01、大型新能源發電基地建設的重大及核心目標
(一)重大意義
國家發展改革委、國家能源局印發的《關于促進新時代新能源高質量發展的實施方案》提到要加快推進以沙漠、戈壁、荒漠地區為重點的大型風電光伏基地建設,加大力度規劃建設以大型風光電基地為基礎、以其周邊清潔高效先進節能的煤電為支撐、以穩定安全可靠的特高壓輸變電線路為載體的新能源供給消納體系。建設大型新能源基地是“十四五”可再生能源發展重點,將在我國新型能源體系建設中發揮“集團軍”和“主力軍”作用。這些重大工程的建設,將會持續增強穩定充足的新能源供給能力,推動新能源盡快“立”起來。
國家能源局公布的數據顯示,截至2023年6月底,全國風電裝機3.9億千瓦,太陽能發電裝機4.71億千瓦,生物質發電裝機0.43億千瓦,新能源發電總裝機突破9億千瓦,約占全國總裝機的33.4%。隨著碳達峰碳中和目標深入推進,我國能源電力綠色低碳轉型步伐進一步加快,新能源裝機將實現跨越式增長,風光新能源將逐步成為增量電源主體,大基地將是未來新能源新增規模的重中之重。
(二)核心目標
大型風電光伏基地項目未來將成為我國新能源新增裝機的重要來源之一,在實現碳達峰碳中和目標及建設新型電力系統中將起到重要作用。風光大基地需緊緊圍繞“發得穩、送得出、用得掉”的核心目標,推動新型電力系統構建、能源綠色低碳轉型,最終助力碳達峰碳中和目標實現。
“發得穩”。風光大基地需要保障發電“發得穩”,“穩”包含“穩定供應”和“穩妥可控”兩個方面。一方面大力推動新能源項目建設,保障新能源裝機容量的有序增長和電力穩定供應;另一方面也需要推動周邊清潔高效先進節能的煤電、氣電、抽水蓄能、新型儲能等各類調節性電源建設,將“靠天吃飯”的風光大基地變成“穩妥可控”。
“送得出”。以穩定安全可靠的特高壓輸電線路為載體,保障風光大基地電力能夠通達送出。一般情況下,電源基地建設快,但跨區輸電線路前期及建設周期長、投資大、審批流程復雜,必須超前規劃建設。目前棄風率和棄光率高的省份,均在風光資源最為豐富的“三北地區”,同時也是當前風光大基地開發建設的主要地區,必須加緊推進大基地新能源跨省區送出通道的前期及建設工作,為大基地新能源電力電量足額送出提供及時有效的支撐。
“用得掉”。除外送通道建設以外,提升本地及受端省區的新能源消納能力、完善配套價格與交易機制,也是推進風光大基地開發建設的重要舉措,否則仍將導致風光大基地“發多棄多”,造成清潔能源的巨大浪費,影響電源企業建設意愿和投資收益,不利于風光大基地良性發展。本地及受端電網消納能力方面,需要積極推進靈活調節性電源建設及改造,提升負荷低谷期配合消納大基地風電光伏電力電量的能力;價格與交易機制方面,應確保新能源送至受端的落地電價具備一定的市場競爭力,同時需制定相關政策激發電力用戶對于綠電的需求,打破省區間內部和外部壁壘,充分激活區內和跨區市場對大基地新能源發電的消納作用。
02、大型新能源發電基地建設情況
(一)全國大基地建設情況
2021年,我國啟動了總規模約4.5億千瓦的以沙漠、戈壁、荒漠地區為重點的大型風電光伏基地規劃建設。截至2023年6月,第一批9705萬千瓦基地項目涉及內蒙古、青海、甘肅等19個省份,已全面開工,項目并網工作正積極推進,力爭今年年底前全部建成并網投產;第二批基地項目已陸續開工建設;第三批基地項目清單近期已正式印發實施。
(二)南方區域大基地建設情況
南方區域共有6個第一批大型風電光伏基地項目,涉及102個子項目,總裝機規模1193.65萬千瓦,預期2023年底前建成投產。南方電網公司積極推動第一批大型風電光伏基地項目建設,主動對接服務地方政府和電源業主,定期跟蹤督辦項目建設情況,充分利用全國可再生能源電力開發建設形勢分析會等平臺,協調解決項目存在問題。
03、大型新能源發電基地建設的挑戰及建議
(一)電源配置方面
大基地主體電源出力穩定性差,需配套調節性電源實現相對可控的外送,依托“一基地一策略”開展研究。大型新能源發電基地的主體電源以風電光伏為主,而風電光伏發電由氣象驅動,其出力具有顯著的波動性、間歇性,保證出力低,易受極端天氣條件影響。有必要配置適量的可控電源,如調節性火電、水電、抽水蓄能等,實現大基地的整體發電功率水平相對可控。由于大基地所處區位不同,新能源波動率、同時率不同,周邊電煤、燃氣資源及運輸保障能力、水能利用地形條件等不同,受端電網的負荷特性不同,導致配套不同類型調節電源的合理經濟容量不同。建議因地制宜開展最優的調節性電源配置研究,形成“一基地一策略”的電源優化配置方案。
(二)輸送通道方面
國家層面加強大基地外送通道規劃和建設的統籌力度。目前大型新能源發電基地主要位于沙漠、戈壁、荒漠等偏遠地區,必須通過電網和跨區輸電通道大規模外送才能確保新能源資源的高效開發和充分利用。大基地外送通道線路長、涉及多省區利益,線路站址資源日益稀缺,協調建設難度大,需要在國家中長期規劃指導下,超前開展前期工作,提前做好項目儲備,做好走廊資源保護。對于已明確實施的跨省區輸電通道,建議參考大氣污染防治行動十二條跨省區輸電通道,將新增規劃跨省區輸電通道納入國務院層面重大項目推動實施,確保足夠的協調推進力度。
(三)運行匹配方面
大基地的運行策略應與受端電網的負荷特性緊密關聯,實施“送受端一體化”調度。在運行階段,不能單純以提升外送通道利用小時數為目標追求大基地“滿送、滿發”,將應對風電光伏等主體電源不穩定出力的調節責任全部積壓在送端大基地內部。建議采用“送受端一體化”的思維,考慮受端負荷供應實際需要,以送受端用電及調節成本最低為原則,聯合優化調度送端大基地與受端電網的發電與調節資源,考慮大基地新能源出力存在較大的短期波動性,“送受端一體化”調度應該具備充分的靈活性和執行效率。
(四)儲能布局方面
為保障新能源安全并網、高水平消納利用,在大基地布局建設適量的新型儲能。風電、光伏采用電力電子裝備接入電網,大規模接入將使電力系統轉動慣量減小,降低系統抗擾動能力,導致系統故障時頻率、電壓波動加劇。解決以上問題需要在超短時間周期內配合新能源發電單元運行工況提升其頻率電壓耐受能力和一次調頻能力,技術上無法通過配套常規調節性電源實現,而新型儲能響應速度最快可以達到毫秒級,持續放電時間在分鐘至小時級,功率等級、能源轉化效率、循環壽命相對較高,充放電轉換較為靈活,正適用于轉動慣量模擬、頻率控制、改善電能質量等用途。此外,國家能源局近期批準發布《新能源基地送電配置新型儲能規劃技術導則》,為新能源基地建設新型儲能提供了規范依據。
作者:饒志 等 來源:中國電力報
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