實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，能源是主戰(zhàn)場(chǎng)，電力是主力軍，加快構(gòu)建新型電力系統(tǒng)是關(guān)鍵。如何構(gòu)建清潔低碳、安全充裕、經(jīng)濟(jì)高效、供需協(xié)同、靈活智能的新型電力系統(tǒng)？
廣西柳州車網(wǎng)互動(dòng)示范區(qū)：建成“十分鐘充電圈”，大幅提升充電便利性。圖為群眾在廣西柳州新能源充電站充電。
近年來，南方電網(wǎng)公司積極探索以數(shù)字化綠色化協(xié)同促進(jìn)新型電力系統(tǒng)和新型能源體系建設(shè)，將數(shù)字電網(wǎng)打造成以“兩化協(xié)同”促“兩型建設(shè)”的關(guān)鍵載體，推動(dòng)構(gòu)建以清潔能源為主體的能源供給格局、形成以綠色高效為導(dǎo)向的能源消費(fèi)生態(tài)、完善有為政府和有效市場(chǎng)協(xié)同的能源治理體系，穩(wěn)步推進(jìn)、加快構(gòu)建新型電力系統(tǒng)。
新技術(shù)：數(shù)字電網(wǎng)支撐破解能源“不可能三角”
構(gòu)建新型電力系統(tǒng)，清潔低碳是目標(biāo)，安全充裕是前提，經(jīng)濟(jì)高效是關(guān)鍵。
風(fēng)、光雖好，卻要“看天吃飯”。新能源隨機(jī)性、間歇性、波動(dòng)性顯著，難以穩(wěn)定可靠供電，極端天氣可能停擺。新能源大規(guī)模接入電網(wǎng)后，給電網(wǎng)安全運(yùn)行帶來巨大挑戰(zhàn)。此外，新能源能量密度小、發(fā)電年利用小時(shí)數(shù)低，倘若為新能源配置大規(guī)模儲(chǔ)能、靈活調(diào)節(jié)和支撐保障電源，又會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)整體冗余、成本上升、效率下降。
要破解能源電力安全、綠色、經(jīng)濟(jì)“不可能三角”問題，創(chuàng)新是關(guān)鍵。
貴州畢節(jié)高比例新能源和儲(chǔ)能示范區(qū)：打造“水火風(fēng)光儲(chǔ)”多能互補(bǔ)基地。圖為象鼻嶺多能互補(bǔ)項(xiàng)目。
“南方電網(wǎng)公司率先提出建設(shè)數(shù)字電網(wǎng)，就是想用新一代數(shù)字技術(shù)暢通連接、全面感知、精準(zhǔn)分析、智能調(diào)控傳統(tǒng)電網(wǎng)，貫通源網(wǎng)荷儲(chǔ)全環(huán)節(jié)。”南方電網(wǎng)公司總經(jīng)理助理、總信息師、數(shù)字化部總經(jīng)理吳小辰介紹，數(shù)字電網(wǎng)可通過強(qiáng)大的人工智能和大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，對(duì)包括新能源在內(nèi)的各類能源發(fā)電和用電負(fù)荷精準(zhǔn)預(yù)測(cè)，配合對(duì)海量調(diào)節(jié)資源精準(zhǔn)調(diào)度，實(shí)現(xiàn)多時(shí)空的實(shí)時(shí)供需平衡。數(shù)字電網(wǎng)還可通過超大規(guī)模信息連接和數(shù)據(jù)處理能力，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模電力電子設(shè)備與傳統(tǒng)電氣設(shè)備聯(lián)合控制，確保系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行；通過數(shù)字化技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)海量設(shè)備運(yùn)行的協(xié)同優(yōu)化、多方主體自動(dòng)聯(lián)合調(diào)節(jié)，提升電力系統(tǒng)整體效能，降低系統(tǒng)運(yùn)行成本和管理成本。
“3月13日凌晨，廣西風(fēng)電最大出力超過700萬千瓦。白天風(fēng)電出力下降至27萬千瓦，風(fēng)電波動(dòng)幅度接近日用電負(fù)荷的三分之一。但得益于強(qiáng)大的算法，當(dāng)天我們對(duì)風(fēng)電的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率達(dá)98%。”南方電網(wǎng)廣西電網(wǎng)公司電力調(diào)度控制中心水電及新能源科經(jīng)理卓毅鑫說，在提前預(yù)判后，廣西電網(wǎng)公司通過優(yōu)化區(qū)內(nèi)的水電、火電出力曲線，有力保障了電力供應(yīng)平穩(wěn)有序。據(jù)了解，這是南方電網(wǎng)公司著力以數(shù)字化手段破解新能源功率預(yù)測(cè)難題的一個(gè)典型場(chǎng)景。
