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【封面策划·案例】山东:让分散风光“集中汇流”

发布时间:2023-07-27

文/特约记者   侯婷 

  一望无际的光伏板在阳光的照耀下闪着粼粼银光,原本荒芜的盐碱滩涂成了“搬运”太阳能量的“希望田”。坐落于山东省寿光市侯镇的100兆瓦渔光互补光伏发电项目,是鲁北盐碱滩涂地风光储输一体化基地潍坊境内首个全容量并网的新能源项目,每年可为电网提供约1.47亿千瓦时的清洁能源。 

  鲁北盐碱滩涂地风光储输一体化基地是山东五大清洁能源基地之一。近年来,山东省新能源发电大规模发展,截至20236月底,山东省风电、光伏发电装机容量达7360万千瓦。其中,风电装机2414万千瓦,居全国第四;光伏发电装机4946万千瓦,居全国第一。 

  国网山东电力把服务可再生能源作为促进绿色低碳发展的重中之重,建设坚强电网,推出“清风暖阳”新能源并网服务,为新能源持续高质量发展保驾护航。今年上半年,山东电网新能源消纳率达到98.8%,同比提升1.7% 

  政策+市场, 政企协同破解消纳难 

  5月,山东德州市新能源发电量为67.9亿千瓦时,连续3个月新能源发电量占全社会用电量的比重超过50%,成为东部沿海新能源发电量首个达到50%的城市。 

  新能源发电存在间歇性和逆调峰性,有的地区新能源发电量占比达到15%就没有消纳空间了,而德州的新能源发电占比达到50%后依然能保持新能源发电量的持续增长。究其原因,与德州市出台的多项政策文件密不可分。 

  据国网德州供电公司发展部主任燕树民介绍,德州市地处平原,屋顶资源丰富,分布式光伏是新能源发展的主体,占比近四成。为解决分布式光伏接入难、消纳难等问题,德州市出台了《德州市屋顶光伏规模化开发接网技术规范》等多项政策文件,在全国首创分布式光伏“集中汇流”开发模式。该模式由政府主导,农户提供房顶,开发企业建设汇流线路,组成光伏阵列,改变了过去低压上网模式。通过10千伏集中并网,在周边负荷较高区域统筹消纳,使分布式光伏实现了大规模接入。目前,“集中汇流”模式已在山东10个市129个项目中推广应用。 

  通过市场手段解决问题是山东新能源消纳的积极探索。为充分消纳中午大发的光伏,自202111日起,山东把中午12点到1点的用电价格从平段调到了谷段,中午时间负荷曲线明显上升。借鉴现货电能量市场分时电价信号,202210月起,山东推出可调节负荷分时零售套餐,以价格信号引导用户按需改善用电习惯。今年以来,他们进一步细化提出容量补偿深谷系数、谷系数、峰系数,容量补偿电价带来的峰谷价差最高达到0.1883/千瓦时。 

  为加快推进新能源消纳,山东健全完善电力交易机制,研究制定市场合同优先消纳方案,明确按照自愿参与原则,有序放开新能源发电企业进入市场,鼓励具备条件的集中式发电企业与售电公司、批发用户签订中长期交易合同,确保参与市场交易的清洁电力在电网调峰困难时段优先消纳;允许购电主体使用与新能源发电企业签订的市场合同抵扣应承担的非水可再生能源消纳责任电量,实现新能源和可再生能源市场交易与非水可再生能源消纳责任权重的有效衔接……随着一系列改革举措的导向引领,激活了新能源交易电量市场“一池春水”。 

  技术+改造, 适应能源禀赋的首要选择 

  “李景华,报装容量,48.8千瓦;消纳方式,全额上网;今日发电量,138.79千瓦时……” 

  不到发电现场,不看光伏设备,不查计量表计,627日,轻点鼠标,34千米外的峄城区榴园镇前湖村分布式光伏发电户李景华的实时发电数据就出现在枣庄配电网调控中心的监控大屏上。 

  针对风电、光伏发电“看天吃饭”的特点,国网山东电力自主开发新能源调度技术支持系统,实现集中式新能源场站信息采集、实时监视、功率预测、发电控制和调度管理智能化,新能源功率预测准确率超过95%;为破解分布式光伏点多面广的难题,开发上线了客户侧能源互联网智慧平台,基本实现并网分布式光伏发电项目的可观、可测。 

  “干了20多年的调度,在我眼里,煤电一直就像一个大家庭孩子里的老大,朴实本分,在干好自己工作的同时,还尽可能地照顾风电、光伏发电这些时尚靓丽的弟弟妹妹,给他们更多的发展空间。”山东电力调度控制中心的一位工程师在谈起火电机组的灵活性改造时这样感慨道。 

  我国“富煤缺油少气”的能源结构禀赋,决定了煤电机组在未来一段时间内仍占据重要地位。山东既是新能源大省,同时也是煤电大省。截至5月底,山东电网煤电装机容量为8051万千瓦,是山东省的供热主力,也是调峰主力。 

