數字化變革不是為了數字化而數字化，而是為了解決構建新型電力系統過程中存在的一系列問題。
對電力系統靈活調節能力提出挑戰
“過去電壓等級從高到低，1000千伏到500千伏再到220千伏等，一級一級下降，這種屬于垂直型電網。而在以新能源為主體的新型電力系統中，到用戶端可以只有少數幾個電壓等級，這是扁平型電網。全國電網正在進入垂直型電網和扁平型電網共存的時代。未來扁平型電網將持續大規模發展。”5月15日，南方電網公司發布《南方電網公司建設新型電力系統行動方案(2021-2030年)白皮書》(以下簡稱《白皮書》)，并舉行數字電網推動構建新型電力系統專家研討會。
“一定要分清楚，哪些是多快好省的關鍵技術，哪些不是，具體工作要落在實處。此次發布的《白皮書》很實際，根據南方電網的特點，因地制宜提出了推動構建新型電力系統的路徑和方案。”中國工程院院士、清華大學教授韓英鐸說。
在新型電力系統場景下，新能源規模化發展成為常態。“新能源‘應并盡并’。我們將加快新能源接入電網配套工程建設，支撐集中式新能源基地和分布式新能源接入。”南方電網公司副總工程師、南網總調總經理劉映尚表示，該公司將重點推進廣東、廣西海上風電，云南大滇中地區新能源，貴州黔西、黔西北地區新能源等配套工程建設，制定完善新能源入網、并網、調試、驗收、運行、計量、結算等管理制度，建立風機防凝凍能力、寬頻測量等技術標準，確保新能源高效、安全接入。
據南網預測，“十四五”和“十五五”全社會最大負荷年均增長率分別不低于6.5%、3.5%。隨著社會用電的需求增加，新能源和其他常規能源要同步增加。南方電網將推動水電、核電、調峰氣電等多能互補電源體系建設，積極引入西藏、北方清潔能源基地等區外電源。
預計到2025年，南方電網可實現新增2400萬千瓦以上陸上風電、2000萬千瓦以上海上風電、5600萬千瓦以上光伏接入。
“新能源大規模接入的系統特性變化，要求系統必須具有強大靈活的調節能力，確保大規模新能源并網后實現發用平衡，為用戶提供穩定、持續的供電保障。”劉映尚說，南網將在源網荷儲各個環節進行部署，大力提升系統調節能力。
為此，《白皮書》提出，“十四五”和“十五五”期間，南方電網將分別投產500萬千瓦和1500萬千瓦抽水蓄能，分別投產2000萬千瓦新型儲能，并大力推動火電靈活性改造，推進具備調節能力的水電站擴建機組，合理布局調峰氣電，提升系統調節能力。
“電力+算力”實現新能源“無條件”上網
新能源具有間歇性特征，有觀點認為新能源規模化發展后，電力系統面臨安全性問題，但韓英鐸表示，隨著新技術的發展，這些問題不再是問題。
事實上，解決新能源規模化并網帶來的挑戰，也是構建起新型電力系統的應有之義。
“電網連接能源生產和消費，是新型電力系統的核心樞紐。”中國工程院院士、南方電網公司專家委員會主任委員李立浧表示，新型電力系統的顯著特征是風電、光伏等新能源在電源結構中占據主導地位，由于新能源具有隨機性、波動性、間歇性等特點，電網在持續可靠供電、安全穩定等方面面臨重大挑戰。
“基于‘電力+算力’的系統平衡理論是新型電力系統的理論基礎，要以信息化、數字化構建新型電力系統，使系統‘可見、可知、可控’，實現新能源‘無條件’上網。”李立浧說。
新能源大規模發展已成為趨勢。對此，中國科學院院士周孝信建議，通過數字化、信息化以及人工智能等多種方法，推動電力系統源網荷儲各環節協調互動，加強先進儲能技術研發，創建新型電力系統的理論和技術體系，助力碳達峰、碳中和目標實現。
數字化正是構建新型電力系統的關鍵一環。依托數字技術，數字電網讓電力系統擁有更加敏銳的“感官”和更加聰明的“大腦”，支持新能源機組作為主力電源參與電力系統調控過程。
“實現能源轉型和高效利用，發展數字能源和數字電網勢在必行。”中國工程院院士陳勇表示，數字能源是IT技術與能源產業高度融合的產物，通過數字平臺建設，將海量能源數據匯集，并通過分析優化能源結構、使用方式，提高能源使用效率和精準性。
周孝信認為，數字化改革不是為了數字化而數字化，是為了解決電網、電力系統存在的問題。特別是當新能源的比例越來越高時，需要充分運用數字化、信息化手段來推動源網荷儲協調發展，以應對新能源發電出力的波動性、間歇性，以及新型電力系統規劃設計、調度運行、保護控制等方面的一系列難題。
據悉，南方電網公司已明確提出應用新一代數字技術進行數字化改造，加快建設數字電網，打造承載新型電力系統的最佳形態。
根據規劃，通過數字電網建設，到2025年，南方電網將具備新型電力系統“綠色高效、柔性開放、數字賦能”的基本特征，支撐南方五省區新能源裝機新增1億千瓦以上，非化石能源占比達到60%以上。到2030年，基本建成新型電力系統，支撐新能源裝機再新增1億千瓦以上，非化石能源占比達到65%以上，助力新能源成為南方五省區第一大電源。
營造適應新型電力系統的制度環境
營造促進能源電力高質量發展的制度環境是構建新型電力系統的重要基礎。《白皮書》提出，南網將推動制定適應高比例新能源市場主體參與的中長期、現貨電能量市場交易機制，推動開展綠色電能交易，建立電能量市場與碳市場的銜接機制。
未來，越來越多的調頻、調峰、備用電源成為產品，進入交易市場。南網正在制定適應抽水蓄能、新型儲能、虛擬電廠等新興市場主體參與的交易機制，設計靈活多樣的市場化需求響應交易模式，推動南方五省區需求側響應市場建設。
“需求側響應，就是在電力供應緊張的時候，用電客戶主動削減自己的用電負荷。”劉映尚舉例，在市場化需求響應機制下，工業用戶在電力供應最緊張的“尖峰負荷”時段，主動減少用電，既可以避免承擔高峰時段的尖峰電價，還能獲取收益。
不僅是工業用戶。南網還激勵各類電力市場主體挖掘調峰、填谷資源，引導非生產性空調負荷、工業負荷、充電設施、用戶側儲能等柔性負荷主動參與需求響應。到2030年，南方電網將實現全網削減5%以上的尖峰負荷。
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