我國建成全球規(guī)模最大的清潔發(fā)電體系——
新型電力系統(tǒng)建設按下“加速鍵”
一條銀線,跨越東西,千里送電。
7月29日,甘肅至浙江特高壓直流工程開工,線路全長2370公里,每年可輸送電量超360億千瓦時,其中一半以上為新能源。
這是一條兩省互利雙贏的電力“高速路”:對甘肅而言,大規(guī)模新能源消納有了更多出路——目前甘肅新能源發(fā)電裝機規(guī)模超過5700萬千瓦,工程投運后將匯集新能源電源1120萬千瓦;對浙江而言,大電網穩(wěn)定運行有了更強保障——浙江約1/3的用電為外來電,工程投運后將使全省外來電接納能力提升約20%。
我國95%左右的非化石能源主要通過轉化為電能加以利用。近日,《中共中央國務院關于加快經濟社會發(fā)展全面綠色轉型的意見》提出,“加快構建新型電力系統(tǒng)”“加強清潔能源基地、調節(jié)性資源和輸電通道在規(guī)模能力、空間布局、建設節(jié)奏等方面的銜接協(xié)同”。
構建清潔低碳、安全充裕、經濟高效、供需協(xié)同、靈活智能的新型電力系統(tǒng)進展如何?記者進行了采訪。
加大非化石能源開發(fā)力度,推進煤電綠色低碳化升級
瀾滄江中下游,江水奔騰,穿谷而過,景洪、糯扎渡、小灣等10余座水電站將蓄積的巨大水能轉化為電能。在華能瀾滄江水風光多能互補一體化清潔能源基地,兩岸“光伏?!本d延、“大風車”矗立,攜手保障迎峰度夏電力供應。
在這個基地,“我們借助跨流域梯級電站調度控制系統(tǒng),確保50多臺水電機組多發(fā)滿發(fā),同時加快建設風電和光伏項目。6月1日至8月12日,發(fā)電量超300億千瓦時,相當于約1000萬戶家庭一年的用電量?!敝袊A能水電領域首席專家李紅剛介紹。
新型電力系統(tǒng)中,非化石能源發(fā)電將逐步轉變?yōu)橹黧w,核、水、風、光等多種清潔能源協(xié)同互補發(fā)展,構建多元綠色低碳電源供應結構。我國已建成全球規(guī)模最大的電力供應系統(tǒng)和清潔發(fā)電體系,對全球非化石能源消費增長的貢獻度超過40%。
保供“穩(wěn)”的基礎夯實。截至2023年底,全國全口徑發(fā)電裝機容量29.2億千瓦。全國人均生活用電量從2013年的約500千瓦時,增長到2023年的接近1000千瓦時。
發(fā)展“綠”的成色更足。2013年至2023年,我國風電裝機規(guī)模增長近5倍,光伏發(fā)電裝機規(guī)模增長30多倍。截至今年上半年,風電、光伏發(fā)電合計裝機已超過煤電裝機。
“能源供給既要安全可靠,也要清潔低碳,還要成本合理,破解這個難題,根本上要靠新能源高質量發(fā)展?!眹夷茉淳钟嘘P負責人介紹,我國新能源發(fā)電已實現平價上網。部分資源條件較好地區(qū),風電、光伏發(fā)電平均度電成本已降至0.3元以下,未來還將繼續(xù)下降。
由于新能源發(fā)電具有間歇性、隨機性、波動性等特點,因此需要與煤電等常規(guī)電源打好配合。2023年,煤電裝機比重雖然不足四成,但發(fā)電量占比接近六成,還是電力安全保障的“壓艙石”。
陜西榆林市,國家能源集團錦界電廠65米高的平臺上,汽輪發(fā)電機組有序運行?!斑@是我國首臺高位布置發(fā)電機組,可有效縮短高溫高壓管道長度,提升熱效率?!眹苠\界公司總經理陳兵介紹,電廠還應用了碳捕集利用與封存技術,將燃煤發(fā)電產生的二氧化碳用于油田驅油、化工廠制備小蘇打等,高峰期每天可外運二氧化碳375噸。
近年來,我國加快現役煤電機組節(jié)能降碳改造、靈活性改造、供熱改造“三改聯(lián)動”。截至2023年底,95%以上煤電機組實現了超低排放。2023年6000千瓦及以上火電供電標準煤耗302克/千瓦時,10年來累計下降近20克/千瓦時;全國單位火電發(fā)電量煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放量較2014年下降均超九成。
“碳捕集利用與封存是實現大規(guī)?;茉戳闩欧爬玫闹饕夹g之一?!敝袊こ淘涸菏織钣缕秸J為,應全力攻克這項技術面臨的成本高、基礎設施建設滯后等難題,同時加快布局一些未來技術,實現二氧化碳的低能耗捕集,讓煤電綠色低碳化升級步伐進一步加快。
推進輸電通道和儲能建設,提升電網運行效率
電網,連接電力生產與消費的“橋梁”。長期以來,我國跨省區(qū)輸電通道主要輸送傳統(tǒng)電力,新能源占比較低。但隨著“沙戈荒”大型風電光伏基地有序建設,新能源外送消納需求持續(xù)增加。如何讓電力發(fā)得出、供得穩(wěn)?
