风光新能源快速增长“用电安全”倒逼新型电力系统加快建设脚步

风光新能源快速增长 “用电安全”倒逼新型电力系统加快建设脚步

资料来源:安信证券研究中心CWEA、周洋。

□随着新疆、甘肃、青海、内蒙古、宁夏、陕西等地集中式风电光伏装机的大量增加，风能和太阳能发电的比重将进一步增加，消纳压力将进一步加大。

□在“十三五”期间，火电弹性改造、抽水蓄能、调峰气电的规划分别只完成新增目标的40%、50%、70%左右。

□龙头设备企业不断加强电网调度控制环节的RD创新，在保证电网安全的前提下，综合运用云计算、区块链、人工智能等技术，尽可能多地吸收新能源。

□抽水蓄能作为当前电力系统中最可靠、最经济、寿命周期最长、容量最大的储能装置，即将迎来意想不到的发展。

近期，可再生能源领域利好政策密集发布。中国风电和太阳能发电的新增装机容量正在快速增加，并朝着2030年总装机容量超过12亿千瓦的目标迈进。

随着风光新能源的到来，弃风弃光的现象再次抬头。不可忽视的是，随着新能源比重的不断增加，电网如何安全运行。最近有美国大面积停电的消息，有分析认为是能源转型带来的危机。去年年底，中国部分地区因“减碳”引发的“电荒”，拉闸限电的教训至今历历在目。

如何才能解决目前的情况？上海证券报记者为此采访了多位电力设备行业和能源领域的专家。他们普遍认为，这是一个系统性问题，我们可以通过不断加强电网建设、支持储能项目建设、不断推进电价改革，不断完善新的电力体系，向“双碳”目标迈进。

能源转型的新挑战

可再生能源发电波动性大，随着可再生能源发电比例的增加，将给电网安全运行带来严峻考验。

近年来，世界主要经济体一直在向低碳社会转型。中国还承诺到2030年实现“二氧化碳排放峰值”，到2060年实现“碳中和”。

调整能源结构，大幅度提高可再生能源比重势在必行。风力发电和太阳能发电是从能源供给侧实现低碳环保的重点发展领域。

国家能源局统计显示，今年前4个月，全国风电装机约3.4亿千瓦，同比增长17.7%；太阳能发电装机容量约3.2亿千瓦，同比增长23.6%。

大规模建设的同时，风力发电的压力也会随之而来。国家新能源消费监测预警中心数据显示，今年4月，全国风电利用率为94.8%，孟茜、蒙东、吉林等地风电利用率不足90%。此外，西藏和青海4月光伏利用率分别为77.8%和89.9%，明显低于全国97.6%的水平。部分地区弃光弃风现象再度抬头。

国家新能源消费监测预警中心专家认为，二季度，随着新疆、甘肃、青海、内蒙古、宁夏、陕西等地集中式风电光伏装机大幅增加，风力发电占比将进一步提高，消纳压力将进一步加大。

不仅如此，可再生能源发电波动性大，在极端天气情况下还会考验电网的安全运行。据央视新闻报道，当地时间6月14日，美国中东部地区有50万电力用户。

早在5月份，加州的电网运营商就警告说，随着该州向绿色能源过渡，未来三个夏天停电危机的风险将会增加。早在2020年，加州大停电后，时任加州州长就将此归咎于清洁能源的负面影响。

事实上，去年下半年，很多地方运动式的“减碳”一度影响了中国部分地区的用电量。特别是去年9月下旬辽宁“拉闸限电”事故，国网辽宁省电力有限公司公开披露中提到，去年9月23日至25日，由于风力骤降等原因，供电缺口进一步加大到严重程度。辽宁启动三轮ⅱ级(10%至20%负荷缺口)有序用电措施。部分时段实施有序用电措施时，最大失误416.92万千瓦避峰。因此，辽宁不得不采取“限电”这一最后措施。

电力规划设计研究院专家在相关报告中指出，目前，我国电力系统调控能力建设总体滞后。“十三五”期间，火电弹性改造、抽水蓄能、调峰气电规划中的新增目标分别仅完成40%、50%、70%左右。此外，新能源跨省运占比低。如果短期内新能源装机急剧增加，用电负荷增速明显下降，新能源消费的均衡状态就容易被打破，就会出现反复弃风弃光的潜在风险。

厦门大学中国能源政策研究院院长林告诉记者，可再生能源发电比例的上升将对电网的安全运行带来严峻的考验。

电网工程建设需要配套

建设UHV、超高压等大型输电工程，实现“西电东送”，提高新能源的消费比例，已经成为最主流的方案。

虽然能源转化的过程需要面对许多挑战，但我们仍然可以通过各种努力逐步实现目标。

“未来电网的发展并不完全是为了风电、光伏发电等可再生能源的输送。”华北电力大学能源互联网研究中心主任曾鸣在接受记者采访时表示，面对风电和光伏发电极度波动的特性，必须有其他调节资源与之平衡。比如各种储能资源、需求侧响应资源都要参与平衡，要从维护整个电力系统平衡的角度来规划建设。

