可再生能源富集區(qū)域新型電力系統(tǒng)建設(shè)與引領(lǐng)
來源：南方電網(wǎng)報(bào) 時(shí)間：2021-11-08 13:50
云南是我國重要的綠色能源基地，除煤炭資源外，還具有豐富的水能、太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮?、生物質(zhì)能等可再生資源，開發(fā)條件優(yōu)越，開發(fā)前景良好。在國內(nèi)，云南東與貴州、廣西為鄰，北與四川相連，西北緊依西藏，為“藏電入滇”和西電東送提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)條件；在國外，云南與東南亞地區(qū)互聯(lián)互通，是重要的能源樞紐。得天獨(dú)厚的資源條件使得云南具備了建設(shè)新型電力系統(tǒng)的優(yōu)越條件，成了新型電力系統(tǒng)建設(shè)發(fā)展的重心和焦點(diǎn)。
云南電力系統(tǒng)的主要特征
豐實(shí)的清潔能源資源。截至2020年底，云南省發(fā)電裝機(jī)容量為10340.28萬千瓦，其中，可再生能源占比85.39%，是名副其實(shí)的綠色能源發(fā)電大省。云南資源稟賦，水電資源全國第二，同時(shí)太陽能資源豐富，該省多數(shù)地區(qū)年平均日照時(shí)數(shù)為2100—2300小時(shí)。近年來，云南風(fēng)電利用小時(shí)數(shù)穩(wěn)居全國各省首位，風(fēng)能資源總儲(chǔ)量達(dá)1.23億千瓦。省內(nèi)生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)初具規(guī)模，可形成年產(chǎn)100萬噸燃料乙醇、27萬噸生物柴油的生產(chǎn)能力。此外，云南地?zé)崮茇S富，具有很大的發(fā)電潛力。
最復(fù)雜的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。云南電網(wǎng)是國內(nèi)首個(gè)省級(jí)異步聯(lián)網(wǎng)的送端大系統(tǒng)，含有10條特高壓直流線路，內(nèi)部多種電壓等級(jí)交互，整體呈現(xiàn)“省內(nèi)交直流并聯(lián)運(yùn)行、國內(nèi)多回直流遠(yuǎn)距離大容量輸電、國際多個(gè)方向送受電”的網(wǎng)架特點(diǎn)，是目前世界上技術(shù)最先進(jìn)、特性最復(fù)雜、電力最綠色的送端大電網(wǎng)之一，同時(shí)隨著“藏電入滇”以及外送通道的擴(kuò)增，云南電網(wǎng)結(jié)構(gòu)會(huì)更加復(fù)雜。
電力供應(yīng)面向三個(gè)市場。云南電網(wǎng)供應(yīng)了省內(nèi)、省外、國外三個(gè)電力市場。2020年，云南全社會(huì)用電量達(dá)到2025.13億千瓦時(shí)，同比增長11.76%，達(dá)到近8年來最好水平。全年西電東送電量1457.9億千瓦時(shí)，同比增長0.43%。全年境外送電量25.7億千瓦時(shí)，同比增長0.7%。云南的綠色清潔能源通過西電東送和境外供電，有效助力“雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。
云南建設(shè)新型電力系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)
清潔能源占比高。目前云南清潔能源占比在85%以上，未來的占比會(huì)進(jìn)一步提升。由于風(fēng)電和光伏具有間歇性、波動(dòng)性和不確定性，同時(shí)水電方面也面臨枯期發(fā)電不足的問題，因此這種可控性弱的電源給系統(tǒng)的平穩(wěn)、安全運(yùn)行帶來了極大挑戰(zhàn)。
含大規(guī)模新能源的異步電網(wǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量低。相比于同步運(yùn)行具有強(qiáng)有力的支撐(全網(wǎng)各處的頻率均相同)，云南省電網(wǎng)采用異步運(yùn)行方式，尤其大規(guī)模新能源接入電網(wǎng)后，系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量會(huì)進(jìn)一步降低，頻率會(huì)出現(xiàn)大幅波動(dòng)甚至引起頻率失穩(wěn)，使得電網(wǎng)的安全穩(wěn)定面臨巨大的挑戰(zhàn)。
西電東送占比高。2020年云南西電東送電量接近省內(nèi)用電總量的50%，隨著新型電力系統(tǒng)的發(fā)展建設(shè)，送電規(guī)模將會(huì)逐年攀升，如何保障大規(guī)模綠色能源高效可靠外送是一大挑戰(zhàn)，同時(shí)如何保障云南自身快速發(fā)展的用電需求也面臨挑戰(zhàn)。
單一大負(fù)荷占比高。云南的水電硅、水電鋁等產(chǎn)業(yè)占有較大的比重，單個(gè)的鋁廠、硅廠負(fù)荷一般都在兆瓦級(jí)別以上，對(duì)供電的可靠性要求極高，作為高耗能負(fù)荷除了增加了電力系統(tǒng)的無功需求外，還會(huì)給電網(wǎng)帶來諧波、電壓等問題。
單一元件故障導(dǎo)致的事故風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)高。云南電網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，傳輸距離遠(yuǎn)，電力設(shè)備元件數(shù)量龐大，某一元件的故障會(huì)由于控制措施不當(dāng)或不及時(shí)、結(jié)構(gòu)不合理、繼電保護(hù)裝置誤動(dòng)或拒動(dòng)等多種原因的綜合作用引發(fā)連鎖性故障，造成事故風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)高等重大挑戰(zhàn)。
