许德操-青海新型电力系统示范区构建设想-2022年4月15日新型电力系统第二期.pptx-solarbe文库

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2022年 4月目录 CONTENTS 构建条件与青海定位1 总体思路与路径设想 2 路径方案3 3 建设背景 -为什么建设新型电力系统能源是主战场能源燃烧是我国主要的二氧化碳排放源，占全部二氧化碳排放的 88左右。能源领域减排路径，关键在于加快发展非化石能源，尤其风电、太阳能发电等新能源。电力是主力军我国 95左右的非化石能源主要通过转化为电能加以利用。构建以新能源为主体的新型电力系统，加快电力行业清洁低碳转型的步伐；推进其他行业电气化进程，助力工业、交通、建筑部门和全社会的深度脱碳。实现碳达峰、碳中和，能源是主战场，电力是主力军，构建新型电力系统是重要实践手段。 4 智能友好清洁低碳开放互动建设背景 -什么是新型电力系统以承载实现碳达峰、碳中和，贯彻新发展理念、构建新发展格局、推动高质量发展的内在要求为前提，确保能源电力安全为基本前提、以满足经济社会发展电力需求为首要目标、以最大化消纳新能源为主要任务，以坚强智能电网为枢纽平台，以源网荷储互动与多能互补为支撑，具有清洁低碳、安全可控、灵活高效、智能友好、开放互动基本特征的电力系统。 生产侧实现多元化清洁化低碳化； 消费侧实现高效化减量化电气化。 新能源具备主动支撑能力； 分布式、微电网可观可测可控； 大电网规模合理、结构坚强； 构建安全防御体系，增强系统韧性、弹性和自愈能力。 发电侧、负荷侧调节能力强； 电网侧资源配置能力强； 实现各类能源互通互济、灵活转换，提升整体效率。安全可控灵活高效 高度数字化、智慧化、网络化； 实现对海量分散发供用对象的智能协调控制； 实现源网荷储各要素友好协同。 适应各类新技术、新设备以及多元负荷大规模接入； 与电力市场紧密融合； 各类市场主体广泛参与、充分竞争、主动响应、双向互动。基础条件 -为什么选择青海作为省级示范区资源禀赋电源装机电网形态实践经验 5 青海能源资源丰富。青海地处青藏高原东北部，东西长约 1200公里，南北宽约 800公里，面积 72.1万平方公里（其中沙漠化土地 10万平方公里），平均海拔 3500米以上。青海清洁能源品类丰富、集约化优势突出，综合开发条件居全国之首。  太阳能、风能资源富集。太阳辐射强度大，光照时间长，大风较多，土地资源广阔，是全国新能源综合开发条件最为优越的地区，其中太阳能技术可开发量 35亿千瓦、风能技术可开发量 7500万千瓦，截至目前省内太阳能开发率不到 1，风电仅开发了 11。青海省年水平面总辐射分布图青海省年法向直接辐射分布青海省风能资源分布图青海省水能资源分布图  水电资源优越，水能理论蕴藏量 2187万千瓦，居全国第五位，西北第二位，调节性能优良的水电约占全省水电总装机容量的 80，同时具备扩机和建设可逆式机组可能性，总量超过 1200 万千瓦。截至目前省内水电开发率仅 38。  抽水蓄能电站站址资源良好，站点储备 27个，总装机 5080万千瓦，目前省内首座抽水蓄能电站正在开展可研设计前期工作。基础条件 2021年青海各类电源发电量占比 2011年 -2021年青海新能源装机增长情况（万千瓦） 2021年青海各类电源装机占比 6 资源禀赋电源装机电网形态青海省电源结构已发展到清洁能源主导、新能源为主体的阶段。  自 2018年以来，青海新能源装机占比超过水电，成为省内第一大电源  截至 2021年底，全省电源总装机 4114万千瓦，新能源装机占比高达 61.5  在运储能电站 14座，容量 382.42兆瓦 /532.87兆瓦时。实践经验基础条件青海具备典型送端电网特征，是 “ 西电东送 ” 的重要通道之一。 