  “煤电机组灵活性改造技术成熟,相比新上的抽水蓄能、电化学储能装置,单位容量技改成本更低,周期也短。”国网山东电科院电源技术中心副主任杨兴森说。正因如此,推进煤电机组灵活性改造,成为目前快速提升系统灵活性调节能力的首要选择,煤电机组的角色,将由电量型电源向调节型、服务型电源转变。 

  我国常规火电机组控制系统的设计、调试和优化,通常都是针对 50% 额定负荷以上区间进行,较少涉及低负荷运行工况。当机组在40%额定负荷以下运行时,调节裕度和安全裕度都会降低。火电机组灵活性改造,包括机组的深度调峰能力、快速爬坡能力和快速启停能力。 

  截至5月底,山东开展灵活性改造的煤电机组为38台、容量为1817.5万千瓦,已改造的机组采暖季平均可深调至35%额定容量、非采暖季平均可深调至30%额定容量。煤电机组灵活性改造对提高新能源消纳率的效果非常显著。杨兴森说,通过时序生产分析测算,每改造1000万千瓦容量的煤电机组,供热期、非供热期调峰能力分别增加约80万千瓦、120万千瓦,在现有装机情况下,新能源利用率提高约0.6个百分点。 

  电网+储能, 绿电消纳的基础与支撑 

  “无论系统大小,道理都是一样的,我们要研究的问题就是在保持平衡的基础上,尽量多地消纳新能源。小缸只能养小鱼,池子大了才能养大鱼。山东是经济大省,对电力的需求是大规模新能源消纳的基础。”630日,在国网山东电科院双碳研究实验室,指着眼前的青岛中德生态园综合用能模拟沙盘,国家电网首席专家孙树敏说。 

  作为我国东部沿海重要省份,山东的经济总量长期位居全国前列,人口总量超过1亿。凭借优越的地理位置和发展环境,山东已吸引超过220家世界500强企业前来投资兴业,并拥有济南、青岛两个地区生产总值达到万亿级的城市。这样庞大的体量,使山东成为名副其实的用电大省。2022年,山东全社会用电量达7559亿千瓦时,仅次于广东,连续多年位居全国第二。 

  2022年,山东电网迈入用电负荷“亿千瓦”时代。支撑平稳走过用电“亿千瓦”的,是强大的电力“大动脉”。宁让电等发展,不让发展等电。山东建成“五交三直一环网”的省域交直流混联电网,接受外电能力达3100万千瓦以上。 

  山东把可再生能源接入全面纳入电网规划管理,加快配套电网工程建设,“十三五”以来,建成投产500千伏临朐、220千伏潍坊温泉站等配套电网工程,以及220千伏滨州海丰站等风电、光伏发电项目集中接入变电站和汇集站,为可再生能源发展集中区域项目科学、合理接入电网创造了良好条件。 

  储能是构建新型电力系统、推动能源绿色低碳转型的重要装备基础和关键支撑技术。“充电”“赋能”新能源快速增长,国网山东电力把电网的“充电宝”——储能充分利用起来。山东在运抽水蓄能装机容量310万千瓦,相当于可以满足泰安一座城市的用电需求。 

  61日,国家电投集团海阳海上风电有限公司岛南国投风电场在山东电力交易平台完成其配建储能充放电曲线申报出清,成为国内首家配建储能与其风光主体联合入市的新能源电站。 

  按照市场规则,在满足电网安全运行和新能源优先消纳的条件下,新能源电站配建储能优先出清,储能和电站风电机组作为一个主体进行联合结算。这次风储联合交易标志着储能市场化交易迈入新阶段,为充分发挥新能源电站配建储能的作用、提高其利用率和收益水平开创了一条新路。 

  如何才能调动市场建设储能的积极性? 

  山东创新出台“储能优先”政策,将储能配置作为集中式风电、光伏项目并网的首要条件,按照比例高低排序依次保障并网。推动新型储能参与电力现货市场,建立新型储能调度运行机制。以电量交易、容量补偿、容量租赁等方式,疏导储能运营成本。2022年,山东省新型储能累计放电量达2.98亿千瓦时,位居全国第一。同时,山东健全储能技术规范,启动储能设计、生产、建设、验收、运维、管理等全过程标准制订计划,发布实施地方标准4项、立项8项,编制《山东省电化学储能电站消防设计审查和消防验收技术导则》《电化学储能发电工程检测规程》等填补相关领域空白。 

  截至6月底,山东新型储能装机规模已达283万千瓦,位居全国首位。 

  在齐河小高家村,国网德州供电公司建成全国首个“云储能”示范项目,所谓“云储能”,就是统筹管理分散在农村台区下的分布式储能资源,通过储能削峰填谷,促进就地平衡,提升发电效率和用户电压合格率。小高家村“云储能”项目充电量可达372千瓦时,使台区低压接入容量提升了50%,整村15300千瓦分布式光伏全部接入,满发满供,有效解决了配电变压器反向重过载、居民过电压问题。 

  数据显示,今年16月,山东电网弃风弃光电量同比去年减少6.56亿千瓦时,可满足125万户居民家庭1个月的用电需求,相当于减少标准煤消费33.5万吨,减排二氧化碳10.1万吨。