提升灵活性 破解低碳转型的关键约束
提升灵活性 破解低碳转型的关键约束
新能源渗透率持续提升、电网峰谷差不断拉大、源荷双向响应频繁……我国电力系统运行复杂程度日益增大，系统运行波动性和不确定性大幅提高，对灵活性资源的需求从未如此迫切。
截至 2019 年年底，我国风电、光伏发电装机容量分别达到 2.1亿 、2.04亿千瓦，年发电量分别为4057亿、2243亿千瓦时。有数据显示，2020年新能源日最大功率波动超过1亿千瓦。
基于我国二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和的愿景，能源低碳转型加速，电力系统中新能源发电量占比将进一步提高，但受制于我国电力系统灵活性欠缺、电网调度运行较为僵化，新能源难以高效消纳。从电源侧看，我国抽水蓄能、燃气等灵活调节电源比重仅为6%，且空间分布不均，西北地区灵活电源占比仅为0.9%。而德国、西班牙、美国灵活调节电源比重分别为17.5%、34.3%、48.7%。
学者指出，未来电力资源时空均衡配置的空间尺度更大、时间尺度更小，高比例风电、光伏的随机变化特性将给电力系统运行带来前所未有的挑战，亟待构建基于灵活性的规划和运行技术体系，增强系统调节能力。
“灵活性，电力系统的新主张。”
“十四五”电力实现高质量发展，全系统调节能力增强、系统效率提升应是重要评价指标。电力系统运行灵活性涉及时间尺度、供需平衡、成本约束等多个方面，优化配置灵活性资源，满足系统在不同时空尺度下对灵活性的多样化需求，亟待构建灵活性指标体系、完善市场机制、强化新技术融合应用。
一要量化系统灵活性需求，求解灵活性平衡。
灵活性平衡求解，即面向不同需求，协调不同时间、空间、物理和价值属性的灵活性资源与手段，实现电力系统目标。
基于新能源装机及负荷演化、电力系统运行约束条件等，测算不同时间尺度的灵活性资源需求。充分考虑灵活性资源具有的多时空特性、状态相依性、双向转化性等特性，研究构建多时间/空间尺度的灵活性量化指标体系，从经济、环境维度考量各类灵活性资源的边际效益，科学规划灵活性资源，优化调度各种灵活性资源，以最小化系统成本实现灵活性平衡。
二要系统挖潜灵活性资源，让市场充分体现灵活性价值。
至2019年年底，我国煤电灵活性改造完成5775万千瓦、气电装机容量9022万千瓦、抽水蓄能装机容量3029万千瓦，主要灵活性电源建设进度较“十三五”电力工业发展主要目标仍有差距。市场机制激励不足是灵活性资源建设缓慢的重要原因，如，煤电灵活性改造调峰补偿电价差异较大，抽水蓄能电站缺乏明确的经济效益量化指标，气电电价中调峰、环保价值未充分体现等。
挖潜源-网-荷-储全环节灵活性资源，亟待完善市场机制提升资源配置效率。应加快推进电力市场建设，探索通过弹性电价机制释放系统灵活性，研究利用市场机制支持储能等灵活调节电源发展的政策，充分反映调节电源的容量价值。
三要强化新技术融合应用，拓展灵活性资源效能。
强化新技术融合应用，通过智能电网、智能设备、信息管理系统实现各种灵活性资源优化整合，使各类灵活性资源得以协同拓展，跨越传统环节划分，达到贯通式的高效利用。
推进能源互联网、智能微电网、虚拟电厂等技术应用，优化源-网-荷-储协调调度控制，以技术进步和规模化应用促进电力系统与信息技术融合；应用电网柔性技术，提升电网柔性控制能力，促进电力系统功率快速、灵活调节，提高系统稳定性；加强材料跨学科应用，加大储能、太阳能等相关材料技术攻关，研发新材料、新技术降低灵活性资源成本。
增强灵活性，提高系统调节能力，是实现电力低碳转型的必然要求。直面灵活性约束，寻求最优解，亟待多元协同、系统发力。
原文首发于《电力决策与舆情参考》2020年10月16日第40期
