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大事!一个国家级系统正在更新

以新能源为主体,电源结构就要“脱胎换骨”,新型电力系统必须能够适应这个变化。

图片来源:图虫创意

文 | 电网头条

最近,国家在搞个系统,挺牛的,你可能不久的将来就能用上。

哦?比windows、iMac耍起来还666?

那还真不是一个级别和体量的。这个国家级、高规格的重大系统,你虽然没法直接上手“盘”,但它却能全面改变你的生活!它就是——新型电力系统。

听起来很专业?莫急,且容头条君慢慢道来!

01“双高”“双峰”来临,电力系统需要更新

3月15日,习近平总书记主持召开中央财经委员会第九次会议,在研究实现碳达峰、碳中和的基本思路和主要举措时提到,要构建清洁低碳安全高效的能源体系,控制化石能源总量,着力提高利用效能,实施可再生能源替代行动,深化电力体制改革,构建以新能源为主体的新型电力系统。

“新型电力系统”这个中央首提的新名词,十分惹眼。关于这个概念,确切精准的定义暂时还没有。但形态特征上,无外乎清洁低碳、安全可控、灵活高效、开放互动、智能友好等。

头条君咨询了电力系统专家后,替大家划两个重点:

√ 这个系统以新能源为主体

√ 这个系统是实现碳达峰、碳中和的主要手段

2020年我国电源结构中,新能源(风力发电、太阳能发电)占比约24.3%,离成为“主体”还差得远——至少得过半吧。以新能源为主体,电源结构就要“脱胎换骨”。新型电力系统就必须能够适应这个变化。

那么,这个新型电力系统到底将有哪些新变化?

主要来说就是“双高”(高比例可再生能源、高比例电力电子装备)与“双峰”(电网夏、冬季负荷高峰)。

新能源“入主”

新,首先新在能源结构。新能源将大量接入电力系统。毕竟,新的系统,需要新的架构。

习近平总书记在世界气候雄心峰会上承诺,到2030年,我国风电、太阳能发电总装机容量达到12亿千瓦以上。截至2020年年底,我国风电和太阳能发电装机容量总计5.3亿千瓦。意味着,为了实现这个目标,未来10年,电力系统将把二倍于现在的新能源拥入怀中。

电力电子化加码

新,还新在设备接入方式的新。大量电力电子设备接入电力系统。新的系统,也需要新的“插件”。

所谓电力电子设备,是指以电力电子器件为主要功能元件的设备。电力电子器件又称为功率半导体器件,主要用于电力设备的电能变换和控制电路方面大功率的电子器件,如新能源发电中的逆变器、直流输电中的晶闸管、负荷侧的大型变频电机。

所以,随着新能源、直流电网、电动汽车等加速发展,电力系统将接入越来越多的高级“插件”,功能自然会随之变化。

就说说老司机们最关心的电动汽车。去年,在“新基建”热潮下,充电桩的建设、接入电网迎来了一波高潮。

现在,全球最大的车联网平台——国网智慧车联网平台已经接入119万个充电桩。好比是一台大型计算机上接入了100多万个能随时上传、下载资料的U盘。这个计算量,妥妥地吓人!

负荷高峰“双击”

近年来,我国用电需求呈现冬、夏“双峰”特征,峰谷差不断扩大,而且北方地区冬季高峰负荷往往接近或超过夏季高峰,电力保障供应的难度逐年加大。

02 这个系统更新难度值爆表

那,需不需要down机后“重装”系统?

重装倒也不至于,但这种系统“结构性”的更新,难度值爆表。

新能源能力强,脾气也不小

我们日常生活中说到“双高”“三高”,指的是高血脂、高血压、高血糖这种让人头疼的病。新型电力系统要搞定“双高”“双峰”也不容易。

就说新能源吧,能力挺强,但脾气不小。举个例子,得有风,风机叶片才能转,太阳能发电也得阳光明媚。新能源发电主要“靠天吃饭”。这还不是“一天”的事儿,而是“一天天的”都这样。

在我国,冬季、夏季是用电高峰,取暖、吹空调啥的都要用电。但说巧不巧,我国春秋季新能源大发,但用电量处于全年低谷期。这就是典型的供给侧与消费侧季节性“错配”。

再进一步说,我国冬夜漫漫,人们在睡觉前生活取暖用电需求量大,但这时光伏发电出力几乎为零。冬季枯水期,水电也帮不上忙。风电呢,典型的“风一样的男子”,来去无定律,在夜深人静、负荷低谷时,常常不按套路大把出牌……

