在大西北,有项设施不仅很“风光”还国际领先

发表时间:2024-03-22 10:37

这些年,大家对新能源肯定一点都不陌生。但千家万户要用上风光等新能源,并不简单,需要一个好的系统,这就是新型电力系统。对于什么是新型电力系统,估计很多人未必清楚。

在我国,目前已经具备新型电力系统体系雏形的电网不在东部地区,而在大西北。专业期刊《电网与清洁能源》上的一篇文章称,西北电网是我国首个以新能源为第一大电源的区域电网,其新能源利用核心指标已经超过欧盟,达到国际领先水平。这是怎么做到的?

什么是新型电力系统?

首先,我们要了解什么是新型电力系统。

2021年3月15日召开的中央财经委员会第九次会议提出构建以新能源为主体的新型电力系统。这也就是说,新型电力系统最基本的一个“新”就是新能源。

当然,新能源也有一种很重要的特点,比如风电和光伏发电,其带有很强的不稳定性,受天气影响很大。因此,新型电力系统还不只是电源“新”,它还有五大特点:清洁低碳、安全充裕、经济高效、供需协同、灵活智能。简单说就是这个供电网络很清洁、很智能,既安全实用,同时也很高效。

西北电网何以“新”?

为什么西北电网在向“新”方面能走在前头?

从发电端来看,在我国西北,波光粼粼的“光伏海”、依山起伏的发电风车已经成为新风景。

这里有“全国风电装机第一县”甘肃瓜州。

这里有“全球装机容量最大的光伏发电园区”青海海南州生态光伏园。

……

截至2024年2月底,西北电网发电装机容量超过4亿千瓦,其中新能源超过2亿千瓦,新能源装机占比超过一半,成为主体电源。

我国的新能源发电,为何在西北成了大气候?

“天赋好”

“西北地区拥有得天独厚的自然资源:丰富的煤炭资源、太阳能和风能,还有广阔的荒漠地带。”国家电网有限公司西北分部副总工程师马晓伟介绍,西北地区风光资源可开发量超160亿千瓦,风电资源可开发量占全国三分之一,太阳能资源可开发量达全国近六成,主要集中在新疆、青海、甘肃。

近些年,我国在西北地区大力发展光伏发电和风力发电。“2010年以来,西北电网新能源装机增长超过60倍,相当于建成十座三峡电站。”马晓伟说,未来,国家规划建设风光基地装机容量超4亿千瓦,预计规划中60%的“沙戈荒”(沙漠、戈壁滩、荒漠)新能源集中在西北。

“智能脑”

但显然,仅仅能发电还远远不够。

前些年,我们看到媒体报道说,西北风、光消纳面临一些困境。马晓伟表示,这其中的原因有很多方面,一是新能源“靠天吃饭”特征明显,时有时无的“脾气”使得电网运行方式安排难度大,对新能源发电规律的精准掌握需要时间来积累,传统电源对新能源的调节需要时间来磨合。二是西北新能源发展速度快,装机规模远超用电负荷,自身消纳空间有限,需要眼睛向外“找出路”。

破解这样的痛点,就需要电网变得更加“聪明”。

其核心主要有三个,一是让电力系统对天气变化有更强的感知和预测能力,电网在运行过程中可以针对新能源变化制定一系列对策,做到“心中有数”;二是让电力系统有更灵活的调节能力,比如,可以用火电、水电“随新而动”去补充、调节新能源发电;三是发的电如果本地没有全部用完,也有手段可以长途运输出去,供工业发达、对电力需求较大的地方使用。

说易行难。西北电网在这方面做了很多努力。

对于第一点,马晓伟介绍,西北电网如今已经全面部署了基于现代信息技术的“5I”智能平台,该平台具有提升“气候弹性”“安全韧性”“调节柔性”“保障能力”等功能,实现了数智对电力行业的赋能赋效。简单来说就是,西北电网现如今已有了一个智能大脑,有了这个大脑,它可以实现提前预测、实时监测、主动防御、高效部署、自动调整等功能。

比如,大数据在这中间发挥着重大的“加持”作用。通过大量数据分析,找出当地新能源发电变化的规律性,例如计算出在特定季节、特定气候条件下新能源发电的可靠产出等,掌握新能源供电能力的“晴雨表”。目前,西北电网新能源预测精度已达较高水平,准确率连续多年位于全国前列,新能源预测周期可长达10天。

