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新型電力係統調節能力提升 及政策研究
2022/12/14 9:08:51 新聞來源:中國電力報

 當前,我國正在加快規劃建設新型能源體係。電力係統新能源占比不斷提高,由於新能源發電具有隨機性、波動性、間歇性特征,係統的綜合調節能力是影響新能源發展與消納的關鍵,迫切需要完善相關政策機製,整合各類調節資源,為更大規模新能源發展創造條件。


  為深入貫徹落實黨中央、國務院關於構建新型電力係統的決策部署,保障電力係統安全穩定運行,推進能源電力清潔低碳轉型,中電聯組織完成了《新型電力係統調節能力提升及政策研究》報告,供決策參考。


  一、係統調節能力情況及問題


  (一)基本情況


  電源側靈活調節能力持續提升。電源側調節能力主要包括靈活調節煤電、具有日調節能力的大中型水電、抽水蓄能、調峰氣電、新型儲能等。截至2021年底,全國靈活調節電源裝機占比約17%。


  電網跨省跨區輸電通道加快建設,為大範圍係統調節創造了條件。截至2021年底,我國跨省跨區送電能力達到3億千瓦以上,已建成“十五交十八直”33項特高壓工程。


  電力需求側管理作用彰顯,響應能力不斷提高。“十三五”期間,國網經營區累計實現削峰響應1853萬千瓦,填穀響應1925萬千瓦;南網通過簽訂可中斷協議,實現需求響應共計570萬千瓦。


  新能源得到高效利用,棄電率控製在合理水平。2021年,全國有28個省區的風電、太陽能發電利用率在95%以上。新能源棄電率2.7%,比“十三五”初期下降13個百分點。


  (二)存在問題


  係統調節能力難以適應更大規模新能源發展需要。“十三五”期間,新能源裝機占比從11.3%提升至24.3%,提升了13個百分點;而抽水蓄能、調峰氣電等傳統調節電源占比一直維持在6%左右。比較而言,歐美等國靈活電源比重較高,美國、西班牙靈活電源占比分別為49%、34%,靈活調節電源分別是新能源的8.5倍和1.5倍。


  新能源配儲能政策存在諸多問題。一是地方出台“一刀切”強配儲能政策,已建項目利用率不高,僅為26%;二是儲能成本全部由新能源企業承擔,影響經濟效益;三是電化學儲能安全問題頻發,設備性能有待提高,安全管理有待加強;四是儲能技術標準和規範體係有待完善。


  輔助服務補償力度小、補償機製不合理。一是輔助服務補償費用偏低,現階段我國輔助服務補償費用僅占上網電費總額的1.5%,低於美國PJM市場的2.5%、英國的8%;二是輔助服務參與主體不全,尚未對虛擬電廠等新興服務品種進行整體規劃;三是成本向用戶側疏導不暢,輔助服務費用主要由發電企業分攤,無法將成本壓力傳導到用戶。


  提升係統調節能力的電價機製尚未形成。一是抽水蓄能的電價疏導需盡快出台實施細則,明確資本金核定、容量電費分攤等問題;二是尚未形成促進新型儲能發展的價格機製,電網側替代性儲能電價政策尚處於研究探索階段;三是負荷側資源主動參與調節積極性不高,通過價格信號調動需求側資源的機製還未形成。


  二、調節能力需求及調節措施適用場景


  (一)調節能力需求


  未來電力係統調節能力需求逐步攀升,並呈現不同時空尺度特性。“十四五”時期,新能源占比逐漸提高,煤電逐步向基礎保障性和係統調節性電源轉型。根據《“十四五”現代能源體係規劃》,2025年靈活調節電源占比達到24%左右。


  遠期看,構建新型電力係統,新能源成為主體電源之後,其季節性出力特性受天氣影響大,對調節能力的需求將更大,特別是對小時級以上的調節需求將更加突出。需要挖掘源網荷儲各環節的能力,要利用好可中斷負荷、虛擬電廠、跨省跨區交易等調節手段,推進電動汽車、遠期的長周期新型儲能、氫儲能的利用。


  (二)調節電源特性


  係統調節電源主要包括煤電靈活性改造、調峰氣電、有調節能力的水電、抽水蓄能和電化學儲能等,未來還將包括壓縮空氣儲能、氫儲能和合成燃料儲能等。不同調節電源在性能、成本和配置要求等方麵存在差異,需要綜合考慮各類調節電源特點和應用場景需求,因地製宜合理配置。


  (三)適用場景


  針對新能源大規模發展帶來的超短期、短期調節需求,為提高新能源頻率響應特性和短期調節能力,在集中式新能源場站配置一定比例儲能,主要選擇能夠快速響應新能源波動的電化學儲能。