以西北某省风电总出力为例,你来看看,它的波动性、间歇性、随机性有多强:

这就像是网友约好一起开黑,结果网速跟上面的曲线一样,多么令人崩溃。

单行道变双向跑,规则得调

你有没有注意到,如今,中国大马路上跑着的新能源汽车越来越多,农村中不少房屋顶上也安装了光伏板。这些负荷侧的分布式光伏、电动汽车等,看似人畜无害,实则对电力系统的形态造成整容级改观,“操作规则”都得改改。

以前,一度电从发电厂经过变电站升压、输电线路传输、配电变压器降压,最后到我们家,都是“一条道走到黑”。现在不一样了,配电网有源化,原本处于末端负荷侧的电动汽车、分布式光伏也能向电网供电,而且数量还很多、很分散。

这就相当于,以前我们只能去大型机房下载资料,现在拿着手机就能随时随地上网,不仅能下载,还能上传,甚至同步进行。你想想,这“流量压力”得多大啊!

从单机游戏到大型联网游戏

这些问题,难也就难点吧。比如穷举法,看起来是笨办法但也能做出来。但当问题变成幂函数,更新系统有多难?

首先,接入系统的“对象”变多了。以前,发电机组就那些,个顶个。现在,大容量的发电机组变成很多小的,发生了数量级的变化。更多参数导致系统控制起来更难了。看看体量对比(PS. 这还是和风电场里的大型风电机组对比)——

其次,以前接入这个系统的都是懂规矩的——频率50赫兹的同步发电机。“同频共振”不仅好商量,而且随着“团队”的壮大,系统的惯量也增大,稳重又可靠。现在,大量新设备也要加入系统,而且只能靠电力电子装置的控制调成一个频率。

这就大大增加了电力系统的运行风险:一方面,新能源发电的电力电子设备各有心思,并不能给系统提供惯量支撑,电力系统应对大扰动的“抵抗力”将下降。另一方面,一旦有一个设备“感染”了,那将引起一连串的连锁反应。在系统发电功率不足时,需要大家一起增加出力的时候,风机却罢工“不玩了”,这将让电力系统雪上加霜。

打个比方,本来玩的是单机游戏,赢不赢主要靠自己。现在,一堆人玩大型联网游戏,如果谁家网速不好,直接掉线,大大影响团队的战斗力。

03 让界面更友好,我们这样更新系统

这么看,让这个“新型电力系统”界面更友好、操作更666,可真不容易。

不过,国家电网公司一直在努力,打造坚强智能电网,推进源网荷储协同互动,发挥体制优势,更新升级系统,功力值max——

强筋骨,大电网千里送绿电

这些年,国家电网构建坚强智能电网,加大跨区输送清洁能源力度。其中,特高压作为中国电力技术“第一名选手”,10多年来迅猛发展,也成为新能源消纳的扛把子。数据显示,国家电网经营区的新能源利用率从2015年的84.6%上升到2020年的97.1%。

修内功,抽蓄储能上才艺

不仅如此,国家电网公司还不断提高电力系统的灵活性,来适应情绪化的新能源、很敏感的电力电子设备,如推进抽水蓄能与储能电站建设等。3月19日,国家电网公司发布服务碳达峰碳中和、构建新型电力系统、加快抽水蓄能开发建设六项重要举措,力争“十四五”期间新增开工2000万千瓦以上装机、1000亿元以上投资规模的抽水蓄能电站。

抽水蓄能电站容量大、工况多、速度快、可靠性强、经济性好,相当于开通了系统备份的“云空间”,而且还是VIP级别的!

此外,国家电网公司也积极运用“大云物移智链”技术加快电网向能源互联网升级,优化电网调度和交易机制……

目前,很多专家学者正在研究新型电力系统,精确的定义还没有出炉。但毫无疑问的是,随着高比例新能源、高比例电力电子设备接入电网,新型电力系统必将告别“套路”,甚至在底层逻辑上都将发生改变。

“打补丁”式的升级更新,可能撑不了太久。当下,电氢双向高效转换、可控核聚变等跨越性、颠覆性的技术正在路上。

来源:电网头条

原标题:大事!一个国家级系统正在更新……

本文为转载内容,授权事宜请联系原著作权人。
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