智能電網下新能源與常規能源協調發展初探

陳建輝 大唐韓城第二發電有限責任公司

新時期，我國提出2060年前實現碳中和目標，這要求加速構建清潔低碳安全高效的能源體系，實現對化石能源消耗量的有效控制，積極提高利用效能。通過積極開展可再生能源替代行動，深化電力體制改革，構建以新能源為主體的新型電力系統。構建智能電網，實現新能源與常規能源的有效協調發展，進而減少能源的消耗，控制碳排放，推動碳中和目標的實現。

一、加速智能電網建設的背景

我國能源燃燒占據全部碳排放的88%，其中電力碳排放占據全社會碳排放的25%左右。近年來，我國大力發展新能源、提升電網智能調節能力等，獲得了不錯的節能減排措施。當前，全社會電氣化水平不斷提升，越來越多碳排放從終端用能行業轉移到電力，電力行業的碳減排壓力不斷增加。我國既是能源生產大國，也是消費大國，不過能源綜合利用率水平不高。實現碳中和的目標，對電力系統有著更高的要求，使其面臨很多挑戰。未來，電力系統改造升級以及投資布局，面臨很多的新挑戰，例如可再生能源滲透率和棄電率為正相關關系，降低棄電率有著很大挑戰。除此之外，大量分布式能源聚合體也給電網的運行能力以及調度水平有著很大的考驗，需要積極優化電力系統結構建造，既需要保證可再生能源消納，同時也需要解決高滲透率的分布式可再生能源帶來的沖擊，解決電網安全穩定運行的挑戰。為推動電力增長零碳化發展，發展清潔與循環經濟，需建設堅強大電網和智能配電系統協同發展，推動綜合能源系統的發展。具體建設方面，構建以新能源為主題的電源結構，形成高彈性的數字化、智能化電網以及多元互動等的綜合服務體系。現結合智能電網建設背景，分析新能源與常規能源的協調發展思路。

二、智能電網下新能源與常規能源實現協調發展的方向

（一）智能電網與光伏的實例分析

以某項目為例，為光伏發電并網工程，系統由1.1MW的屋頂光伏與250kW×2h的儲能系統組成。從系統的構建角度分析，采用了分布式接入控制管理系統和新型智能自愈式饋線自動化處理模塊等，通過發揮分布式電源和微網技術以及設備的優勢。構建的分布式接入控制管理系統，發揮技術的優勢，實現分布式電源優化控制和協同調度以及能源經濟調度等多樣化功能，促使多微網系統的穩定性與高效化以及安全化運行。采用自愈式饋線處理系統，解決了配電自動化系統故障處理和分布式電源接入的協調配合問題，有效處理復雜配電網的故障問題。

分布式光伏發展具有較強的不穩定性，整個發電并網環節，要解決很多的技術問題，尤其是運行與檢修安全問題。若出現電流倒送的情況，則會使得電網運行面臨很大的安全隱患。在建設工作的開展方面，搭建完善的分布式光伏發電并網信息采集和運行監控系統，制定了相應的標準，為電網系統和分布式光伏項目提供具體的解決思路。為了解決并網問題，采取以下技術措施：1）規范分布式光伏監控主站系統的建設規范，同時構建了1套分布式光伏運行監控系統。2）開發符合實際需求的分布式光伏電站的并網接口一體化裝置。3）制定混合通信環境下的通信解決方案，既滿足信息安全需求，同時達到二次系統安全防護要求。采用微電網技術手段，使得太陽能產生的電可以直接供給工廠設備使用，同時有效減少了交直流轉換的復雜且高能耗的過程。

（二）能源協調發展的問題

智能電網具有自愈性特點，同時也具有自動抵御攻擊的優勢，可以有效地滿足客戶用電的需求。構建的智能化電網，對各類發電形式接入時的兼容性更強，可促使電網保持高效化和穩定化運行。從智能電網下新能源與常規能源實現協調發展的角度分析，智能化電網既需要支持新能源安全穩定適宜的接入，并且也需要適應分布式發電與微電網的接入，進而滿足電力的多樣化需求，實現和用戶的有效互動。其中，新能源具有可再生和可屬地化開發的優化，環保效益突出不過缺點也比較明顯，例如能量密度低等，接入新能源會給電網穩定運行帶來很大的挑戰。

（三）能源協調發展的方向

新能源滲透率不斷提高，使得電網強度下降。從新能源發展現狀分析，新能源電網適應性標準不斷演進，著對支撐電網的穩定性有著較高的要求。目前，德國與澳大利亞等新能源滲透率很高的國家，在具體推動方面提出了新的建模以及更為嚴格的電網標準規范。從我國的情況來看，最新發布的2019年新國家標準GB/T37408技術規范也適應新發展，強化了電網適應性要求，例如高穿有功穩定性與高低電壓穿越能力等，提出了更高的要求。未來，低SCR電網環境背景下，光伏逆變器要具有精準度更高的并網算法。

