如何通過“兩化協同”促進新型電力系統建設

黨的二十大報告提出“加快規劃建設新型能源體系”，為新時代能源電力發展提供了根本遵循。2023年全國兩會期間，多位代表委員就“新型電力系統”“數字化綠色化轉型”提出議案提案，為能源電力低碳轉型建言獻策。

近年來，南方電網綠色轉型和電力市場建設持續深化。截至2022年底，南方電網清潔能源裝機容量達2.25億千瓦，占裝機總量的57.9%。粵港澳大灣區清潔能源裝機占比達65%，清潔能源電量占比59%，成為清潔能源消納比重最高的世界級灣區電網。2022年，南方電網區域完成市場交易電量共8536.3億千瓦時，占全社會用電量的比重近六成。

在融入和服務粵港澳大灣區發展和服務南方五省區發展的同時，高比例新能源并網后，如何保障電力可靠供應和電力系統經濟運行是電網的一項重要命題。記者采訪了南方電網公司戰略規劃部相關負責人和電力調度、政策規劃、數字化技術研究等領域的多位專家，探討南方電網公司如何通過數字化綠色化“兩化協同”，促進新型電力系統建設。

新特征帶來新挑戰

南方電網公司戰略規劃部副總經理陳旭介紹，新型電力系統的顯著特點是“雙高”“雙低”和“雙波動”，即高比例新能源接入與高比例電力電子設備應用、低可控性與低轉動慣量，從需求側波動變為供給側與需求側均具有波動性。這些特點將對電力可靠供應和電力系統經濟運行帶來挑戰。

南方電網能源發展研究院電力規劃中心主任黃豫介紹，相比火電、水電等常規能源，風、光等新能源具有隨機性、間歇性等特點，有效出力較低，在極端天氣下可能出現長時間停擺的情況。同時，新能源發電設備抗擾性低、支撐性弱，在新能源大規模并網、常規能源機組占比逐步下降的情況下，電力系統的轉動慣量和無功電壓支撐能力將會降低。若發生事故，電網頻率和電壓將會大幅波動，對電力系統安全穩定造成威脅。

此外，傳統電力系統的波動主要在負荷側，電源隨負荷變化。在新型電力系統中，分布式新能源和電動汽車等新型負荷快速增長，源荷兩端的波動性均顯著增大，這也一定程度上加大了調度難度。

南方電網電力調度控制中心水電及新能源處經理王皓懷認為，站在實現碳中和的角度看，在新能源逐步成為主力能源的過程中，電力電量在時空上的平衡難度將顯著增大。他解釋道，同樣1億千瓦的裝機規模，新能源的發電量只能達到常規電源的三分之一到五分之一，這意味著新能源需以更大的裝機總量、更多的主體數量來實現對現有電源的替代，調度運行的難度會顯著增加。同時，新能源日前發電預測準確率約為60%—70%（基于實際功率作為預測基數）。在此條件下，如何實現發電資源和用電需求的全維度精確匹配，是新型電力系統建設過程中對調度的挑戰。

為保障電力穩定可靠供應，新型電力系統也需要較高的建設和運營成本。黃豫介紹，新能源的利用小時數較低，為滿足負荷需求，電力系統需配置負荷需求數倍的新能源裝機，這在一定程度上會推高系統冗余度。同時，新型電力系統需要配置大規模儲能、靈活調節電源、支撐性保障電源等以應對新能源隨機性、波動性、間歇性的影響，推高投資建設成本。

數字化綠色化協同

自2021年4月《數字電網推動構建以新能源為主體的新型電力系統白皮書》發布以來，南方電網持續推動清潔能源裝機規模快速增長。2023年，南方電網供電區域規劃新增裝機5758萬千瓦，其中清潔能源約3973萬千瓦，占比69%。

南方區域的資源稟賦和能源供需形勢，對新型電力系統建設提出了更高的要求。陳旭介紹，南方區域能源供需逆向分布特征明顯，西部資源較為富集，東部地區負荷集中，總體屬于能源受入地區。

在“雙碳”目標下，確保能源電力安全是建設新型電力系統的基本前提，滿足經濟社會高質量發展所需的電力是首要目標。陳旭表示，數字化和綠色化是南方電網建設新型電力系統的重要方向。

在發電側，“綠色”體現為形成新的能源供給主體。在此背景下，電力系統將出現多能協同互補、源網荷儲互動等新的形態特征，電網作為樞紐平臺，這些轉變需要在數字化的基礎上實現。

