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隨著新能源發電在電力系統中佔比快速攀升，提升電力系統靈活性成為保障電力系統低碳且安全高效運行的前提。2021年1月28日上午，「清華大學·大同第二屆能源轉型國際論壇」之「大同綠色能源供應體系研討會」第四單元如期舉行。專家學者從「電網與電力靈活性」入手，探討了目前各行各業對大同電力靈活性資源系統價值的認識以及「十四五」規劃期間大同電網的發展走向。
北京大學能源研究院副院長楊雷主持了本場會議。國網山西省電力公司教授級高級工程師趙俊屹、北京啟迪華騰科技開發有限公司副總經理孟凡軍、啟迪瑞景能源環境科學研究院諮詢經理楊樂鋆、國網大同供電公司副總工程師張建平四位行業資深專家做了專題報告。
國網山西省電力公司教授級高級工程師 趙俊屹
國網山西省電力公司教授級高級工程師趙俊屹在本次論壇中，詳細分析了大同電網新能源消納情況及渾源抽水蓄能建設對大同市可再生能源消納能力提升的影響。
趙俊屹指出，山西電網是輸出型電網，全省電力外送規模在全國名列前茅。作為山西能源轉型的尖兵，大同更是走在了山西電網的前面。大同電網具有起步早、等級全、電源富集等的優勢，在全省乃至全國電網中，電壓結構和輸送能力都屬於佼佼者。有數據顯示，截至目前，大同電網全網最大負荷已突破220萬千瓦，全網總裝機容量近1500萬千瓦，其中省內直調就有1100萬千瓦，是山西最先發展新能源、實現清潔電力自供、且規模居首的地區。
趙俊屹介紹，大同市新能源的高速發展，對電網及整個電力系統提出了更高的要求和挑戰。大同雖率先發展了清潔能源，但受供熱期區內乃至全省火電供熱負荷的影響，調節能源受限、高峰不足、低谷難下，新能源消納存在矛盾。針對這個問題，趙俊屹建議下一階段可以將增加省內調節資源和改善外送方式作為主攻方向。
趙俊屹表示，隨著「30/60」碳中和目標的明確，「十四五」末，山西新能源將有望實現第三個超越——「新能源總裝機量超過火電總裝機量」，山西省新增裝機中新能源必定成為第一大電源。進而為提前實現碳排放峰值目標奠定基礎。而在新能源高速發展超過火電容量以後，在電力系統同步灌量缺失的情況下，具有調降功能的抽蓄電站、抽蓄機組將會對電力系統起到強大的作用。
北京啟迪華騰科技開發有限公司副總經理 孟凡軍
北京啟迪華騰科技開發有限公司副總經理孟凡軍以江蘇金壇鹽穴儲氣和大同廢棄煤礦巷道儲氣的壓縮空氣儲能項目為例，分析了壓縮空氣儲能應用的現狀，並對該技術的前景進行了展望。
孟凡軍講道，大規模儲能，可實現新能源規模化消納、保障電網消峰填谷、提高電網的輸送能力和電網的穩定性等作用。其中，壓縮空氣儲能具有大功率、大容量的特點。但由於該技術空氣能量密度低、佔地面積大，使用效率有待提高。如今，世界範圍內投運或在建的壓縮空氣儲能電站總計僅有10餘處。而我國更是沒有投入商業運作的壓縮空氣儲能電站。
在「大同壓縮空氣儲能系統」案例的介紹中，孟凡軍說，大同廢棄煤礦巷道儲氣的壓縮空氣儲能項目已被納入山西省能源革命綜合改革試點中2020年重大引領工程項目，同時也列入了山西省科技廳2020年重大專項項目。大同利用煤礦巷道發展大容量壓縮空氣儲能，實現了對於深地空間的再造，盤活了廢氣資產，實現了廢棄資源最大化利用。
談到未來對壓縮空氣儲能產業的期待，孟凡軍表示，目前壓縮空氣在中國還沒有實現商業化運營，希望能夠通過這些示範項目的實施，優化壓縮空氣儲能的整個建設方案，同時驗證關鍵設備國產化製造能力，制定壓縮空氣儲能的標準體系，探索促進壓縮空氣儲能電站發展架構模式和運行機制。最終為制定壓縮空氣儲能發展路線和相關的政策措施提供一個決策依據，同時也為山西乃至全國大量的廢棄礦井開發利用提供新的途徑，實現地下空間再利用，為相似地質背景廢棄礦井壓縮空氣巷道建設提供理論依據和技術支撐。
啟迪瑞景能源環境科學研究院諮詢經理 楊樂鋆
啟迪瑞景能源環境科學研究院諮詢經理楊樂鋆分享了世界銀行山西大同大型太陽能光伏電站與儲能系統協調運行示範項目的成果。
據楊樂鋆介紹，世界銀行、國家能源局以及全球環境基金共同發起了中國可再生能源規模化發展項目，通過對大同渾源縣已規劃的50MW光伏發電平價上網項目運行樣本的研究，提出建立並完善促進可再生能源發展的法律法規體系，推動可再生能源規模化發展。這個項目有6個任務板塊，分別是光伏+儲能的發電功率控制、一次調頻協同、區域控制策略、輔助服務政策可行性研究、政策配套研究，以及儲能系統消化安全。
楊樂鋆指出，通過研究發現，光伏系統在進行一次調頻支撐時，某些情況下會造成發電量20%以上的損失；此外，光儲系統提供一次調頻支撐對能量容量需求比較小，功率能量比大致為2：1。通過滾動能量補償的方式可以降低對能量容量技術需求，但是會增加對能量容量的需求。
楊樂鋆表示，研究發現目前儲能參與電力輔助服務還存在四方面的障礙，分別是配置方式的障礙、儲能成本的障礙、定價機制障礙和成本分攤障礙。他認為，儲能配置方式在一些文件還有「一刀切」的設定。
近年來，電化學儲能價格雖在快速下降，但也是集中在調頻和容量備用兩個領域，能量型服務電化學儲能成本依舊偏高。輔助服務資金入不敷出的問題愈發明顯，從而限制了用戶側用電成本和可再生能源發電企業如何更好的設定儲能。
最後，楊樂鋆另闢蹊徑，從儲能消防滅火方面提出了自己看法。他認為，近些年國內外儲能電站經常發生火災事故，反映出當前各地在儲能消防滅火方面尚無相關標準，儲能安全防護存在短板，未來應加強儲能消防滅火裝置的檢驗和滅火填充料補充作業的規範性。
國網大同供電公司副總工程師 張建平
國網大同供電公司副總工程師張建平從500千伏和220千伏兩種不同的電網形式介紹了大同電網架的基本情況，並分析了「十四五」期間大同電網的規劃。
張建平坦言，「十三五」期間，大同地區新能源發展迅速，大規模新能源接入帶來電力外送受限和局部電網不滿足N+1等的問題，制約著地區新能源建設的同時也影響著電網安全可靠運行。他認為，「十四五」大同地區將以優化主幹網架建設為重點，全面提升地區安全可靠供電水平和電力外送消納能力，建成華北乃至全國重要的電力輸送樞紐。
張建平表示，到「十四五」末大同電網將有500千伏變電站5座，500千伏外送通道14條，其中跨區500千伏輸送線路11條，跨省500千伏輸送線路3條，可滿足千萬千瓦級清潔能源外送；到「十四五」末大同電網將有220千伏變電站17座，主變容量561萬千伏安。形成以500千伏為骨幹、220千伏分區雙環網運行的堅強網架，全面支撐地區經濟社會發展需求，做好優質可靠供電服務。