為確保新能源應(yīng)發(fā)盡發(fā)，南方電網(wǎng)公司把海量的智能傳感器部署到電網(wǎng)設(shè)備上，實(shí)時(shí)采集設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)，并依托“數(shù)據(jù)+算力+算法”形成的“數(shù)字孿生電網(wǎng)”和“算力大腦”，高效統(tǒng)籌電源、電網(wǎng)、負(fù)荷、儲(chǔ)能，有效破解新能源隨機(jī)性、波動(dòng)性、間歇性和功率預(yù)測(cè)難題。
建成新能源調(diào)度運(yùn)行管理平臺(tái)，讓新能源更“可觀”。南方電網(wǎng)新能源調(diào)度運(yùn)行管理平臺(tái)覆蓋了集中式和分布式等各類新能源，匯集發(fā)電、預(yù)測(cè)、氣象等多維度數(shù)據(jù)。只需打開該平臺(tái)，就能了解全網(wǎng)995家新能源場(chǎng)站、超2萬個(gè)發(fā)電單元的信息，提前預(yù)判來風(fēng)、日照形勢(shì)。
搭建新能源多時(shí)空尺度精確預(yù)測(cè)平臺(tái)，讓新能源更“可測(cè)”。南方電網(wǎng)公司自主研發(fā)的“夸父”新能源高精度功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)，可為風(fēng)電場(chǎng)、光伏電站、分布式光伏和調(diào)度機(jī)構(gòu)等客戶提供高精度的預(yù)測(cè)服務(wù)，預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率可在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求的基礎(chǔ)上提升3%-7%。更高的預(yù)測(cè)精度意味著電網(wǎng)常規(guī)電源備用容量的降低，按照平均功率預(yù)測(cè)精度提升5%測(cè)算，1億千瓦的風(fēng)電可減少500萬千瓦的備用，相當(dāng)于節(jié)約了一個(gè)大型核電站。
新供給：新增電源超八成為非化石能源
“清潔低碳是構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的核心目標(biāo)，加快能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型、促進(jìn)能源低碳發(fā)展是新型電力系統(tǒng)建設(shè)的重要任務(wù)。”南方電網(wǎng)公司戰(zhàn)略總監(jiān)、戰(zhàn)略規(guī)劃部總經(jīng)理鄭外生表示，南方電網(wǎng)公司積極發(fā)揮電網(wǎng)資源優(yōu)化配置平臺(tái)作用，推動(dòng)能源供給側(cè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整，全力做好新能源并網(wǎng)服務(wù)，推動(dòng)新型儲(chǔ)能規(guī)模化應(yīng)用，促進(jìn)清潔能源科學(xué)消納。
能源結(jié)構(gòu)更綠色。南方電網(wǎng)公司堅(jiān)持集中式和分布式、陸上與海上并舉，推動(dòng)風(fēng)電、光伏規(guī)模大幅提升，西南水電基地加快開發(fā)和沿海核電安全穩(wěn)妥發(fā)展。截至2023年9月，南方五省區(qū)非化石能源裝機(jī)達(dá)2.7億千瓦，占電源總裝機(jī)比重59%；新能源裝機(jī)突破1億千瓦，占電源總裝機(jī)比重24%，新能源裝機(jī)較2020年實(shí)現(xiàn)翻番。
新能源并網(wǎng)更高效。新能源發(fā)得出，還要供得上、用得好。南方電網(wǎng)公司積極服務(wù)新能源并網(wǎng)，大力簡(jiǎn)化并網(wǎng)手續(xù)，優(yōu)化服務(wù)流程，大幅縮短辦理時(shí)限，建成新能源管理信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)新能源并網(wǎng)服務(wù)“一網(wǎng)通辦、一網(wǎng)通查、一網(wǎng)通答”。35千伏及以上、10千伏、380伏電壓等級(jí)接入的新能源項(xiàng)目并網(wǎng)服務(wù)全環(huán)節(jié)辦理時(shí)間分別壓減至34個(gè)、24個(gè)、15個(gè)工作日，服務(wù)新能源“應(yīng)開盡開、應(yīng)并盡并、能并快并”。