再比如,“5I”平台对于安全韧性的提升,可以通过预判大风、雷电等恶劣天气对电网运行的影响,进而做出一些安全预控,防止输电线路大面积跳闸后对新能源发电造成不利影响。还可以实时监测电网中的火电机组开机容量大小是否能支撑整个电网安全,既让电网运行得稳,又让新能源消纳得好。

此外,还可以实时评估区域内不同省份地区新能源电力的富裕程度等,自动评估校核并形成市场交易建议,智能、高效地协助工作人员有针对性地组织、撮合新能源发电交易,实现“风没有白刮、电没有浪费”。

“围绕电网运行中所需要考虑的气象、安全、控制、经济等各方面因素,我们通过打造这样一个智能平台,来服务于电网运行需求。”马晓伟如是说。

“充电宝”

同时,通过储能、多能互补等形式,让电力供应更稳定,新能源消纳更高效。

在新型储能项目建设方面,比如在甘肃瓜州县双塔光伏园区,有99台集装箱,每台都是一个大号“充电宝”。箱内总计安装了6.5万块磷酸铁锂电池,最大储能容量达240兆瓦时。储能电站既可作为独立电站参与电网调峰调频,也可帮助新能源发电企业代为储能,还可以作为用户方的备用电源。

“截至去年年底,西北地区火电、水电总装机约2.1亿千瓦,新型储能规模突破千万千瓦。”马晓伟介绍,这样做可以确保即使在风力不够或光照不足的情况下,通过“多能互补”,保证足够的电力供应,确保电力用户的日常生活和工作不受影响。

马晓伟表示,通过推动火电深调改造和水电的灵活运用等一系列措施,2023年累计多消纳新能源188亿千瓦时,提升利用率6个百分点。

通过一系列努力,2023年,西北电网的新能源利用率超95%。这放在全球范围来看,也已是较高比例。

“特高压”

对于电力的长距离运输,早在上世纪80年代,钱学森就曾设想利用戈壁滩上巨大的风能和太阳能资源为国家提供电力,但很长一段时间,工程上的种种困难令此类设想显得不切实际:远距离传输大量电力是个艰巨挑战,传统电网也难以应对可再生能源发电的剧烈波动。

如今,随着特高压技术、数智技术等快速发展,西北地区潜力得到空前释放。

这些特高压输电线路跨越千山万水,让电有了瞬移技能,有效减少远距离输电过程中的电力损耗,解决了“西电东送”的技术难题,确保了西北地区丰富的清洁能源惠及全国,尤其是能源需求巨大的东部沿海地区。

这些输电线路最长超3000公里,横跨超半个中国,成为“外送能力最强、规模最大的区域电网”。马晓伟透露,预计到“十四五”末,外送规模将突破1亿千瓦。

外地如何高效消纳西北地区输送过去的绿电?

马晓伟介绍,会在政府能源主管部门的带领下,提前去“招商引资”。“看看哪些省份的新能源资源与我们可以互补,哪些省份缺电,哪些省份缺绿电指标。”马晓伟表示,双方谈判协商什么时间段、送多少电过去,通过国家电网公司的交易平台最终交易。保证绿电能送得出去,也能用得起来。“交易计划安排好了,就能消纳很大一部分。日内运行时,也会调动源、网、荷、储各方面来最大化消纳,争取较高的利用率。”

绿电今之困境如何破?

目前,新能源装机比重越来越高,新能源发电的间歇性、波动性被不断放大,电网应对压力增加。“午间光伏大要保证好新能源消纳,晚上风力不足时要保证好电力供应,实属两难。”马晓伟介绍说,“还有一个问题,以前东部地区新能源装机率较低、负荷和用电量大,西部地区基本上送去多少新能源,对侧就能消纳多少。现在区外新能源发展也很快,会面临两边新能源消纳需求都旺盛的矛盾。”马晓伟直言了如今的挑战。

“主要还是要从规划设计上解决问题。”一位业内人士表示,电网和电源企业都应加强向能源主管部门的积极汇报和沟通,加强电网整体规划,优化光伏和风电装机比例、布局等,争取新能源项目与送出通道、调节能力同步规划、建设和投运,服务好新能源高效利用和高质量发展。


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