——打通主網“大動脈”,助力新能源消納。
四川甘孜藏族自治州二郎山上,一座座“8條腿”的門型輸電鐵塔延向遠處。這里是川渝特高壓輸電工程施工現場,近90米高的鐵塔上,工作人員緩緩挪動到橫擔兩端,準備完成最后的鐵塔組立工序。
工程建成后,可將西南地區(qū)電網主網架的電壓等級從500千伏提升到1000千伏,預計每年輸送清潔電能超350億千瓦時,既滿足川西地區(qū)清潔能源高效送出需求,也提高成渝地區(qū)供電保障能力。
眼下,張北—勝利1000千伏特高壓交流工程建設進入加速期,每年可從內蒙古錫林郭勒盟、河北張家口能源基地向京津冀魯蘇等地輸送超過700億千瓦時的電能;昆柳龍?zhí)馗邏憾喽嘶旌现绷鞴こ谭€(wěn)定運行,將烏東德水電站的源源綠電送往粵港澳大灣區(qū)……截至2023年底,我國共建成39項特高壓輸電工程,西電東送能力超過3億千瓦,支撐了東中部地區(qū)約1/5的用電需求。
——建強配網“毛細血管”,提升供電可靠性。
配網是連接電網主網和用戶的“毛細血管”,關系到“最后一公里”用電問題。
廣東茂名市根子鎮(zhèn),采鮮園果蔬專業(yè)合作社廠房內,經過預冷的龍眼陸續(xù)出庫,發(fā)往全國各地。今年4月,為解決配網過載、低電壓等問題,南方電網根子供電所完成全鎮(zhèn)配電網改造,戶均供電容量是原來的2倍?!斑^去只能開一臺冷庫,電網升級后又添置了一臺,能將更多新鮮水果送到客人手中。”社長林常珍說。
安徽黃山市深渡鎮(zhèn),新安江水清岸綠,民宿、農家樂等悄然興起。依托自主開發(fā)的微電網協(xié)同管理平臺,國網黃山供電公司能夠實時監(jiān)測電網運行,一旦發(fā)生故障,自動切換為分布式光伏和儲能供電,整個過程僅需3至5毫秒。
這些年,我國加快推動一批配電網建設改造任務,智能配用電、微電網、分布式供能技術應用規(guī)模不斷擴大,供電可靠性持續(xù)提升。2023年全國供電系統(tǒng)用戶平均供電可靠率為99.911%。
——發(fā)展電網“穩(wěn)定器”,增強系統(tǒng)調節(jié)能力。
針對發(fā)電不穩(wěn)定的新能源,需要儲能等來擔當“穩(wěn)定器”,平衡電網供需。
“現在風電大發(fā)、消納緊張,請立即開啟2臺機組抽水運行。”8月12日6時55分,接到華北網調調度電話指令,國網新源河北豐寧抽水蓄能電站中控室隨即展開操作:7時02分,6號機組抽水并網,8分鐘后2號機組抽水并網;7時15分至8時45分,逐步開啟另外4臺機組抽水,助力新能源消納。
抽水蓄能之外,具有布局靈活、建設周期短等優(yōu)勢的新型儲能也在迅速發(fā)展。在湖北,利用廢棄鹽穴作為儲氣庫,壓縮空氣儲能電站單次儲存電量,可供一座中小城市連續(xù)用電5小時;在廣西,百兆瓦時級鈉離子電池儲能電站一期項目投運……截至6月底,全國建成投運的新型儲能項目累計裝機規(guī)模達4444萬千瓦/9906萬千瓦時,較2023年底增長超40%。
——升級運維“黑科技”,提升電網運行效率。
調度是電力系統(tǒng)運行的“指揮中樞”。南方電網電力調度控制中心大屏上,風機風速、光伏板實際功率等信息實時變動,人工智能“大腦”高效運轉,預測上萬個風光發(fā)電單元在未來數小時的發(fā)電量,并向千里之外的電站發(fā)出一項項指令,保障電網供需實時平衡。目前,南方電網風電、光伏短期預測準確率分別達到85%、91%。
為了提升電網運維效率,還有不少巡檢機器人“入職”電網,大顯身手。
