中國儲能網(wǎng)訊：最近出臺的《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》在發(fā)展目標(biāo)“能源系統(tǒng)效率大幅提高”中，首次提出“到2025年，靈活調(diào)節(jié)電源占比達(dá)到24%”的電源結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整的目標(biāo)，標(biāo)志著靈活調(diào)節(jié)電源占比成為保障電力系統(tǒng)運行效率的重要指標(biāo)，意味著靈活調(diào)節(jié)電源規(guī)劃將成為適應(yīng)高比例新能源的電力規(guī)劃的新內(nèi)容。
靈活性及靈活調(diào)節(jié)電源
電力系統(tǒng)的靈活性是指系統(tǒng)適應(yīng)不確定性和負(fù)荷波動性的能力，表現(xiàn)為滿足不同時間尺度維持系統(tǒng)運行性能要求的能力。隨著新能源發(fā)電占比的提高，電源波動性成為系統(tǒng)靈活性需求的主要因素。傳統(tǒng)電力系統(tǒng)適應(yīng)負(fù)荷波動的需求主要表現(xiàn)為調(diào)峰能力需求，而電力系統(tǒng)靈活性需求的提出已經(jīng)受到廣泛關(guān)注，其主要與風(fēng)電、光伏發(fā)電等波動性電源大規(guī)模接入電力系統(tǒng)密切相關(guān)。
國際能源署（IEA）是最早系統(tǒng)性開展電力系統(tǒng)靈活性研究的機構(gòu)之一，2011年，該機構(gòu)發(fā)布《駕馭波動性可再生能源》（《Harnessing Variable Renewables》）研究報告，該報告將電力系統(tǒng)靈活資源分為四類，分別為可調(diào)節(jié)的電源、儲能電站（包括抽水蓄能電站等）、互聯(lián)電網(wǎng)和需求側(cè)靈活資源等；提出電力系統(tǒng)接納風(fēng)電、光伏發(fā)電等波動性新能源的能力取決于電力系統(tǒng)的靈活性，提高傳統(tǒng)電源的靈活調(diào)節(jié)能力、增加儲能電站、加強電網(wǎng)互聯(lián)、提高需求側(cè)響應(yīng)能力是提高電力系統(tǒng)波動性電源接納能力的重要途徑。
靈活調(diào)節(jié)電源通常指電源側(cè)靈活調(diào)節(jié)資源，包括具備調(diào)節(jié)能力的水電、抽蓄、新型儲能電站、燃?xì)廨啓C和具備靈活調(diào)節(jié)能力的煤電。反映電源靈活性的指標(biāo)不僅包括可調(diào)節(jié)能力（向上調(diào)節(jié)和向下調(diào)節(jié)），還包括爬坡速率和啟停時間等。
高比例新能源需要與之匹配的靈活調(diào)節(jié)電源
我國開展靈活調(diào)節(jié)電源的研究可以追溯到2011年。2011年，我國風(fēng)電發(fā)電量占比不足2%，而當(dāng)年中國代表團(tuán)到西班牙考察時了解到，西班牙風(fēng)電瞬時出力比重達(dá)到54%，引起業(yè)內(nèi)熱議。在研究西班牙風(fēng)電運行消納的經(jīng)驗時，我國開始了對系統(tǒng)靈活調(diào)節(jié)電源占比與系統(tǒng)風(fēng)電運行消納能力的關(guān)系的研究。當(dāng)時的研究發(fā)現(xiàn)，2010年，西班牙抽蓄、具備啟停調(diào)峰能力的燃?xì)鈾C組等靈活調(diào)節(jié)電源占比達(dá)到34.3%，靈活調(diào)節(jié)電源裝機約為風(fēng)電的1.7倍，高比例靈活電源是西班牙風(fēng)電瞬時出力比重達(dá)到54%的重要條件。研究得出結(jié)論，風(fēng)電等波動性新能源開發(fā)，客觀上需要一定規(guī)模的靈活調(diào)節(jié)電源與之相匹配，充裕的靈活調(diào)節(jié)資源是高比例新能源電力系統(tǒng)高效運行（新能源保持較高利用率）的必要條件。
