加快构建新型电力系统是助力我国实现碳达峰碳中和的重要举措。风电和光伏发电是当前及未来新能源开发利用的主要形式。不同的风光配比对应着不同的新能源发电总出力特性,对电力系统灵活性资源的需求也存在差异。风光配比是研究新型电力系统保供能力和调节需求的基础边界条件,做好优化配比研究对保障新型电力系统安全、经济、高效运行具有重要意义。
进入“十四五”以来,西北电网新能源发电装机保持高速增长,预计到今年年底装机容量将突破4亿千瓦,发电量占比将超过30%。预计到2030年,西北地区自用新能源发电量占比将达50%,2035年将进一步达到60%。新能源将逐步成为西北地区电力电量供应主体。
在西北地区,随着新能源发电装机占比不断提升,电力系统面临季节、连续多日、日内等多时空尺度下的不平衡问题。因此,合理的风光配比不仅要满足电力供应需求,还要尽可能减少对系统的调峰需求,并为电力系统安全运行提供一定支撑。
合理的风光配比可在三方面发挥作用。一是新型电力系统实现合理新能源利用率的一个重点在于解决风光出力波动引起的调峰问题,合理的风光配比有助于降低新能源发电对系统的调峰需求。二是新型电力系统满足电力保供的一个重点在于解决晚间光伏不出力下的电力供需问题,合理的风光配比有助于减轻负荷晚高峰下系统的保供压力。三是新型电力系统以交直流区域互联大电网为基本形态,相对于光伏发电,风电机组的机械转动可模拟部分同步机特性,合理的风光配比能够为交流系统提供必要的电压、频率支撑,满足系统安全稳定运行的需求。
结合西北电网发展实际,可以从调峰需求角度,通过计算电力系统净负荷波动最小值确定风光最优配比。系统平衡难度的增加本质上是由新能源发电出力波动与负荷波动叠加后整体波动不断增大造成,当净负荷波动较小时,所需的常规和调节电源容量及投资成本也相应较低,在调节电源容量不变的情况下,新能源利用率也会提高。结合目前研究来看,风电占比在70%左右时,有助于减轻系统调峰压力。未来随着常规电源建设放缓,还需充分考虑光伏发电资源的稳定性,进一步优化风光配比,适度增加光伏发电装机占比,满足极端天气下的电力保供需求。
综上所述,建议西北电网各主体做好以下三方面工作,加快推进新型电力系统建设:
深入开展不同风光配比的优化研究。风光配比是新型电力系统电力电量平衡研究的基础边界条件。未来,还需考虑资源潜力、空间布局、网架约束、投资成本、电力保供和风光电量消纳等更多约束条件,构建满足风光配比的优化模型及配比准则,为新型电力系统经济运行和平衡分析提供基础技术支撑。
全网统筹推进风电装机规划布局。西北电网联网效益显著,坚持全网统筹风力发电的发展,科学优化风电占比。逐步推动风光从电量型电源向“电量为主+电力为辅”支撑型电源转变。建议西北各省(自治区)大力推动风电发展,新疆、甘肃等风电建设条件较好地区应立足全网,争取推动较大规模大型风电的发展,保障西北区域风光配比合理发展。
推动新形势下风电场盈利机制建设。聚焦风电在系统中的功能定位,在保供消纳、系统安全等方面研究构建对风电发展形成补偿激励的盈利机制。用好用活市场化手段,形成以中长期交易、短期互济交易和绿色环境价值组成的电价体系,争取相关政策支持,疏导新型电力系统建设运行成本,促进风电健康有序发展。
(作者单位:国家电网有限公司西北分部)