北京首都功能核心區(qū)的地下電力隧道內,一只搭載視頻、紅外成像等設備的四足“機器狗”正對電纜進行巡檢監(jiān)測。國網北京市電力公司設備部輸電處處長譚磊告訴記者,這只“機器狗”配備了可360度旋轉的機械臂,每30分鐘就能全方位巡檢約1公里的電纜設備。預計今年年內,首都功能核心區(qū)、城市副中心等5處區(qū)域都將實現電纜隧道數字化無人巡檢。
深入實施電能替代,挖掘需求側響應活力和節(jié)能潛力
加快構建新型電力系統(tǒng),離不開終端能源消費的轉型升級。當前,我國終端用能領域電氣化水平逐步提升,電力消費新模式不斷涌現。
——深入實施電能替代,形成綠色生產生活方式。
四川成都市成佳鎮(zhèn),嘉竹綠茶加工廠的工人們正對烘焙好的成品茶進行分級分揀。前兩年,當地供電公司幫助工廠完成了生產“天然氣改電”,75%的生產流程實現電氣化。
“天然氣生產線需要提前半小時啟動,焙茶溫度在10至20攝氏度浮動;電氣化生產線啟動僅需一兩分鐘,溫控能精確到1至2攝氏度,產品質量更有保障?!惫S經理李艷給記者算了筆賬,改造后,每公斤茶葉能耗成本下降1至2元,一年可降本80萬至100萬元。
聚焦工業(yè)、建筑、交通等重點領域,我國深入推動用能電氣化。2023年,我國完成替代電量約1900億千瓦時,帶動電能占終端能源消費比重提升至約28%,已處于國際前列。
——激發(fā)需求側響應活力,保障電力供需協(xié)同。
“計劃今天12時至13時開展負荷調整,請?zhí)崆白龊脺蕚??!?月6日11時50分,一天的用電負荷高峰即將到來,深圳虛擬電廠管理中心工作人員歐鳴宇向全市24家虛擬電廠發(fā)出指令。短短10分鐘,電網降低負荷20萬千瓦,相當于20萬多戶居民家庭的用電負荷。
“接收指令后,我們降低了部分充電樁的運行功率,充電時長不會受太大影響,而且充電服務費每度電會減少一兩毛錢,引導車主錯峰充電?!毙〗勰茉措娏灰赘呒墝<抑祚凑f,通過參與輔助調峰服務,企業(yè)和充電場站也可獲得一定補貼。
截至6月底,深圳虛擬電廠管理中心接入充電樁、空調、分布式光伏等負荷資源容量275萬千瓦,接入資源設備總數5.5萬個。今年上半年,已開展電力調峰響應31次,助力緩解全市負荷高峰壓力。
中國電力企業(yè)聯(lián)合會有關負責人建議,接下來還需按照“誰承擔誰受益”的原則,拓寬資金渠道,形成合理的需求響應市場化補償機制。同時,進一步完善電價體系,激發(fā)用戶錯峰用電的積極性。
——推廣能源托管等服務,推動全社會節(jié)能提效。
根據辦公室人數,空調自動輸出相應冷氣量;長時間無人,空調則調高溫度,保持恒溫恒濕。來到廣東珠海橫琴華策國際大廈,房門上方的白色小盒子引起記者注意。
“這是紅外人體感應裝置,可自動感應人數,房間內還布置了濕度、二氧化碳濃度等感應設備。”國電投琴澳智慧能源(廣東)有限公司總經理胡博智介紹,公司運用智能物聯(lián)感知、人工智能算法等技術,對大廈進行節(jié)能改造,每年可減少電量使用超23萬千瓦時,節(jié)能率達到30%。
在迎峰度夏用電負荷緊張時段,還有一些地方倡議通過夜間電子顯示裝置廣告保持熄滅、城市路燈減半開啟、家庭“設置溫度27攝氏度空調+小功率電扇加快循環(huán)”等方式,挖掘節(jié)約用電潛力?!霸谔K州,中心城區(qū)功能照明路燈超過10萬盞,假設在個別車流量較少時段減半開啟,預計每小時節(jié)約的電量可滿足超1600戶家庭一小時的用電需求?!眹W蘇州供電公司市場營銷部主任呂斌介紹。
“新型電力系統(tǒng)建設時間跨度長、涵蓋領域廣、涉及方面多,各發(fā)展階段側重點不同,需統(tǒng)籌推進實施?!眹夷茉淳蛛娏λ鞠嚓P負責人表示,下一步將研究完善配套支持措施,鼓勵多元主體參與項目投資建設,激發(fā)全社會對于新型電力系統(tǒng)建設的參與意識和支持力度。(丁怡婷)