在我國碳達峰、碳中和目標的引領下,高效綜合利用可再生能源是目前解決能源短缺及污染嚴重問題的有效手段。在“十四五”期間,預計貴州省將新增風電裝機319萬千瓦,新增光伏裝機2043萬千瓦?!半p碳”目標下的電力轉型發展是一個重要的轉折點,時代和技術的革新迫使我們進行技術的變革。構建以新能源為主體的新型電力系統是貴州乃至全國必須突破的一道門檻。
新能源的特點凸顯
新能源發展速度的突飛猛進和裝機規模的逐漸擴大,加上山地地貌特性導致貴州區域新能源受局地氣候效應影響明顯,新能源隨機性、波動性、間歇性的特點凸顯,主要體現以下三個方面。
1.山區風電機組的隨機波形性
貴州省風能資源,總體西部好于東部,中部好于南部及北部。風能資源豐富、開發條件較好的地區主要集中在畢節市西部、南部及中北部,六盤水市中部及南部,遵義市中北部,貴陽市中部,黔東南州中東部、榕江縣與荔波交界地帶等區域,黔南州北部,黔西南州中部,銅仁市局部。
風資源隨海拔高度變化大,絕大部分風能資源較好的區域位于海拔1500米以上的高山山脊或臺地上,高值區分布相對零散,分布復雜。風電機組本身的出力就具有一定隨機性、間歇性,而在貴州山區的地理條件環境下,甚至在一個風電場的不同機組中都會出現風向不一致等情況,這樣使其出力的隨機性更加嚴重。因此貴州風電場每個場站的出力特性都受到其自身地域環境的影響,使得系統對風電可觀、可測、可控的能力不足,給電網運行管控造成了很大的難度。
2.山區光伏出力特性研究能力不足
貴州省年平均太陽總輻射在3400兆焦/平方米以上,空間差異較大,太陽能資源自東北向西南逐漸增加??傒椛涓咧祬^分布在貴州西部的畢節、六盤水、黔西南及安順局部,太陽能資源條件最好。貴州省太陽輻射資源主要呈現春夏大,秋冬小的分布特征,主要集中在3—9月。目前貴州省光伏發電開發太陽能資源區域的輻射值在4300兆焦/平方米以上,預計在2025年太陽能資源區域的輻射值在4200兆焦/平方米以上的區域具備平價開發條件。目前由于光伏發電建設規模取決于可利用的土地,因此在光伏建設過程中會充分利用土地資源,同時電站建設開發門檻相對較低,建設周期短,開發模式多樣,使得山區在不同坡度、地形等環境條件下,對于光伏的布置會出現多重形態,這樣使光伏發電在不同時段的特性更加復雜化。
3.系統調節能力不足
目前貴州省電力裝機結構不斷優化,火電、水電、新能源發電裝機分別為3560萬千瓦、2281萬千瓦、1637萬千瓦,非化石能源裝機比重達52.4%,光伏發電裝機規模達1057萬千瓦。而目前貴州抽水蓄能、電化學儲能等靈活調節電源的裝機基本為零,通過不同儲能方式進行調節還無法實現,僅僅通過現有水電進行調節的能力有很大限制。未來幾年光伏裝機還會翻倍式增長,隨著新能源裝機規??焖僭黾?,風電、光伏等新能源消納難度和壓力將飛速增長。
解決新能源發展問題的思路
國家“雙碳”目標和構建以新能源為主體的新型電力系統,是未來新型電力系統最首要解決的問題。構建以新能源為主體的新型電力系統,體現了用系統思維解決新能源發展問題的思路,就此提出幾點路徑建議。
1.多重形式儲能應用
“雙碳”目標愿景下,構建以新能源為主體的新型電力系統成為方向,儲能在其中起著至關重要的作用。4月21日,國家發改委、國家能源局聯合印發了《關于加快推動新型儲能發展的指導意見(征求意見稿)》,也說明儲能在未來電力行業發展的重要性。通過儲能技術來增強系統運行支撐能力,從發電側、電網側和用戶側的不同方式,推進發展高比例新能源系統下的電力資源的可觀、可測、可控能力,解決大量新能源接入后如何進行削峰填谷的問題,為電力系統穩定運行提供保障。
2.風光水聯合送出
圍繞實現“雙碳”目標,以已有大型水電基地為依托,例如烏江梯級流域和北盤江流域,統籌本地消納和外送,結合送端水電出力特性、新能源特性、受端系統消納空間,建設水風光一體化可再生能源綜合開發基地,通過這些梯級電站的調節性能充分發揮水風光一體化的優勢,鼓勵通過龍頭電站建設優化出力特性,實現就近打捆。目前烏江及北盤江已經開始了光水互補的建設,通過水電站自身的調節能力來抑制光伏發電帶來的間歇性等問題,是提升新能源消納一個重要路徑。
3.提升山區風電光伏的基礎研究能力
想建設新型電力系統,首先要控好大比例新能源,而要控好新能源,首先要了解新能源的基本特性。結合貴州山地區域資源特點,需要重點開展山區風電、山區光伏的季節特性、波動特征及反調峰等運行特性分析,搭建新能源發電出力特性分析量化評估指標及方法體系,形成一定的指導意見。通過現有的標準要求,根據貴州地方特點,制定相應的現場試驗方案、指標分析方法,緊跟新能源發展形勢和運行需求更新。
(作者蘇立 為貴州電網電力科學研究院專責)