“至于电网怎么发展，什么样的规模和结构能支撑，这些都需要和整个新能源发展同步协调。”曾鸣说，即实现源网、负荷、储能协调，同时风电、光伏、煤电、核电、水电等能源互补。

国家电网公司(以下简称“国网”)董事长辛保安去年提出，电力是能源转型的重点领域。随着“双碳”进程的加快和能源转型的深化，加快新型电力体系建设迫在眉睫。未来五年，国家电网计划投资3500亿美元推进电网转型升级。南方电网公司“十四五”期间电网建设规划投资也将达到6700亿元。

国内权威电力设备行业专家告诉记者，基于中国资源禀赋的特点，冯光等新能源基地大多集中在“三北”地区，而负荷中心则集中在中东部地区。建设UHV、超高压等大型输电工程，实现“西电东送”，提高新能源的消费比例，已经成为最主流的方案。经过多年的论证和实践，UHV项目逐渐得到了各方的认可。近两年，UHV交流/DC混合电网的建设进度也在加快，对新能源的消纳起到了支撑作用。

此外，我国领先的电力二次设备企业也在不断加强电网调度控制环节的RD和创新，综合运用云计算、区块链、人工智能等技术，在保证电网安全的前提下，尽可能多地吸收新能源。

除了输电网建设，随着分布式新能源的发展，城市配电网的自动化水平也需要提高。据悉，国家电网今年将投资900亿元用于城市电网建设。

根据南方电网早前公布的规划，配电网计划投资达到3200亿元，约占公司“十四五”期间电网总投资的48%。

南方电网公司规划部相关人士表示，在实现“双碳”目标的背景下，配电网正逐渐成为电力系统的核心。配电网是能源生产、转换和消费的关键环节，也是可再生能源消费的支撑平台、多维海量信息数据平台、多元市场主体的交易平台。

许电气相关负责人介绍，随着分布式电源和微电网的发展，未来将有大量分布式电源和柔性负荷接入配电网，满足可定制供电需求。源、网、负载的角色定位和行为特征的边界趋于模糊，层次更加丰富。“源端”正在向清洁、多元化能源方向转变；“网络端”向电力电子化、信息化方向发展；“荷方”正朝着复杂、互动的方向发展。新能源的特点是不稳定，需要用储能来调节，用户端的储能会逐渐发展起来。传统配电网多为辐射状单向能量传输结构。随着新能源接入和负荷的多样化，网络结构的变化和新技术的应用将产生新的需求。此外，配电设备的智能化和需求响应速度将进一步提高，这也将为配电设备的升级换代带来机遇。

储能价格机制仍需完善

所有能源资源都在新的电力市场中进行交易，通过市场机制发现各自的价值，同时抑制不合理的成本增加。

“检验可再生能源发展成效的关键指标是其在能源供应和消费中的比重，即传统化石能源的有效替代。”中国石油国家高端智库研究中心专职副主任、学术委员会秘书长吕建中认为，“十四五”可再生能源的高比例发展，是从能源和电力消费的增量补充向增量主体转变，能源和电力消费的比重将快速增加。要加快可再生能源储能和调节设施建设，提高新型电力系统对高比例可再生能源的适应能力。

目前，抽水蓄能作为电力系统中最可靠、最经济、寿命周期最长、容量最大的储能装置，即将迎来一个意想不到的发展。

去年的《抽水蓄能中长期发展规划(2021-2035)》明确，到2025年，抽水蓄能总规模比十三五翻一番，达到6200万千瓦以上；到2030年，抽水蓄能总规模将比“十四五”再翻一番，达到1.2亿千瓦。

作为中国抽水蓄能最大的建设者，中国电力建设集团有限公司党委书记、董事长丁焰章近日在《人民日报》撰文指出，“十五”期间将在200个市县开工200多个抽水蓄能项目，开工目标为2.7亿千瓦。按照每台6000元/千瓦的投资标准，预计可带动投资约1.6万亿元。

对于抽水蓄能电站建设的加码，多位受访专家乐见其成。但同时，他们认为仅有硬件建设并不能覆盖所有的新动力系统。

“新的电力系统实际上意味着新能源和传统能源一起进入市场。这意味着新的电力系统对应着新的电力市场。所有能源都进入新的电力市场进行交易，通过市场机制发现各自的价值。只有这样，绿电新能源才能好，才能实现可持续发展。同时，通过市场机制抑制不合理的成本增加。”曾鸣认为。

林认为，相关电价制度改革应不断完善，以促进新的电力系统更好地运行。

有关方面已经在进行进一步的探索。国家发改委、国家能源局近日发布《关于进一步推进新能源储能参与电力市场和调度的通知》，明确了新能源储能可以作为独立储能参与电力市场，并对其市场机制、价格机制、运行机制等作出了安排。

6月13日，国家能源局南方监管局发布《电力并网运行管理实施细则》和《电力辅助服务管理实施细则》两个重要文件，在国内首次发布风电、光伏、新能源储能、可调负荷等新主体专项细则。这将有助于新型储能更好地发挥调峰调频作用，激发市场主体投资建设的积极性。