【每日收获】20230903 新型电力体系

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“双碳”目标下,能源为主战场,电力为主力军;然而伴随新能源机组快速扩张,我国当前尖峰容量裕度不足,系统灵活性资源匮乏。

“新型电力体系”首次于2021年3月提出,与双碳目标绑定。

电力作为一次能源转换的重要载体,是当前碳排放的主要来源,但其亦能通过使用清洁燃料实现对含碳化石能源的替代(例如太阳能、风能、水能、核能),是双碳战场的主力军。

然而风光出力波动性较强,且我国电力系统灵活性资源较为短缺、市场机制有待优化

随着绿电大规模并网,全国夏季尖峰负荷容量裕度(电源有效容量供给-最高容量需求)整体明显下滑,2030年跌至负数;电力紧缺等问题或持续加剧,亟待“源网荷储”各环节资源多元互补。

1、电源侧:依托能源结构,煤电灵活性改造或为我国现阶段最优路径。

参考欧美国家,其多以自身能源结构选择调节性电源。

其中:

德国与波兰为欧洲产煤大国,故以煤电为主(2022年德国褐煤、硬煤两类煤机容量占全部可调度电源容量42%);

英美两国得益于北海油气田资源、页岩气革命后燃气成本下行,2022年气电发电量占比均达39%,以调峰性能优的燃气机组为主;

法国核电占比全球最高,其利用核电机组参与负荷跟踪运行、合理安排检修配合电网调峰等。

而基于我国“富煤缺油少气”的资源禀赋,煤电机组总量大,且灵活性改造成本整体可控,为我国现阶段最具可操作性和经济性的选择。

2、电网侧:电力供需分布错配,加强互联电网系统建设。

欧洲各国资源禀赋存异,国际电力交易市场应运而生,2009年形成高度集成化互联电网ENTSO-E。

其中,作为欧洲邻国最多的国家,德国通过30条220千伏~400千伏的输电通道与邻国互联,且随其风光出力增加,进出口电量结构由“进少出多”向“夏季进多出少、冬季进少出多”转变,电网深度参与电力系统调节。

我国各省与欧洲各国在物理布局上较为相似,需加强跨省区特高压输电线路建设、提高电网错峰互济能力,缓解新能源供需分布错配,降低三北弃风弃光率;并协同大电网、配电网、微电网发展,在分布式资源快速增长的背景下增强电网灵活性。

3、负荷侧:加快需求侧由管理向响应过渡,探索虚拟电厂模式。

国际上,需求侧响应已较为成熟(价格型和激励型),如分时电价为代表的价格型需求响应,以美国PJM需求响应项目、澳大利亚能源需求响应计划为典型案例的激励型需求响应。

其他负荷侧调节手段主要以虚拟电厂为代表,典型模式如美国社区光储、欧洲电动汽车有序充电项目,充分利用分布式资源参与削峰填谷。

我国亦多次强调需提升负荷响应水平,发改委于2023年5月提出,到2025年各省需求响应能力达到最大用电负荷的3%-5%。

各省市陆续执行、优化分时电价政策以及需求响应补贴,处于政府主导的需求侧管理向需求侧响应的过渡阶段;此外可借鉴海外经验,从光储、新能源车等细分领域探索虚拟电厂模式。

4、储能侧:抽蓄及新型储能快速发展,未来在多方面多层次优势互补。

全球范围内,抽水蓄能仍为市场主力,2022年抽蓄装机占比已投运电力储能的79%,同时,电化学储能发展迅猛,其中锂电子电池规模年增长率超85%。

具体到运用场景,储能可分为表前(发电侧+电网侧)和表后(工商业+户用)两类,其中中美两国均以表前储能为主,英德两国分别引领欧洲表前储能和表后户用储能市场。

由于我国抽蓄资源储备丰富(截至2022年底规划资源总量约823GW),且其充放电技术成熟稳定、经济性优,为我国现阶段储能侧核心力量。

未来伴随成本下降、技术进步、价格及补偿机制完善,新型储能商业模式有望进一步理顺,与传统储能技术在调节周期、运用场景等方面多层次优势互补。

在当前“双碳”加速推进的背景下,建设新型电力体系的必要性与紧迫性日益凸显。

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