光儲一體化。未來，光儲一體為發展的主要方向。在實際建設方面，面向未來打造智能光伏發電機，來推動光伏能源的發展。預計2025年，電站光儲一體比例，將超過30%。光儲在的結合，使得光伏電站由電流源轉變為電壓源，運用光儲協同控制算法，來實現虛擬慣量等同步機特性，與此同時光伏發電技術指標向著光電靠攏，達到可儲可控制的狀態，促使電網得到增強。這需要解決安全與壽命等各類問題，切實保障電池生命周期內，電池利用率最大化目標的實現。

數字化。從智能電網的建設推進角度分析，數字化為重要的基礎。現階段，5G技術與云技術等快速發展，預計2025年將有超過90%的電站會實現數字化，使得光伏電站極簡化、智能化和高效化管理實現，打造有機的智能化生命體[1]。

三、智能電網下新能源與常規能源實現協調發展的策略

（一）做好政策的協調

智能電網下新能源與常規能源實現協調發展，還需要加大政策的投入力度。采取以下措施：1）財政支持。結合具體項目情況，針對新基建提出財政支持政策，例如充電設施獎補資金等，促進各項建設工作的開展與落實[2]。2）金融支持。積極鼓勵引導銀行與其他金融機構，加大對智能電網下新能源的建設投入。通過構建多元化投融資體系，進而吸引更多的社會資本參與，高質量推進基礎設施的建設。3）規劃用地。智能電網下新能源與常規能源實現協調發展，在基礎設施建設方面需要解決用地問題，需要加大用地政策的支持力度。4）用電價格。從用電端的角度出發，如何降低用電成本成為重點。圍繞新能源與常規能源實現協調遇到的挑戰與問題，通過完善政策支持力度，積極推進各項工作，完善基礎設施，促使綜合能源網形成[3]。

（二）利用技術協調

隨著智能化電網的建設，新能源與常規能源的協同發展加速，能源結構也會產生很大的變化，向著新一代綜合能源系統方向發展。通過構建綜合能源模式，達到拉通生產與消費的效果，促進碳中和的實現，具有很高的推廣價值。從綜合能源的建設角度分析，形成源-網-荷-儲一體化的自治系統，要從基礎設施出發，構建以ICT為底座的基礎設施，貫徹平臺+生態理念，做到融合創新，促使能源利用率得到降低，同時能源成本得到降低。在網絡安全風險與用戶隱私方面，圍繞系統可靠性和安全性以及隱私性等技術指標，除了做好硬件的設計與制造控制外，還需要強化預測性維護，保障系統的穩定性；軟件方面則需要構建分層級防御系統，達到分層可控和分層防御等效果，保障軟件的安全性與可靠性。通過引入5G技術和AI技術等，增強光伏系統的穩定性。未來，在技術方面，組件/組串級監控及智能關斷、AFCI，將會發展為光伏電站的標配，同時形成統一的而標準。將光伏打造為助力能源，主動安全技術為重要的保障力量。AI智能化電弧防護，通過將AI算法融入AFCI，實現精準化檢測，達到快速故障保護的目的，同時保障分布式光伏的安全[4]。積極發展關鍵技術，例如RSD與AFCI以及RSD等，為光伏能源利用提供支持。綜合運用區塊鏈和5G技術等，為分布式電站的構建提供技術支持，形成協同管理的虛擬電站，進而更好地參與電力系統的調度和交易等。基于分布式光伏場景，受到虛擬電站技術快速發展的影響，衍生的新型商業模式，帶來新的經濟增長點。預計2025年，超過80%的戶用光伏系統將會接入各類VPP網絡。智能電網建設過程中，采用AI技術，挖掘人工智能和物聯網等的技術優勢，通過集成海量的專家經驗以及自學習，使得算法和算力以及算據等可以發揮有效的作用[5]。基于此技術手段，替代運維專家開展診斷，進行運維決策。利用智能化跟蹤算法，使得組價和支架以及逆變器協同運行，發揮技術的價值。通過智能IV診斷以及精準化定位故障，提高運維管理的水平。除此之外，使用無人機技術和清洗機器人以及人臉識別技術等，實現對故障診斷和光儲協同以及智能化巡檢等模式的重構[6]。

（三）綜合化發展

新能源與常規能源具有相互促進和協調的特點，在推進兩者協調發展的角度，需要保持發展速度同步以及技術相互適應。與此同時，技術發展和政策法規必須要相互配套。在實踐中必須要努力提高智能化電網接納新能源發電的能力，進而滿足新能源發電的響應需求，同時也需要做好電網的整合，方便新能源大規模并網，形成新能源格局。圍繞能源資源和負荷需求的矛盾，積極推進智能化電網的建設[7]。對電力行業現有的結構進行調整，消除協同發展的弊端。推進新能源發電模式發展的同時，逐漸縮常規能源的規模。由于新能源與常規能源存在差異，合理運用新思維，優化能源結構的配置，實現兩者的優勢[8]。

四、結語

綜上所述，智能電網下新能源與常規能源實現協調發展，需要政策與技術等的支持。圍繞兩者的協調發展難題，完善基礎設施，推動綜合電網的發展。通過有效解決面臨的挑戰與問題，促使智能電網快速發展，創造更多的效益。