應對高佔比新能源給系統帶來的巨大功率波動和技術挑戰。針對高比例新能源系統與能源網際網路、高比例新能源系統帶來的高效消納、安全運行和機制體制等巨大挑戰。高比例新能源電力系統除了消納挑戰外。
「隨著技術發展和成本降低，新能源必將迎來持續高速發展時期，將會從局部地區開始逐步形成一個新能源電力、電量高佔比的電力系統。」近日，在2020全球能源網際網路(亞洲)大會技術論壇上，中國工程院院士郭劍波結合我國新能源高速發展大背景，針對高比例新能源系統與能源網際網路、高比例新能源系統帶來的高效消納、安全運行和機制體制等巨大挑戰，提出值得關注的關鍵技術及應對措施。
新能源消納與電力系統安全矛盾突出
「預計2050年中國風電、太陽能發電裝機容量佔比將達68%，發電量佔比將達48%，形成高比例新能源電力系統。從目前發展情況和預期來看，新能源實際發展速度可能會高於預期。」郭劍波認為，由於系統電力和電量總量充盈與時空不平衡矛盾突出，新能源消納與系統安全矛盾突出，必將給市場機制設計、規劃設計、生產管理、運行控制帶來巨大挑戰。
郭劍波表示，消納挑戰主要分為日功率波動、出力度、尖峰電量消納、功率預測難度等幾方面：根據目前預測，隨著新能源裝機的增大，2050年中國新能源日內最大功率波動將超過10億千瓦，與當年常規電源總裝機容量相當，僅靠常規電源調節難以應對新能源日內功率波動。
另據業內專家介紹，新能源大規模接入還會導致頻率越限風險增加、系統電壓穩定問題突出、高佔比地區暫態過電壓嚴重、功角穩定特性複雜、「預案」式安控策略配置困難、寬頻震蕩現象相繼出現、調控運行複雜等挑戰。
新能源發電計劃和供電安全面臨挑戰
隨著新能源發電佔比的增加，系統設備數量將急劇增加，不確定性也隨之增大，系統特性和有無功平衡機制都會發生一些變化。郭劍波認為，高比例新能源電力系統除了消納挑戰外，更重要的是會帶來安全上的挑戰。
在新能源供電帶來的安全問題方面，郭劍波表示，新能源發電參與一次調頻，可降低穩態頻率偏差和暫態最大頻率偏差，但因未改善系統慣量，頻率變化率未能改善，低慣量系統越限風險仍然存在。通過採用虛擬慣量控制可使新能源提供一定慣量支撐，但由於一次能源輸入的可控性差，可能導致頻率二次跌落等次生事故。
我國地形複雜，氣候類型多樣，隨機波動性強，高精度功率預測更難。未來，隨著新能源裝機規模的擴大，預測絕對誤差將進一步擴大，這將大大增加發電計劃制定的難度。
郭劍波指出，應加強以新能源為主力電源的電力系統的構建技術條件和市場機制的研究，並對新能源設備、運行及控制提出新技術要求。此外，要通過拓展電力利用、多能互補和能源綜合利用，利用先進的氣象預報、傳感、通信、人工智慧等技術，協調源—網—荷—儲等資源，應對高佔比新能源給系統帶來的巨大功率波動和技術挑戰。
能源轉型不能延續慣性思維
未來，新能源要更多地去適應電力系統，還是電力系統升級改造更多地適應新能源？郭劍波對此表示，能源轉型不能延續慣性思維，不管是電力系統還是新能源，兩邊都要變。
「成為主力電源就應該擔當主力的責任和義務。」郭劍波認為，新能源本身是電流型的電源，不是電壓型的電源，所以對電力系統控制確實帶來了很多問題。新能源的接入不是簡單的替換和簡單的加減法的平衡，對於電力系統來說存在著「三個控制」問題，電壓控制、頻率控制、功角控制，這些特徵是其他技術不具備的。
技術論壇上，多位業內專家表示，可以通過拓展電力利用、多能互補和能源綜合利用，利用先進的天氣預報、氣象預報、傳感信息、人工智慧技術，協調網—源—荷—儲等資源，應對高比例新能源巨大功率波動帶來的技術挑戰，這要求調動電源的力量和負荷的力量，同時還要提升電網的能力，利用新技術，
「比如，儲能和電動汽車將在高比例新能源電力系統電力電量平衡中起到重要的靈活調節作用，支撐供需雙側動態匹配，促進新能源有效利用。」郭劍波說。
此外，針對我國靈活性調節電源的佔比較低這一現狀，郭劍波表示，技術不是造成佔比低的主要原因，現在有很多技術類別都能實現，關鍵要在政策和市場機制上做文章。
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