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《关于加强电网调峰储能和智能化调度能力建设的指导意见》解读及相关建议
发布时间:2024-04-16 作者:王箫音 梁小翠 徐晨赫 信息来源:国新基金 字体:

近日,国家发展改革委、国家能源局印发《关于加强电网调峰储能和智能化调度能力建设的指导意见》(以下简称《指导意见》),对加强电力系统调节能力建设各项重点任务作出系统部署。本文参阅了多家机构研究成果及专家观点,对《指导意见》进行解读,对其中强调建设的电网调峰、储能、智能化调度三个重点领域进行分析,并提出相关建议。

一、《指导意见》出台背景和目标

(一)背景和意义

2024年1月,国家发展改革委、国家能源局印发《关于加强电网调峰储能和智能化调度能力建设的指导意见》(以下简称《指导意见》),对加强电力系统调节能力建设各项重点任务作出系统部署。《指导意见》明确,电网调峰、储能和智能化调度能力建设是提升电力系统调节能力的主要举措,是推动新能源大规模高比例发展的关键支撑,是构建新型电力系统的重要内容。

党中央、国务院高度重视新型能源体系和新型电力系统建设工作。2021年3月,习近平总书记在中央财经委员会第九次会议上作出构建新型电力系统的重要指示,党的二十大报告强调要加快规划建设新型能源体系,为新时代能源电力高质量发展提供根本遵循。2023年6月,国家能源局组织发布《新型电力系统发展蓝皮书》,制定新型电力系统“三步走”发展路径。近年来,国家发展改革委、国家能源局积极推动煤电灵活性改造、抽水蓄能、新型储能等电力系统调节能力建设,加强智能电网建设,有力支撑了电力系统安全稳定运行和新能源高质量发展。

为贯彻落实党中央、国务院决策部署,国家发展改革委、国家能源局制定印发了《指导意见》,统筹优化布局建设和用好各类型调节资源,推动形成与新能源发展相适应的电力系统调节能力,对于支撑建设新型电力系统、促进能源清洁低碳转型和确保能源电力安全稳定供应具有重要意义。

(二)主要目标

《指导意见》提出了到2027年的一系列发展目标:电力系统调节能力显著提升,抽水蓄能电站投运规模达到8000万千瓦以上,需求侧响应能力达到最大负荷的5%以上,保障新型储能市场化发展的政策体系基本建成,适应新型电力系统的智能化调度体系逐步形成,支撑全国新能源发电量占比达到20%以上、新能源利用率保持在合理水平,保障电力供需平衡和系统安全稳定运行。


二、《指导意见》重点解读

受全球能源转型与我国“双碳”目标推动,近年来,我国风电、光伏发展迅猛,2020~2022年新增装机连续3年突破1亿千瓦,2023年创新高突破2亿千瓦,这对电力系统调节能力提出更高要求。目前,电力系统调节能力尚难以完全适应新能源发展需要,导致电力运行高峰时段顶峰能力不足与低谷时段消纳问题并存,成为影响电力供需平衡、制约新能源高效利用的突出问题。调节能力涉及电力系统的各个层面,《指导意见》以调峰、储能和智能化调度为着力点,强调了这三方面能力的建设,利好相关行业。

(一)加强调峰能力建设

各类调峰资源是满足新型电力系统调节需求的物质基础。《指导意见》强调,要着力提升支撑性电源调峰能力,统筹提升可再生能源调峰能力,大力提升电网优化配置可再生能源能力,挖掘需求侧资源调峰潜力。

《指导意见》聚焦电源侧、电网侧、需求侧调峰能力建设,统筹考虑各类调节能力间的平衡。在电源侧,对煤电调峰、可再生能源调峰、气电调峰和核电调峰作出系统性安排。在电网侧,聚焦电网优化配置能力,要求充分发挥大电网优化资源配置平台作用,强化送受端网架建设,加强区域间、省间联络线建设,探索应用柔性直流输电等新型输电技术,提升可再生能源高比例送出和消纳能力。在需求侧,聚焦发挥各类新业态作用,要求深入挖掘可调节负荷、分布式电源等资源潜力,支持通过负荷聚合商、虚拟电厂等主体聚合形成规模化调节能力,推动实施分钟级、小时级需求响应。

当前,源网荷储一体化、分布式能源、用户侧储能、虚拟电厂等终端多元化新兴市场主体不断出现。新型电力系统平衡模式从传统源荷实时平衡模式,向源网荷储协同互动的非完全源荷间实时平衡模式转变,即大规模储能协同参与后,实现源荷在时间层面上解耦的“源-储-荷”平衡模式。立足分布式能源离负荷近、不需要通过大电网远距离输送的实际情况,必须既重视主网架的建设,提升区域电网灵活柔性互联水平,同时也要注重分布式智能电网的建设,实现新能源供给和消纳的集成耦合,提高自主平衡能力。用户侧储能安装在用户配电系统或负荷端,起到能量时移、削峰填谷、需求响应、电源备用等作用。通过聚合、虚拟电厂模式,将用户侧储能、光伏、风电等分布式能源聚合在一起,由监视控制系统(包括分布式能源管理系统)对风光功率、负荷需求、批发零售电价等进行精确预测,对分布式能源进行远程优化调控,提供负荷时移、需求侧管理、电力平衡、系统灵活性等功能。

(二)推进储能能力建设

各类储能资源是满足新型电力系统调节需求的重要手段。《指导意见》强调,要做好抽水蓄能电站规划建设,推进电源侧新型储能建设,优化电力输、配环节新型储能发展规模和布局,发展用户侧新型储能,推动新型储能技术多元化协调发展。