  針對新能源更大規模發展帶來的日內、周調節需求,應通過抽水蓄能電站、靈活煤電、調節水電以及未來布局氫能等措施,進一步提升係統調節能力。


  三、調節能力提升路徑


  (一)電源側提升路徑


  一是持續推進煤電靈活性改造製造,提升煤電支撐保障能力。煤電靈活性改造技術成熟、綜合能效高,煤電深度調峰運行煤耗升高,但考慮增加新能源消納後的綜合供電煤耗顯著下降,對於我國國情而言,煤電靈活性改造是提高係統調節能力的現實選擇。


  二是加快抽水蓄能電站建設及改造。推動已開工的項目盡快投產運行,盡早發揮作用;因地製宜,建設中小型抽水蓄能電站;對具備條件的水電站進行抽水蓄能改造。


  三是發揮流域水電集群效益。通過聯合調度,利用好梯級電站水能資源,形成梯級電站大型儲能項目,實現水電與新能源多能互補運行。


  四是因地製宜發展天然氣調峰電站。建設調峰氣電,同時鼓勵熱電聯產氣電開展靈活性改造,進一步提升調節能力。


  五是引導新能源積極主動參與係統調節。綜合考慮技術經濟性,合理確定新能源利用率目標;利用好其自身調節能力,多途徑提升新能源並網友好性。


  (二)電網側提升路徑


  一是規劃建設跨省跨區輸電通道,提升資源大範圍優化配置能力。預計2025年,“西電東送”能力達到3.6億千瓦以上。


  二是加強送受端省份對接協作,優化運行方式,發揮大電網互聯綜合效益。充分利用鄰近省區調節能力,提升地區整體的新能源消納水平;建立送受端地區協作機製,最大程度發揮遠距離大規模送電的效率效益。


  三是加快配電網改造和智能化升級。滿足分布式電源、電動汽車充電設施、新型儲能、數據中心等多元化負荷的靈活接入,推進新能源就地開發、就近消納。


  四是優化調度運行機製,共享儲能資源。基於“低碳、高效、經濟”的原則,構建多層次智能電力係統調度體係,電網統一調度“共享儲能”,實現儲能在不同場站間共享使用。


  (三)負荷側提升路徑


  一是挖掘需求側響應能力。著力提升大工業高載能負荷靈活性,引導用戶優化用電負荷,增強電網應急調節能力。這對緩解電力供需矛盾,保障係統安全運行也具有重要意義。


  二是引導電動汽車有序充放電。利用現代信息技術和價格手段,推動電動汽車參與電力係統調節。


  三是發展多元靈活性負荷。因地製宜發展電供暖、電製氫、電轉氣等多元負荷,在新能源富集地區,鼓勵熱泵供熱、電製氫、電製甲烷等靈活用電負荷,主動參與係統運行,減少係統峰穀差,從而提升新能源消納能力。


  (四)新型儲能提升路徑


  一是根據係統需要,多元化推進儲能技術研發與應用;二是優化儲能布局場景,合理選擇儲能技術類型;三是積極探索新的商業模式,推動獨立儲能發揮調節作用。


  (五)政策機製提升路徑


  一是健全電力輔助服務市場機製。適當增加爬坡類、係統慣性等交易品種,滿足係統不同時段的靈活需求;完善輔助服務補償機製,加大補償力度,有效引導企業提升係統調節能力。


  二是探索建立容量成本回收機製。隨著市場化深入,應盡早布局謀劃建設容量市場,探索適應我國資源稟賦和市場化改革的容量市場機製。


  三是完善新能源﹢儲能配置政策。科學確定新能源配置儲能的合理比例,優化儲能布局,推廣共享儲能,有效提升儲能設施的利用率。


  四、有關建議


  一是強化規劃引領,統籌推進新能源發展與係統調節能力建設。因地製宜,科學製定各地區新能源合理利用率目標;規範新能源項目開發機製,促進新能源資源配置與調節能力、成本控製相結合;建立新能源開發與配套電網建設協調推進機製,確保新能源能建盡建、能並盡並、能發盡發,促進大範圍資源優化配置。


  二是完善電力輔助服務市場機製,合理分攤疏導係統性成本。加大有償調峰補償力度,根據煤電在係統中的作用,係統推進煤電靈活性改造、製造;盡快明確可中斷負荷、虛擬電廠等輔助服務市場主體地位和準入條件;構建成本疏導機製,豐富交易品種,不斷完善輔助服務市場建設。


  三是持續推進電價改革,充分釋放各類資源調節潛力。探索建立容量成本回收機製,合理體現容量價值;完善需求側電價政策,激發需求側資源參與係統調節的潛力;出台並完善麵向新型儲能的電價政策及市場化機製。


  四是打破省間壁壘,構建多層次協同、基礎功能健全的電力市場體係。規範統一市場交易規則,破除電力交易地域界限,提高大範圍資源配置效率;加快建設適應新能源消納的電力現貨市場;建立健全適應多元主體參與的體製機製。


  五是加強技術攻關,保障電力供應安全。優化煤電靈活性改造技術路線,確保機組安全經濟運行;完善儲能各環節技術標準,規範產業鏈管理,推動各類儲能技術應用和試點示範;加快關鍵技術突破創新,解決技術“卡脖子”問題。


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