2011年，IEA發(fā)布的《駕馭波動性可再生能源》提出，電力系統(tǒng)接納風(fēng)電、光伏等波動性電源的能力取決于系統(tǒng)的電源側(cè)靈活資源、需求側(cè)響應(yīng)能力以及電網(wǎng)互聯(lián)能力，不同電力系統(tǒng)接納能力存在差異。報告基于當(dāng)年各國電力系統(tǒng)進(jìn)行了模擬計算，結(jié)果表明，丹麥、美國西部電網(wǎng)、加拿大、日本電力系統(tǒng)接納波動性電源的能力（以波動電源發(fā)電量占本國用電量比例）分別為63%、45%、37%和19%。
截至2020年底，考慮可調(diào)節(jié)水電、抽蓄、煤電靈活性改造規(guī)模、燃?xì)廨啓C和新型儲能，我國靈活電源裝機占比約為20%，與德國、西班牙、美國等國家相比還處于較低水平。按照“十四五”規(guī)劃，到2025年底，我國發(fā)電裝機容量超過30億千瓦，其中風(fēng)電和光伏發(fā)電裝機有望達(dá)到10億千瓦，實現(xiàn)我國靈活調(diào)節(jié)電源占比達(dá)到24%的目標(biāo)難度還是相當(dāng)大的?？紤]抽蓄以及具備調(diào)節(jié)能力的大型水電建設(shè)周期長、氣電受諸多因素制約、新型儲能還只是杯水車薪，煤電靈活性改造仍然是重中之重。
強化靈活調(diào)節(jié)電源規(guī)劃
高比例新能源是新型電力系統(tǒng)的重要特征，提高靈活調(diào)節(jié)電源占比、提高系統(tǒng)靈活性是新能源利用率保持較高水平、實現(xiàn)電力系統(tǒng)高效運行的重要保障。
傳統(tǒng)電力規(guī)劃僅僅考慮電力電量平衡，主要通過新建發(fā)電廠滿足負(fù)荷增長及充裕度需求，對電源靈活性的需求并不迫切。隨著風(fēng)電、光伏發(fā)電等新能源比例的增加，滿足新能源運行消納的靈活性需求激增，僅考慮負(fù)荷需求的電力規(guī)劃已經(jīng)不適應(yīng)新型電力系統(tǒng)運行要求，迫切需要開展系統(tǒng)靈活性專項評估和靈活調(diào)節(jié)電源專項規(guī)劃。
對于高比例新能源電力系統(tǒng)而言，靈活性需求已成為除負(fù)荷需求之外最重要的需求，靈活性也是電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的關(guān)鍵和核心。靈活調(diào)節(jié)電源規(guī)劃應(yīng)考慮系統(tǒng)整體經(jīng)濟(jì)性，基于系統(tǒng)靈活性需求、綜合考慮電力需求側(cè)響應(yīng)能力和電網(wǎng)互濟(jì)能力，合理配置靈活調(diào)節(jié)電源。
靈活性是構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的基礎(chǔ)，在今后的電力系統(tǒng)規(guī)劃中，一方面要繼續(xù)推進(jìn)存量常規(guī)電源的靈活性改造，另一方面需要增加對新增電源的靈活調(diào)節(jié)能力要求，最終實現(xiàn)除風(fēng)電、光伏外，系統(tǒng)中其他電源均成為靈活調(diào)節(jié)電源。此外，適應(yīng)構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的需要，未來，風(fēng)電、光伏等波動性電源也需要具備提供靈活調(diào)節(jié)的能力，成為靈活調(diào)節(jié)電源中的一員。
本文刊載于《中國電力企業(yè)管理》2022年04期，作者供職于國網(wǎng)能源研究院。
