“十四五”期間,我國新能源基地形勢多樣,在新型電力系統建設穩步推進、綠色能源和生態治理融合發展的大趨勢下,如何開展新能源大基地的開發建設?在2023年光伏行業年度大會上,水規總院新能源研究院陸上能源研究處處長王昊軼提出了自己的看法。
王昊軼強調,要充分發揮光熱支撐調節能力,因地制宜作為補充調節手段。目前,光熱在我國已經裝機并網五十八萬千瓦左右,光熱發電兼具調峰和儲能的雙重功能。首先,它可以為電力系統提供更好的長周期調峰能力和轉動混量。它的最小基礎出力可以達到15%,要優于常規煤電。
其次,通過配置電加熱裝置可以吸納電網的棄電,在系統需要的時候再將電力發出。三是光熱同火電一樣,具備系統熱量的支撐作用,水電總院結合沙戈荒大基地中配置的光熱開展了深入的研究。在兩個極端氣候條件下,從連續小光日和連續大光日。光熱的出力特性與火電的出力特性基本保持一致。
以下為王昊軼演講主要內容(有刪減,未經本人審核):
由于我國能源資源和電力負荷的錯配,使我國能源電力流呈現了以自西向東、由北向南的特征,也形成了充分考慮資源稟賦和分布特征的能源發展格局。在資源稟賦優良地區布局大型的風光基地,配套建設抽水蓄能和煤電等調節電源,統籌區域消納和外送,多措并舉的提高電力安全保護能力,保障經濟社會發展的能源需求,開展新能源大基地建設意義重大。
開展新能源大基地,首先要明確基地規劃的要求。十四五期間我國新能源基地的形勢是多樣的,其中包括以沙漠戈壁荒漠為重點的大型風電、光伏發電基地,以及七大陸上新能源基地和水風光綜合基地。沿海布局了五大海上風電集群,此外,還有圍繞國家十四五電力規劃擬定的三江九池輸電通道。按照風光調儲的開發思路,布局了一批新能源基地。
新能源基地規劃主要按照三位一體的原則來推進沙漠、戈壁、荒漠等大型基地的開發建設。強調以大型風光基地為基礎;以穩定、安全、可靠的特高壓、輸電線路為載體;以其周邊清潔高效先進節能的煤電為支撐來開展大型能源基地的開發建設。
電源布局重點要考慮常置土地的屬性,新能源資源的水平,土地的可利用條件。新能源基地的規劃要盡量做到集中連片,規劃和規模化布局。
輸電方面考慮送售兩端的處理特性和負荷的不匹配特性。外送通道要在新能源電量占比和消納利用率上達到一定的要求,具備較高的電力支撐保障能力,具有經濟優勢和綠電價值。
在新能源基地規劃要求的前提下,開展新能源大基地的開發建設主要包括以下幾條開發思路。
首先,要充分利用新能源自身,通過區域的平衡,大規模消納新能源電力。風電的平滑效應比較顯著,不同區域,不同地形地貌,存在著風電的互補性,因此,通過利用耦電網的靈活送售電特性,來擴大調度平衡區域,發揮電網的平臺作用,盡量消納新能源的電力。
其次,持續推進存量煤電靈活性改造,提升區域內煤電的支撐保障能力。隨著新能源比例不斷提升,煤電在我國電力系統中的定位將發生轉變。未來我國煤電將由電量主體電源向基礎保障性、系統調節性和應急備用電源轉變。
煤電發揮系統調節能力主要的技術路徑就是要加快煤電的靈活性改造。國家能源局已經印發全國煤電基礎改造升級實施方案。明確指出存量煤電基礎靈活性改造應改盡改,十四五期間完成兩億千瓦,增加系統調節能力三千到四千萬千瓦,以促進新能源消納,實現煤電機組靈靈活性改造規模達到1.5億千瓦。
第三,加快抽水蓄能電站的建設,為新能源基地提供有力的支撐。抽水蓄能技術成熟度高,市場規模大,調節參數也很優,因此支撐能力比較強。
第四,配置系統對儲能特性的各種調節需求。從配置環節、時間尺度、應用場景、配置方式等不同維度統籌考慮,科學部署,構建起大規模、區域化、多場景、多品類的儲能系統。