抽蓄電站規(guī)模更大。抽水蓄能電站是電力系統(tǒng)目前技術(shù)最成熟、經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)的綠色低碳清潔靈活調(diào)節(jié)電源。截至目前，南方電網(wǎng)公司累計(jì)在運(yùn)抽水蓄能電站7座，總裝機(jī)容量1028萬千瓦，今年迎峰度夏期間日發(fā)電量首次突破5000萬千瓦時(shí)，有效保障了能源電力供應(yīng)。今年，南方電網(wǎng)公司新開工建設(shè)廣東肇慶浪江、惠州中洞、梅州二期和廣西南寧4座抽水蓄能電站，總裝機(jī)容量480萬千瓦，開工數(shù)量和規(guī)模創(chuàng)歷史新高。
新型儲(chǔ)能發(fā)展更快。新型儲(chǔ)能是支撐新型電力系統(tǒng)建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)和重要裝備。南方電網(wǎng)公司積極推動(dòng)新型儲(chǔ)能多場(chǎng)景應(yīng)用，推動(dòng)新型儲(chǔ)能規(guī)?；l(fā)展布局，申報(bào)建設(shè)新型儲(chǔ)能領(lǐng)域國(guó)家制造業(yè)創(chuàng)新中心。截至2023年6月，南方區(qū)域新型儲(chǔ)能裝機(jī)達(dá)到128萬千瓦，并建成投產(chǎn)梅州寶湖儲(chǔ)能電站等一批標(biāo)志性項(xiàng)目。
新消費(fèi)：負(fù)荷側(cè)既消費(fèi)電能又生產(chǎn)電能
能源消費(fèi)綠色化、低碳化是新型電力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)高效、供需協(xié)同的重要舉措。
因地制宜推廣電鍋爐、電氣廚房、電釀酒，大力推進(jìn)“新電氣化”；加速充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，充電樁實(shí)現(xiàn)“鄉(xiāng)鄉(xiāng)通”；加快虛擬電廠建設(shè)，整合散落的電力負(fù)荷進(jìn)行靈活的削峰填谷……南方電網(wǎng)公司積極推動(dòng)構(gòu)建節(jié)約高效的能源消費(fèi)體系，目前已基本建成現(xiàn)代供電服務(wù)體系，打造國(guó)際一流用電營(yíng)商環(huán)境，推動(dòng)終端能源清潔低碳高效利用，南方五省區(qū)電能占終端能源消費(fèi)比重達(dá)33%，比全國(guó)高出約5個(gè)百分點(diǎn)。
在新型電力系統(tǒng)建設(shè)背景下，電力系統(tǒng)調(diào)控運(yùn)行模式正由傳統(tǒng)的源隨荷動(dòng)向源網(wǎng)荷儲(chǔ)多元智能互動(dòng)轉(zhuǎn)變。工業(yè)可調(diào)控負(fù)荷、電動(dòng)汽車、儲(chǔ)能等負(fù)荷側(cè)資源不再是單純消耗電能的“消費(fèi)者”，而是既消耗電能又可生產(chǎn)電能的“產(chǎn)消者”。如電動(dòng)汽車可以在用電低谷時(shí)充電，在用電高峰時(shí)向電網(wǎng)放電。
今年7月，深圳最高用電負(fù)荷提前突破2100萬千瓦。為保障電力穩(wěn)定供應(yīng)，當(dāng)?shù)囟鄠€(gè)電動(dòng)汽車充電站通過南方電網(wǎng)公司分布式源荷聚合服務(wù)平臺(tái)進(jìn)行調(diào)控，僅耗時(shí)25秒便實(shí)現(xiàn)車網(wǎng)互動(dòng)的精準(zhǔn)調(diào)節(jié)。
南方電網(wǎng)公司分布式源荷聚合服務(wù)平臺(tái)是我國(guó)首個(gè)區(qū)域級(jí)虛擬電廠。在這個(gè)平臺(tái)上，廣東、廣西、海南等省區(qū)的新型儲(chǔ)能、電動(dòng)汽車充換電設(shè)施、分布式光伏、工商業(yè)可調(diào)節(jié)負(fù)荷、樓宇空調(diào)等各類分布式電力資源聚合在一起，聚合的電力規(guī)模超過了1萬兆瓦，其中可調(diào)節(jié)能力2312兆瓦，相當(dāng)于投產(chǎn)7座220千伏變電站。
“在調(diào)度中心發(fā)出指令后，這個(gè)平臺(tái)的各種資源可在30秒內(nèi)完成調(diào)度，響應(yīng)能力已基本接近實(shí)體電廠。”南方電網(wǎng)公司新興業(yè)務(wù)部副總經(jīng)理鄭意說，作為電網(wǎng)調(diào)節(jié)的智能管家，虛擬電廠能夠整合電網(wǎng)中散落的電力負(fù)荷，進(jìn)行靈活的削峰填谷，是新型電力系統(tǒng)建設(shè)中不可或缺的一環(huán)。
此外，南方電網(wǎng)公司還建成電力需求響應(yīng)平臺(tái)，不斷豐富完善日前、日內(nèi)小時(shí)級(jí)、分鐘級(jí)等削峰、填谷交易品種，以市場(chǎng)化機(jī)制引導(dǎo)用戶主動(dòng)參與削峰填谷。截至2023年6月，南方電網(wǎng)需求響應(yīng)能力突破1100萬千瓦，各省區(qū)需求響應(yīng)能力均超最大負(fù)荷的5%。
