新能源快速增長使電網(wǎng)迫切需要加強調(diào)節(jié)能力

新能源的快速增長給電力系統(tǒng)儲能發(fā)展帶來了機遇。目前，我國風(fēng)電、光伏裝機容量均穩(wěn)居世界首位，截至2019年底，我國新能源裝機規(guī)模達到4.1億千瓦，同比增長16%，是世界上新能源并網(wǎng)容量大的國家，新能源裝機已成為我國第二大電源。從國網(wǎng)裝機增長的情況來看，我國目前新能源總裝機比例達到了20%，這只是全國平均數(shù)，某些局部地區(qū)新能源發(fā)電滲透率甚至達到30%~40%，對電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的影響日益突出。

新能源發(fā)展進入了新的階段。過去，由于新能源消納矛盾突出，棄風(fēng)、棄光現(xiàn)象較為嚴重，新能源利用效率不高，但如今新能源利用率已達到95%以上，其發(fā)展的主要矛盾已從本身的經(jīng)濟性問題轉(zhuǎn)向由其帶來的系統(tǒng)安全性問題。

我國新能源資源與負荷中心呈逆向分布。我國西部、北部地區(qū)擁有80%以上的陸地風(fēng)能、60%以上的太陽能，而全國70%的負荷集中在中、東部地區(qū)，新能源資源遠離負荷中心，必須借助大電網(wǎng)，構(gòu)建大市場，從而在全國范圍內(nèi)消納新能源，這對于電網(wǎng)的長距離輸送是一個考驗。

同時，新能源高比例接入電網(wǎng)后，增加了電網(wǎng)調(diào)峰、調(diào)頻的壓力。新能源大規(guī)模的并網(wǎng)運行，使供需雙側(cè)都呈現(xiàn)隨機波動的特性，常規(guī)電源的出力不僅要跟隨負荷變化，還要平衡新能源的出力波動，既加大了常規(guī)電源的調(diào)節(jié)壓力，也增加了電網(wǎng)的平衡難度。在北方某省，由于光伏不穩(wěn)定的出力特性，使得該省凈負荷呈“鴨子”曲線，中午腰荷甚至低于夜間，常規(guī)電源機組需要在中午壓低出力，增加了電網(wǎng)調(diào)峰的難度。

另一方面，新能源的大規(guī)模接入也降低了系統(tǒng)的抗干擾能力，在送端系統(tǒng)，風(fēng)電大出力時，系統(tǒng)頻率調(diào)節(jié)能力顯著下降。以西北電網(wǎng)為例，仿真結(jié)果顯示，在6800萬千瓦負荷水平下，損失350萬的千瓦功率來看，若網(wǎng)內(nèi)無風(fēng)電，頻率下跌0.65赫茲；若風(fēng)電出力1200萬千瓦，頻率下跌0.95赫茲，比無風(fēng)電時增加0.3赫茲。隨著未來風(fēng)機和新能源裝機規(guī)模的進一步擴大，當(dāng)西北風(fēng)電規(guī)模達到1億千瓦時，系統(tǒng)抗干擾能力調(diào)頻能力將進一步降低。

有關(guān)測算顯示，我國新能源裝機到2035年將超過煤電成為全國最大電源，煤電與新能源發(fā)電量的占比將在2050年出現(xiàn)反轉(zhuǎn)。預(yù)計2035年，風(fēng)、光裝機規(guī)模分別達到7億、6.5億千瓦，全國風(fēng)電、太陽能日功率波動預(yù)計分別達2億和4億千瓦左右，這將超出靈活電源的調(diào)節(jié)能力，此時，電網(wǎng)迫切需要重新構(gòu)建調(diào)峰體系，以應(yīng)對新能源5億千瓦左右的日功率波動。

轉(zhuǎn)型的大勢不可逆，但轉(zhuǎn)型是否會增加安全風(fēng)險？這一問題如同一把達摩克利斯之劍，時時懸在電力行業(yè)的頭頂。

受限于資源稟賦的約束，我國電力系統(tǒng)靈活性資源十分有限。常規(guī)的火電機組調(diào)節(jié)深度一般在50%左右，經(jīng)過靈活性改造的火電機組調(diào)節(jié)深度大約可以達到60%乃至70%，但從“十三五”期間火電機組靈活性改造的進展來看，實際情況遠遠滯后于規(guī)劃目標，而其他的靈活性資源如氣電價格昂貴且資源稀缺，抽水蓄能的建設(shè)受限于地勢條件。基于以上分析，電化學(xué)儲能必將在我國未來電力系統(tǒng)中扮演重要的角色。

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