第五,充分發揮光熱支撐調節能力,因地制宜作為補充調節手段。目前,光熱在我國已經裝機并網五十八萬千瓦左右,光熱發電兼具調峰和儲能的雙重功能。首先,它可以為電力系統提供更好的長周期調峰能力和轉動混量。它的最小基礎出力可以達到15%,要優于常規煤電。其次,通過配置電加熱裝置可以吸納電網的棄電,在系統需要的時候再將電力發出。三是光熱同火電一樣,具備系統熱量的支撐作用,水電總院結合沙戈荒大基地中配置的光熱開展了深入的研究。在兩個極端氣候條件下,從連續小光日和連續大光日。光熱的出力特性與火電的出力特性基本保持一致。
新能源基地區域范圍廣泛,占地面積大。因此,新能源基地的開發,要充分考慮基地與生態的關系。水電總院利用衛星遙感技術,持續開展了荒漠地區新能源生態治理的相關研究。研究目標是要促進新能源與生態的協同發展,明確太陽能資源開發與氣候、生態之間的關系,準確評估光伏電站開發建設對局地氣候和生態的影響。為新能源的健康可持續發展提供重要支撐。
研究主要包括四個方面,分別是生態監測體系、生態評估體系和光伏生態影響機理、生態系統發展機制。
首先,生態監測體系主要開展綜合地面觀測、低空觀測和遙感觀測手段。提出全省及太陽能重點開發區域氣候植被生態監測體系構建思路,實現全方位的動態監測,智慧網絡概念。
其次,生態評估體系重點是基于多尺度遙感衛星觀測技術,綜合分析氣候、植被生態特性,制定適合高原、荒漠地區的光伏電站氣候和植被影響評估體系。
第三,光伏生態影響機理重點是基于地面觀測和數值模擬手段,深入研究光伏電站建設和運維過程對局地微氣候和地表置位的影響機理。
第四,生態協同發展機制指出,太陽能開發利用和生態協同發展的路徑和模式,助推新能源開發與生態保護協同發展。
生態環境質量是指在一個特定的時間和空間范圍內生態系統的全部或部分生態因子的組合,對人類的生存以及社會經濟可持續發展的適宜程度。對這種適宜程度的評價主要包括單一指標評價法和多維指標評價法兩種方法。目前,多指標多維度生態環境評價法是對生態環境評價領域的研究重點。開展生態質量評價,關鍵在于如何來選擇評價指標,因此,分析太陽能重點開發區域的核心生態過程,可以有效提取反映區域生態特征的指標。
整個生態環境變化的研究首先是選取評價指標,水電總院以衛星數據為基礎,根據光伏電站場區生態環境特征,選取了規劃植被、濕度、沙度、鹽度各類指標和地表溫度等作為生態環境變化因子。計算評價指標,主要是利用遙感反應的方式,來計算2018年至2022年五個指標的數值,使用其中每一年的規劃植被指標值最大的月作為該年的比較基數,合成影像對上述不同期的五個變量進行相應的組合,來基于遙感技術進行組成分析。最后,通過成分分析來形成遙感生態指標,對研究區生態環境質量進行評估。通過光伏電站內部和光伏周邊區域評價指標的比對,來分析開展光伏電站建設后,對整個環境的影響。
通過對光伏電站生態環境變化過程的分析得出結論,一,研究區內光伏電站的建設,對所在區域的生態環境有明顯的改善作用。二,在建設期,由于施工影響,光伏電站對于土壤和植被有一定的破壞,但隨著光伏電站的建設完成,后期的植被會有所恢復,建設完成期越久的光伏電站具有更好的生態環境。對于沙戈荒地區,本無植被覆蓋的自然環境惡劣地區,如不采取生態修復措施,光伏場站的建設難以促進植被的生長,改善地表生態環境,但仍然具有一定的防沙固沙作用。
水電總院全面參與了我國可再生能源的開發建設,是中國可再生能源發展的開拓者,奠基者和推進者。水電總院的業務范圍主要包括服務政府、服務行業、服務國家重大工程,同時水電總院也是國家可再生能源信息管理中心等行業技術支撐平臺的依托單位。水電總院全面參與了我國新能源大基地的開發建設。