電力電子設(shè)備占比高。風(fēng)電、光伏以及分布式負(fù)荷的規(guī)?；尤?，使得電網(wǎng)的電力電子化程度變高，一方面降低了系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，另一方面將對(duì)電能質(zhì)量帶來不良影響。同時(shí)電力電子化系統(tǒng)的特性與傳統(tǒng)電網(wǎng)差異大，可以形成雙向潮流，經(jīng)典保護(hù)控制方法不再適用。如何確保新型電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行，面臨巨大的挑戰(zhàn)。
自然災(zāi)害頻發(fā)。云南有“無災(zāi)不成年”之說，地震、雷擊、冰雹、霜凍以及野生動(dòng)物的活動(dòng)等都會(huì)給電力設(shè)備造成嚴(yán)重的破壞，并且云南的特殊極端地理環(huán)境條件給設(shè)備運(yùn)維帶來了極大的不便。
云南建設(shè)新型電力系統(tǒng)的著力點(diǎn)
云南電網(wǎng)公司應(yīng)牢抓重要戰(zhàn)略機(jī)遇，充分借助資源和區(qū)位優(yōu)勢，著力突破關(guān)鍵技術(shù)，引領(lǐng)新型電力系統(tǒng)建設(shè)。
合理的規(guī)劃布局。堅(jiān)持風(fēng)、光、水等綠色清潔能源的持續(xù)高效開發(fā)利用，推進(jìn)多類型清潔能源的協(xié)調(diào)優(yōu)化發(fā)展，建設(shè)綠色經(jīng)濟(jì)省區(qū)，推進(jìn)打造世界一流“綠色能源牌”，通過在云南先行先試，建設(shè)實(shí)施一批新型電力系統(tǒng)建設(shè)示范工程，助力全國新型電力系統(tǒng)的建設(shè)發(fā)展工作和國家“雙碳”目標(biāo)。
主動(dòng)的支撐能力。隨著大量新能源的規(guī)模化接入，電網(wǎng)中各類電源的可控性和可調(diào)節(jié)能力急速下降，需要探索新的技術(shù)和策略為電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供主動(dòng)支撐能力。在新能源調(diào)節(jié)技術(shù)以及配置儲(chǔ)能等方面的基礎(chǔ)上，探索需求側(cè)響應(yīng)的控制技術(shù)和控制策略，對(duì)于電網(wǎng)的主動(dòng)支撐具有重要的意義。
靈活的調(diào)控資源。儲(chǔ)能與電源、電網(wǎng)、負(fù)荷并列，成為新型電力系統(tǒng)不可或缺的第四要素。遍布“源、網(wǎng)、荷”的各式各類儲(chǔ)能設(shè)備和儲(chǔ)能系統(tǒng)創(chuàng)造了電力電量平衡的新模式，同時(shí)如電動(dòng)汽車、分布式電源等靈活資源在電網(wǎng)的電壓、頻率以及應(yīng)急方面都可以發(fā)揮出有效的控制調(diào)節(jié)作用，通過市場化的運(yùn)行機(jī)制可以推動(dòng)各類靈活資源的積極參與。
電網(wǎng)的平穩(wěn)運(yùn)行。針對(duì)云南復(fù)雜的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、極端的運(yùn)行環(huán)境以及多類型電源，探索“源—網(wǎng)—荷—儲(chǔ)”高效協(xié)同的運(yùn)行控制技術(shù)，充分發(fā)揮各類靈活資源的積極調(diào)節(jié)能力。以數(shù)據(jù)為驅(qū)動(dòng)，打通電網(wǎng)相關(guān)各方的感知、分析、決策、業(yè)務(wù)等各環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)故障的快速感知、保護(hù)控制以及運(yùn)維檢修，確保系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行。
電網(wǎng)的安全保障。通過加強(qiáng)系統(tǒng)的靈活調(diào)節(jié)能力、提升需求側(cè)響應(yīng)能力，加快電網(wǎng)升級(jí)和改造，依托現(xiàn)代化通信技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析以及人工智能等技術(shù)實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)物理電力系統(tǒng)的數(shù)字化、智能化、互聯(lián)網(wǎng)化，使電網(wǎng)具備超強(qiáng)感知能力、明智決策能力和快速執(zhí)行能力，以保障電網(wǎng)的安全。
可靠的電力供應(yīng)。確保三個(gè)市場的電力可靠供應(yīng)，進(jìn)一步做好西電東送主力軍和“一帶一路”橋頭堡，堅(jiān)持以清潔能源為中心，以電力為主，因地制宜開發(fā)太陽能、風(fēng)能、生物質(zhì)能和地?zé)崮?，既保障省?nèi)用能需求，又實(shí)現(xiàn)西電東送和云電外送，快步推進(jìn)云南新型電力系統(tǒng)的發(fā)展建設(shè)，滿足人民對(duì)于美好生活的向往。
(作者：云南電網(wǎng)公司 翟蘇巍 李文云)
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