《指导意见》最大亮点是多次提及新型储能,并将储能的作用与电网调峰、智能化调度并列,这体现了对储能系统在现代电力系统中作用的全面认识和重视,也标志着在推动电力系统转型和发展方面,储能将发挥更加核心的作用。截至2023年年底,我国已建成投运新型储能项目累计装机规模达3139万千瓦/6687万千瓦时,平均储能时长2.1小时。2023年新增装机规模约为2260万千瓦/4870万千瓦时,较2022年年底增长超过260%,近约为“十三五”末装机规模10倍。已投运锂离子电池储能占比为97.4%,铅炭电池储能占比为0.5%,压缩空气储能占比为0.5%,液流电池储能占比为0.4%,其他新型储能技术占比为1.2%。

《指导意见》特别强调要发展用户侧新型储能。围绕大数据中心、5G基站、工业园区等终端用户,依托源网荷储一体化模式合理配置用户侧储能,提升用户供电可靠性和分布式新能源就地消纳能力。探索不间断电源、电动汽车等用户侧储能设施建设,推动电动汽车参与电力系统调节,挖掘用户侧灵活调节能力。中国工程院院士、新能源电力系统全国重点实验室主任、华北电力大学教授刘吉臻认为,用户侧是一个电力“富矿”,“用电侧负荷一旦可平移、可调节、可中断,必然就是电力系统的宝贵资源。”

技术创新是推动新型储能快速、高质量发展的关键,针对各类新型储能技术,《指导意见》强调要结合电力系统不同应用场景需求,选取适宜的储能技术路线,开展关键核心技术装备集成创新和攻关,着力攻克长时储能技术,解决日以上时间尺度的系统调节需求,并探索推动其它类型储能技术协调发展和优化配置,满足能源系统多场景应用需求。当前崭露头角的长持续时间储能(LDES)技术主要有液流电池(如全钒电池、铁-铬电池、锌-溴电池)、压缩空气储能(如绝热压缩空气储能、蓄热式压缩空气储能、等温压缩空气储能、液态空气储能、超临界压缩空气储能等)、重力式储能、超临界二氧化碳储能、地质力储能等新兴技术也在不断取得重大突破。

除LDES外,飞轮、超级电容等短持续时间储能均属快速动作响应型储能系统,在电力系统中如一次调频等需快速动作的应用场合表现突出。在可再生能源领域,超级电容器被用于平衡能源供需间的波动,平抑光伏和风电等新能源的出力波动性和随机性。

制氢是连接可再生能源发电与终端用户的重要纽带,发展氢能对促进可再生能源电力消纳、优化能源消费结构具有重要意义。氢储能具有存储时间长、质量能量密度高和利用方式灵活等优势,可弥补传统电能不易大量经济存储的缺点。同时,不同于电化学储能,氢储能在电源侧、电网侧、负荷侧的各种储能时间尺度下均具有丰富的应用场景。

(三)推动智能化调度能力建设

《指导意见》强调,要推进新型电力调度支持系统建设,提升大电网跨省跨区协调调度能力,健全新型配电网调度运行机制,探索多能源品种和源网荷储协同调度机制。

《指导意见》要求,以先进数字信息技术应用为基础,着力提升电源、储能、负荷与电网的协同互动能力,聚焦“大电网”和“配电网”两个核心,对大电网跨省跨区协调调度能力、新型配电网调度运行机制提出具体建设目标,要求大电网能够应新能源出力大幅波动带来的省间电力流向调整,配电网要建立源网荷储协同调控机制,支撑分布式新能源和用户侧储能、电动汽车等可调节资源并网接入,提升资源配置能力和新能源就地消纳水平。

随着构建新型电力系统加速推进,大电网智能调度与控制将通过应用“端-边-云”高效协同的电网调控人工智能支撑技术、基于人机混合增强智能的柔性电网调度决策控制技术、面向多利益主体或海量异构群体的源网荷储自主智能与群体智能调度理论与方法,实现将当前“机器辅助调度”模式提升到“混合增强智能调度”模式。

基于分层分区数字化微电网与信息物理融合灵活配电装备的全柔性配电系统,具有数字化微电网分区分层管控、电力电子变换装备灵活可控、数字孪生可靠性高等优势,可以打破传统配电网放射状、弱连接网架的局限,实现新型交直流无缝混合、源荷对等、闭环运行的全柔性配电系统的构建,在构建新型电力系统及分布式新能源消纳方面发挥重要作用。

刘吉臻院士认为,新型电力系统的建设使能源数字化迎来黄金发展期。电网公司和发电企业需要利用数字化手段,打通源网荷储各个环节,把海量的分布式设备通过数字化手段统合成一个虚拟的大型能源调节中心,进而帮助可再生能源的高比例接入和消纳,实现清洁、低碳的目的。


三、相关建议

(一)建议关注调峰能力建设领域的投资机会

在调峰能力建设方面,建议关注新型电力系统全产业链核心环节、分布式智能电网、用户侧储能、虚拟电厂等需求侧资源领域。建议重点关注虚拟电厂及其相关聚合算法及软件(计算优化运行方式)的发展进程。

(二)建议关注储能能力建设领域的投资机会

在储能能力建设方面,建议关注液流电池储能、压缩空气储能、超级电容储能、氢储能等具有较为明确发展前景的新型储能领域。建议重点关注全钒液流电池系统中关键组成材料和电池储能系统、压缩空气储能系统关键设备、超级电容器电极材料和应用、氢储能的液氨和有机液体储氢等领域的投资机会。

(三)建议关注智能化调度能力建设领域的投资机会

在智能化调度能力建设方面,建议关注先进数字化及通信、大电网智能调度与控制、全柔性灵活配电系统等新型电力调度支持系统领域。建议重点关注电力设备数字孪生、电网调控操作智能机器人、新一代调度自动化系统等领域的投资机会。

(国新基金)


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