，助推顺利实现“双碳”目标。

结束语

为确保新型电力系统各项措施落地，必须强力推进储能等基础设施的同步建设、同步投产，推进源网荷储一体化项目的建设进度，提升新能源消纳保障能力和利用小时数。在电网规划阶段需充分研究评估新能源、新型储能发展趋势，全面梳理电网企业经营情况和电网网架结构，摸清新能源接入裕度、电网再电气化裕度等承载能力，不断探索源网荷储协调发展的典型实施路径，实现电网与新能源开发协调发展。