新機(jī)制：市場(chǎng)機(jī)制引導(dǎo)源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)同發(fā)展
市場(chǎng)體制機(jī)制是構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的重要支撐。南方電網(wǎng)公司積極推進(jìn)南方區(qū)域電力市場(chǎng)建設(shè)，推動(dòng)多層次市場(chǎng)的協(xié)同運(yùn)行，利用市場(chǎng)機(jī)制引導(dǎo)源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)同發(fā)展、挖掘靈活資源調(diào)節(jié)潛力、促進(jìn)電力安全可靠供應(yīng)和新能源高效消納。
南方（以廣東起步）電力現(xiàn)貨市場(chǎng)是全國(guó)首個(gè)投入試運(yùn)行的電力現(xiàn)貨市場(chǎng)。2019年，在全國(guó)率先啟動(dòng)按日、按周結(jié)算試運(yùn)行，2021年11月起，順利進(jìn)入連續(xù)結(jié)算運(yùn)行。試運(yùn)行期間，南方電網(wǎng)保持安全穩(wěn)定，市場(chǎng)主體高度活躍，區(qū)域市場(chǎng)出清量?jī)r(jià)合理反映電力供需和一次能源價(jià)格走勢(shì)。來自廣東電力現(xiàn)貨市場(chǎng)的數(shù)據(jù)顯示，2021年11-12月，煤價(jià)高企、電力供應(yīng)緊張，現(xiàn)貨均價(jià)漲至0.682元/千瓦時(shí)。2022年5-6月，煤價(jià)回落、電力供應(yīng)能力提升，現(xiàn)貨均價(jià)回調(diào)至0.432元/千瓦時(shí)。
在電力現(xiàn)貨市場(chǎng)中，市場(chǎng)價(jià)格與發(fā)電成本聯(lián)動(dòng)、反映市場(chǎng)供需關(guān)系，隨行就市，能漲能跌，供應(yīng)緊張時(shí)能有效激勵(lì)發(fā)電積極性。以2022年7月的數(shù)據(jù)為例，在持續(xù)高溫天氣影響下，用電量持續(xù)增長(zhǎng)，廣東電力現(xiàn)貨價(jià)格最高超過1元/千瓦時(shí)，極大激發(fā)了發(fā)電側(cè)發(fā)電的熱情，有效發(fā)揮了市場(chǎng)機(jī)制的保供作用。
在加快建設(shè)全國(guó)統(tǒng)一大市場(chǎng)的背景下，南方電網(wǎng)公司于2022年7月啟動(dòng)南方區(qū)域電力市場(chǎng)試運(yùn)行，成為全國(guó)首個(gè)進(jìn)入試運(yùn)行的區(qū)域市場(chǎng)。經(jīng)過多輪測(cè)試、優(yōu)化，南方區(qū)域電力市場(chǎng)已基本具備電力現(xiàn)貨跨省區(qū)交易條件，預(yù)計(jì)今年年底前實(shí)現(xiàn)結(jié)算試運(yùn)行，電力現(xiàn)貨交易將覆蓋廣東、廣西、云南、貴州、海南五省區(qū)。今年開始，新能源也加入了現(xiàn)貨交易。今年上半年，廣東新能源發(fā)電參與電力現(xiàn)貨市場(chǎng)交易電量34.1億千瓦時(shí)，同比增長(zhǎng)210%。
“新型電力系統(tǒng)面臨更頻繁的供需波動(dòng)，如何經(jīng)濟(jì)高效地平衡供需將成為巨大挑戰(zhàn)。區(qū)域電力市場(chǎng)將通過價(jià)格信號(hào)引導(dǎo)市場(chǎng)主體行為，實(shí)現(xiàn)供需自平衡，提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的決策效率。”南網(wǎng)總調(diào)黨委委員、副總經(jīng)理蔡葆銳介紹，當(dāng)新能源大發(fā)、市場(chǎng)需求減少，現(xiàn)貨價(jià)格走低，此時(shí)火電發(fā)電收益少，用戶用電成本極低甚至為零，火電會(huì)主動(dòng)少發(fā)、用戶多用；當(dāng)新能源小發(fā)、市場(chǎng)需求增加，現(xiàn)貨價(jià)格走高，此時(shí)火電發(fā)電能獲得較高收益，用戶用電成本高，火電會(huì)主動(dòng)多發(fā)、搶發(fā)，用戶會(huì)主動(dòng)少用。發(fā)用電兩側(cè)積極響應(yīng)價(jià)格信號(hào)，可實(shí)現(xiàn)用電、火力發(fā)電、新能源發(fā)電之間的相互協(xié)同。