建成世界首个以输送清洁能源为主的特高压输电大通道 ±800千伏青豫特高压直流工程 具备坚强的主网架基础，已成为东接甘肃、南联西藏、西引新疆和直通中原的交直流混合型、多端枢纽型电网，承担着西北乃至全国资源优化配置的重要任务，是 “ 西电东送 ” 的重要通道之一 7 敦煌巴州吐鲁番乌北凤凰哈密白银西宁官亭平凉乾县宝鸡银川东黄河河西酒泉拉西瓦洛川海西天山烟墩沙洲鱼卡乌苏信义西疆拉萨 ±400kV 柴拉直流藏青海柴达木西宁夏麦积山肃库车阿克苏新巴楚喀什达坂城亚中岌岌湖三塘湖南山兰州东～郭隆日月山塔拉莫高六盘山陕银东灵宝直流天中直流伊宁直榆流横灵绍直流甘沙湖贺兰山昭沂直流祁连昌吉吉泉直流香加莎车和田五家渠五彩湾塔城秦道泾渭灵州夏州武胜沙坡头杞乡青南 ±800kV青豫直流祁韶直流甘州托素青山资源禀赋电源装机电网形态实践经验基础条件名片 4首创并发布绿电指数，综合反映绿色电力发展总体水平，包括绿电开发、绿能共享和绿色生活三个评价维度的多项基础指标。名片 6国家电网公司与青海省政府联合打造黄河源头玛多清洁电取暖智慧用能全覆盖示范工程，成为领跑三江源清洁取暖样本工程和扶贫创新的示范工程。名片 5 2018年国内首家新能源大数据平台上线，为新能源行业提供安全高效服务支撑。 8 资源禀赋电源装机电网形态实践经验  首创并发布绿电指数，上线国内首家新能源大数据平台，打造黄河源头玛多县清洁电取暖示范工程，为全国清洁能源发展贡献青海力量。基础条件名片 7建成多能源电力系统互补协调调度与控制系统，实现电力系统运行灵活性和可再生能源消纳能力的有效提升，支撑能源结构清洁化转型。名片 9 2020年构建源网荷一体化新能源行业工业互联网平台上线运营。名片 8 实现国内首家基于区块链的共享储能调峰辅助服务市场化交易，将弃电量存储在储能系统中，在用电高峰和新能源出力低谷时释放电能，促进资源优化配置。 9 资源禀赋电源装机电网形态负荷特性实践经验  建成多能源电力系统互补协调调度与控制系统，实现国内首家基于区块链的共享储能调峰辅助服务市场化交易，上线运营源网荷一体化新能源行业工业互联网平台，推动清洁能源高质量发展。海南落实 “ 双碳 ” 目标，构建新型电力系统，西北是主战场，青海要唱重头戏。 立足青海大力推动新能源资源开发，不断提升新能源就地消纳规模及水平。 服务全国依托大电网资源优化配置平台将清洁能源特别是新能源资源输送至全国，助力全国低碳转型。 符合青海省情，更是服务国家战略需要。黑龙江吉林山东江西安徽湖南广东广西河南湖北山西内蒙古陕西宁夏甘肃四川贵州云南西藏新疆江苏上海浙江福建北京河北台湾青海辽宁 10 青海新型电力系统发展定位目录 CONTENTS 构建条件与青海定位1 总体思路与路径设想 2 路径方案3 12 青海电网典型日运行曲线图（午间弃电与夜间缺电并存） 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 000 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 2100 2200 2300 光伏大发时段，水、火电降至最低，无法消纳全部新能源，需外送水电光伏火电夜间全开满发风电外送或者弃电光伏大发时，水电、火电下降至最低。黄河流域大型水电降至 100万千瓦夜间外购电总出力夜间外购电总负荷总体思路与路径设想面临形势基本特征发展路径预期目标一是电源侧新能源以低置信容量实现发电量高占比 ,电力电量实时平衡困难。电力电量平衡贡献小。日电力平衡新能源有效出力低。季节电量平衡新能源冬季发电量比夏季骤减 1/3。水电夏丰冬枯。新能源储能模式发展需求迫切。实现发电量单中位 M新 W 能源为主体，新能源的穿透率要远高于 100，亟需在系统同步发展规模化储能，将新能源发电量平移至其他时段发电。 13 4000 3900 3800 3700 3600 3500 3400 3300 3200 3100 00 0 10 0 20 0 30 0 40 0 50 0 60 0 70 0 80 0 90 0 100 0 110 0 120 0 130 0 140 0 150 0 160 0 170 0 180 0 190 0 200 0 210 0 220 0 230 0 全网电解铝负荷对比 MW 2020年 5月 2020年 8月 2020年 12月 2021年 2月 2021年 5月 2021年 7月 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 00 0 10 0 20 0 30 0 40 0 50 0 60 0 70 0 80 0 90 0 100 0 110 0 120 0 130 0 140 0 150 0 160 0 170 0 180 0 190 0 200 0 210 0 220 0 230 0 全网铁合金负荷对比 MW 2020年 5月 2020年 8月 2020年 12月 2021年 2月 2021年 5月 2021年 7月面临形势基本特征发展路径预期目标三是负荷侧响应能力弱，新能源就地消纳能力提升困难。