新能源消纳是什么意思?新能源消纳有哪些挑战?

时间:2021年05月13日 9:45:22 点击次数:20112来源:原创

新能源消纳意思是把清洁能源发出来的电用完,完全消纳就是发多少用多少,可以用储能移动终端用的具体时间,那么我国目前实现新能源消纳存在哪些挑战?

新能源消纳

目前,全国6个省(区)新能源装机占比超过30%,7个电网新能源发电量占比超过20%,局部地区已经形成了高比例新能源电力系统。受风/光资源、土地资源等因素影响,当前新能源占比高的省(区)的装机仍将进一步发展。“十四五”期间,高比例新能源电力系统将从局部地区向全国扩展,且比例进一步提升。未来新能源消纳将面临诸多挑战。

(一)高比例新能源加大电力系统电力平衡难度

新能源随机波动性强,高比例新能源并网将导致发电波动大幅增加,2019年国家电网有限公司经营范围内新能源日最大功率波动已超过1亿千瓦,山东、山西、宁夏、新疆等地区日最大功率波动已超过1000万千瓦。在电源跟随负荷变化调节的运行要求下,其他常规电源必须跟随新能源波动调节。然而,我国电源结构以火电为主,可随新能源波动灵活调节的电源较少,未来高比例新能源并网将导致电力平衡非常困难。

(二)高比例新能源并网导致电网安全稳定运行风险剧增

新能源发电具有弱支撑性和低抗扰性,随着新能源大规模接入,常规电源被大量替代,系统转动惯量和调频、调压能力持续降低,电网发生大范围、宽频带、连锁性故障的风险持续累积。同时新能源机组有功调节能力不足,导致系统频率控制能力不断下降,故障冲击下,电网频率跌落速度更快、幅度更大。新能源集中接入地区短路电流水平普遍较低,故障冲击下电压波动大,易引发新能源连锁脱网事故。此外,大量分布式新能源接入配电网可能引起系统功率失衡、线路过载、节点电压超限等问题,对供电可靠性带来极大挑战。

(三)新能源发电单元与可控负荷信息感知能力不足,难以支撑精细化调控

新能源发电单元总量远超常规水电、火电机组,全国目前有超过6000座大型新能源电站和几百万个低压接入的分布式发电系统,未来新能源发电单元数量将达到数千万,气象环境、运行控制等各类信号数十亿个。新能源发电设备运行状态感知能力弱,运行管理极其复杂,现有信息化手段不能充分满足新能源功率预测与控制、可控负荷与新能源互动等需要。

(四)高比例新能源对电力市场机制建设提出新的要求

随着我国电力市场建设逐步深入,多地区开展了基于中长期电量交易的发电权置换、大用户交易等新能源市场化交易品种。但受风光资源特性影响,高比例新能源波动需通过实时电力平衡进行消纳,实时市场中新能源低边际成本降低了市场出清价格,影响靠电量市场收益的常规电源获益,长期造成发电资源充裕性不足,对容量市场设计提出新的需求。如何建立一套适合我国国情且满足高比例新能源消纳的电力市场交易机制面临挑战。

相关措施与建议

新能源消纳涉及电力系统发、输、配、用多个环节,与发展方式、技术进步、市场机制以及政策措施等密切相关,实现新能源高效消纳,既要远期规划,又要有运行优化,既要技术驱动,也需要政策引导和市场机制配合。

(一)加强新能源与灵活调节电源统筹规划

一方面考虑新能源资源的差异性,进一步开展全国风能、太阳能等新能源资源勘查和评估,确保资源的精准、高效利用;充分利用风、光资源自身互补性,在全国范围广域优化布局新能源,制定各区年度新增建设规模、装机布局和开发时序。另一方面加强新能源开发与灵活调节电源的协调规划。考虑新能源发电波动性,在发展新能源的同时,优化电化学储能、抽水蓄能、燃气电站等灵活电源规划,支撑新能源消纳能力持续提升。

(二)提升新能源并网调度运行管理水平,实现新能源高效消纳

借助人工智能、大数据等新技术,提升电网对海量新能源发电设备的运行管理能力,提升新能源基础数据质量和预测建模的智能化水平,建立高精度、高可信度的新能源功率预测系统,为高比例新能源并网优化运行奠定坚实基础;从源、网、荷、储、市场交易等多方面发力,不断挖掘电力系统运行灵活性,提升适应新能源随机波动性的调度运行水平和风险防御能力,支撑高比例新能源高效消纳。加快推进新能源并网技术标准升级,加强新能源并网性能的检测认证和在线评估,提升高比例新能源安全运行水平。

(三)发挥市场配置资源的作用,促进新能源消纳

考虑中长期市场、现货市场、辅助服务市场与容量市场,完善高比例新能源消纳的市场机制,加快推进适应波动性新能源消纳的市场体系建设,发挥市场在更大范围内优化配置资源的作用。建立适应高比例新能源的消纳考核机制,核算不同地区新能源发电技术经济性,以全社会效益最大为目标,分省(区)设置合理的新能源利用率考核指标。

(四)加强科研攻关,引领新能源高质量发展

加快太阳能发电、海上风电等基础设施及相关测试平台建设,提升新能源发电对系统运行的主动支撑和并网友好性能,促进新能源发电设备性能升级,使新能源成为优质电源。建立大规模新能源集群多场站、跨时空尺度协调仿真平台,攻关高比例新能源并网的电力系统安全稳定运行技术瓶颈,提出能源转型中新能源与电网安全运行协调发展技术解决方案,引领新能源高质量发展。

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