數字電網為關鍵載體

陳旭介紹，數字電網是支撐新型電力系統的關鍵載體，建設數字電網是當下及未來南方電網公司建設新型電力系統的一項重要任務。

王皓懷認為，在源荷主體數量激增、電力電量平衡難度增大的趨勢下，數字電網可以通過云邊融合、數字賦能等智能傳感器等設備監測、采集、上傳各端數據并通過云計算的手段，實現發電側“可觀、可測、可控”，電網側對監控海量主體完成智能優化調控，用電側聚合可調節資源并參與源網荷電網互動。

南方電網數字電網集團綠色能源團隊負責人馬溪原認為，以數字電網推動構建新型電力系統，需關注如何建設數字化系統以及當前要解決哪些技術挑戰。

馬溪原提出，數字電網要實現打通源網荷儲各環節信息，首先要提高海量數據廣泛采集和萬物互聯的能力。同時，電力系統需快速適應分布式源荷資源快速增長的新變化，提升邊緣側和端側的快速接入能力和計算控制能力。他解釋道，在傳統電力系統中，調度控制系統需要處理的一個省的同步發電機組數量普遍在千臺以下，現有的調度自動化系統（OCS系統）是可以應對的。但隨著分布式資源快速增長，海量資源同時接入OCS系統一起調控是不現實的，這就需要在邊緣側建立具有就地感知能力和邊緣計算能力的裝置實現就地平衡和自治，降低對云側的消耗。

針對新型電力系統“雙高”“雙低”和“雙波動”的特征，王皓懷認為，高精度、實用化的功率預測是保障電力穩定供應的關鍵措施之一。

馬溪原介紹，南方區域的新能源場站均配置了預測系統，可提前預判場站出力情況。目前我國對新能源預測準確率的標準：短期預測為80%、超短期預測為85%。為適應新能源高占比的電力系統可靠供電的需求，他認為，需要通過數字化手段不斷提高新能源的預測精度。目前南方電網數字電網集團研發了“夸父”系列新能源高精度功率預測產品，預測準確率比國家標準及南網企標要求的準確率高出7%—8%。

為適應新能源的高度隨機性和波動性，馬溪原提出，電力系統要實現實時在線的分析方式。他解釋道，不同于火電等常規能源，新能源的模型復雜多樣，原有采用豐大、豐小、枯大、枯小等典型運行方式進行仿真計算的方式無法涵蓋系統可能出現的全部工況。他認為，目前電網迫切需要利用數據驅動和人工智能的手段，從電網數據采集與監控系統（SCADA）中抽取任一時間斷面數據形成數字仿真鏡像，實時、并行地開展海量工況的潮流計算和時域仿真，并為AI模型開展系統分析提供樣本數據，從而提前預判系統可能出現的安全風險，提高系統的安全穩定水平。

優化市場機制

近年來，我國電力市場交易規模進一步擴大。以南方區域為例，2022年南方電網區域完成市場交易電量共8536.3億千瓦時，同比增長27.4%，占全社會用電量的比重為58.3%。2022年7月，南方區域電力市場啟動試運行，全國統一電力市場體系率先在南方區域落地。

在能源安全保供、綠色低碳轉型和電力市場化改革的背景下，業界認為要推動建立適應新型電力系統的電力市場體系。

王皓懷提出，隨著新能源占比逐步提升，未來傳統能源和新能源發電都將進入市場交易，交易主體也將擴大至中小工商業電力用戶、儲能和虛擬電廠等新型主體，當前的電力交易方式可能被重塑，多元化的市場格局將形成。他強調，如何在保障能源供應安全的前提下，設計符合各類電源參與市場的價格機制，實現電力系統內各方利益平衡，是電力市場建設需考慮的問題。

南方電網能源發展研究院能源戰略與政策研究所所長陳政認為，要著力構建有效市場，通過深化機制改革充分發揮市場在資源配置中的決定性作用。

陳政提出，在電力市場化改革的背景下，要完善電源投資激勵機制，確保中長期電力安全穩定供應。他解釋道，取消燃煤發電標桿上網電價機制意味著計劃定價模式下的電源投資激勵機制已失效，適應市場化改革的供給保障機制亟需建立完善。他建議，應結合不同的電源類型，采用政府授權合約、容量補償等方式，或通過建設容量市場，給投資主體提供較為穩定的收益預期，以有效激勵新增電源投資，保障中長期電力供應安全。

在建設新型電力系統的背景下，傳統電源將逐步由主力電源轉變為調節電源，其主要依靠發電量獲取收益的模式將難以為繼。他認為，電力市場應積極穩妥推進現貨、輔助服務等市場建設，通過市場化的方式發現調節資源的價值，挖掘系統的調節潛力，實現各類發電資源的利益共享和協同運營。

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