青海主要以电解铝、钢铁、多晶硅等高载能负荷为主，工业用电量约占全社会用电量的 87，日平均负荷率夏季 95.4、冬季 94.71，负荷曲线较为平滑，现状终端负荷响应能力有限，可调节、可中断负荷潜力不大。负荷用电曲线与新能源发电曲线不匹配等因素影响，青海新能源消纳问题逐步突出并成为制约新能源发展重要因素。总体思路与路径设想可控连续出力的煤电装机占主导强不确定性、弱可控出力的新能源发电装机占主导电源结构传统的刚性、纯消费型柔性、生产与消费兼具型转变负荷特性单向逐级输电为主的传统电网包括交直流混联大电网、微电网、局部直流电网和可调节负荷的能源互联网转变电网形态同步发电机为主导机械电磁系统电力电子设备和同步机共同主导的混合系统技术基础源随荷动的实时平衡模式、大电网一体化控制模式源网荷储协同互动的非完全实时平衡模式、大电网与微电网协同控制模式运行特性传统电力系统新型电力系统 14 面临形势基本特征发展路径预期目标随着 “ 双碳 ” 进程加快推进，能源生产加速清洁化、能源消费高度电气化、能源配置日趋平台化、能源利用日益高效化。能源格局的深刻变化调整，必将给电力系统带来深刻变化，其中电源结构、负荷特性、电网形态、技术基础及运行特性面临着 “ 五大转变 ” 。总体思路与路径设想 15 新型电力系统的基础仍是交流同步运行机制新型电力系统中大电网仍将发挥重要作用新型电力系统构建是一个渐进过渡式发展过程新型电力系统是新型数字技术和传统技术深度融合的电力系统技术引领预期目标面临形势基本特征发展路径总体思路与路径设想 16 总体思路与路径设想蓄能等灵活性电源，提高新能源主动支撑能力，实现电源互通互济、灵活转化，满足内用外送供需平衡保障需求。电力可靠供应应用构网型储能等柔性设备，构建制氢、压缩空气储能等柔性负荷，发挥其蓄水池和调节器作用，解决极端天气下供需矛盾。主动支撑能力题提升新能源大规模外送路径方案青海内用负荷特高压直流外送主动支撑能力面临形势基本特征发展路径预期目标积极推动清洁低碳能源供应体系建立，建设一定规模保障性电源，提高新能源主动支撑能力，解决青海 “ 夏丰冬枯，日盈夜亏 ” 电力供应保障矛盾，促进新能源大规模外送。积极推动常规电源开发，大力发展电化学储能、抽水围绕青海两个清洁能源基地，建设至华东、华中特高压外送通道，实现青海新能源更大范围优化配置。目录 CONTENTS 构建条件与青海定位1 总体思路与路径设想 2 路径方案3 有序推动火电转型 2025年新增清洁高效煤电规模。 2030年前建成 1300万千瓦清洁气电。 2031～ 2040年，煤电逐步从供应保障向基础调节转变。 2060年煤电全部转调相运行。 18 落实 “ 在推进新能源可靠替代过程中逐步有序减少传统能源，确保经济社会平稳发展 ” 要求，推动全省电源协调发展。加快水电开发和扩机 2030年前，加快规划茨哈峡、尔多及宁木特水电建设； 2040年前，结合储能泵站建设，推动黄河上游水电扩机。 2060年前，实施可逆机组建设。路径一、保障电力可靠供应 19 大力开发抽水蓄能电站推动抽蓄规划建设， 2030年建成哇让、南山口等 1000万千瓦抽蓄电站； 2040年建成 2000万千瓦抽蓄电站； 2060年建成 3500万千瓦抽蓄电站。积极推动新型储能发展 2025年规划建设电化学储能 900万千瓦； 2030年规划建设储能泵站、电化学储能 1200万千瓦； 2040 年新型储能 2000万千瓦； 2060年新型储能 3000万千瓦。路径一、保障电力可靠供应 2000 2500 3000 3500 4000 火电出力水电出力光热出力风电出力光伏出力抽蓄出力弃风弃光电力缺额系统需求日向下调峰需求向上向下调峰新能源大规模发展，午间大发，出力规模远大于负荷及外送需求；晚高峰常规电源电力供应不足，需要通过抽蓄、新型储能等调节电源解决负荷向上调峰和新能源向下调峰问题。 -500 1500 1000 500 0 2000 1500 1000 500 0 -500 2500 0时 1时 2时 3时 4时 5时 6时 7时 8时 9时 10时 11时 12时 13时 14时 15时 16时 17时 18时 19时 20时 21时 22时 23 时水电强迫出力光伏出力火电出力水电可调出力光热出力火电缺额风电出力抽蓄出力西北受电系统需求日向上调峰需求大力推进抽蓄、储能等可调节电源建设，解决负荷和新能源的调峰需求。协调控制系统，发挥各类电源的协调互济将导致夏丰冬枯、日盈夜亏问题较能力，有效保障负荷的用电需求。为突出。路径一、保障电力可靠供应光热光伏抽蓄抽水抽蓄发电风电水电可调 -1.59 -2.96 -3.73 -4.56 -4.76 -5.06 -4.44 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 -32 -26 -23 -13 5 -9 -4 2 -23 -36 -42 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 1月 2月 3月 4月 5月 6月 -9 8月7月 9月 10月 11月 12月供需平衡通过建设一定规模的水电、火季节性电量缺额新能源季节性出日电量缺额连续多日大负荷极端天电及燃气电站，构建风、光、水、火、储力不平衡，冬季出力较夏季减少 1/3，气新能源小发，连续多日缺电，青海电网单日最大缺电高达 1.6亿千瓦时。正常方式季节不平衡 2030年青海逐月电量盈亏情况示意图极端天气 2030年冬季连续多日缺电（亿千瓦时）连续 1天连续 2天连续 3天连续 4天连续 5天连续 6天连续 7天青海水电夏丰冬枯，火电规模有限，新能源的强随机性和弱可控特征，导致极端天气叠加连续多日大负荷情况 20 下，日及季节性电力不平衡问题突出。抽蓄及电化学储能等在极端天气下存在储能不足，能力发挥有限问题。解决日以及季节性电量不平衡问题的有效措施是大规模发展新能源，新能源的穿透率要远高于 100水平，新能源大发时段，将富裕新能源用于制氢、制热、压缩空气等，实现能源综合利用；在日电力电量不足的情况下，发挥新能源规模效应，满足电量平衡需求。 21 以构网型储能为基础的虚拟电厂研究构网型储能技术，综合考虑能量平衡和电压支撑需求，提高新能源主动支撑能力，解决电网暂态电压、调频调相等问题，提升网源协调发展的适应性。项目示范配置新能源规模 50万千瓦，构网型储能规模 25万千瓦，建成以构网型储能为基础构建的虚拟电厂达到 20万千瓦。构网储能电压阶跃响应特性新能源新能源储能充电桩虚拟电厂控制系统可控负荷以构网型储能为基础的虚拟电厂示意图路径二、提高主动支撑能力 22  柔性负荷由制氢（氨）等设备及配套新能源构成，必要时配置一定比例储能，保障季节性和极端天气电力供应，兼顾新能源就地消纳。 6月 20日 -28日，硅铁全天总负荷电量基本不变， 800-2000负荷电量累计增加 1548.1万千瓦时，日均增加 172 万千瓦时。红色曲线为 5月硅铁负荷平均值负荷参与调峰机制的实施兆瓦 30万千瓦绿电 9日硅铁负荷平均值路径二、提高主动支撑能力  需求侧响应全省铁合金负荷约 150万千瓦，具备开展需求侧响应能力。加快可调节资源库建设，结合电价政策调整，引导省内铁合金负荷积极参与需求侧响应，需求侧响应规模 2030年不低于总负荷的 15 。送端受端跨越省份距离（千米）华北甘肃、宁夏、陕西、山西、河北 1200-1700 青海华东甘肃、陕西、河南、安徽 1700-2200 华中甘肃、陕西、湖北 1200-2200 西南四川、重庆 1200-1700 南方四川、贵州、湖南、广东 1700-2200 统筹全国能源电力格局、受端电力市场需求等因素，考虑以海西、海南两个亿千瓦级新能源基地作为外送通道起点，依托特高压柔性直流技术，建设常规及柔性特高压直流外送输电通道，主送华东、华中等地区，每条直流外送清洁电量达 400亿千瓦时。青海特高压直流外送线路路径示意图青海特高压直流外送距离汇总表路径三、新能源大规模外送新疆西藏青海甘肃内蒙古四川云南广西广东陕西山西安徽福建浙江江苏黑龙江吉林辽宁海南台湾宁夏贵州重庆湖南江西河北山东河南湖北北京天津上海 ±800千伏特高压直流经济输送距离 1600公里左右， ±1100千伏经济输送距离 2200公里左右