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建设新型电力系统是当务之急,但系统安全又该如何保障?

来源:中国电力国际产能合作企业联盟            发布日期:2022-03-16            点击量:

“构建以新能源为主体的新型电力系统”,是在碳达峰、碳中和目标背景下国家对电力系统发展作出的最新重大决策。

在我国双碳目标的引领下,2035年左右,以风光为主体的新能源在总装机占比中将超50%,远期来看,光伏与风电将达到70%以上的发电量占比。高比例的新能源容量接入,一方面需要电力系统由“源随荷动”转变为“源网荷储”协同互动的运行模式,以此解决电源端的不可控问题;另一方面,新型电力系统对新能源发电本身的可靠性也提出了远超以往的要求,只有首先确保了系统的“安全与可靠”,接下来才是考虑其发电的可预测性,与网、荷、储的互动。

新型电力系统的“脆弱”担忧

在碳中和背景下,能源生产与消费的电力化水平将显著提高,限电停电对生产生活带来的危害也就明显增大。比如2019年末,由于缺煤以及部分地区能耗双控的压力大,部分地区出现了限电导致原材料价格飞涨(如金属硅),使中下游的制造业受到巨大冲击,东北部分地区停供生活用电更是使群众的日常生活难以为继。

因此,随着新能源由辅助能源走向主力能源的地位,新型电力系统对新能源发电系统的可靠性要求将远超以往,新能源发电设施在生命周期内需要具备抵抗各种极端气象的能力,否则一旦发生大停电事故,带来的经济损失将是无法估算的:

例如英国2019年的大停电事件,源自闪电导致的燃气发电机组停机,该停机导致电网频率下降,引发750MW海上风电机组脱网,电网频率进一步降低导致低频减载以及威廉希尔官网:的发电机组脱网,最终造成英格兰与威尔士大部分地区停电,约有100万人受到停电影响。

又如2021年初的美国德克萨斯州的停电危机:一方面寒潮导致取暖用电需求显著增加,另一方面由于缺气与低温,26GW的火电与5GW的风电无法工作,使得超过400万户家庭受到停电影响。

由此可见,原有的电力系统尚不到高枕无忧的地步,而新能源对不可抗力因素的敏感性更为强烈,因此我国对建设以新能源为主的新型电力系统时,对安全的重视理应加倍。

值得一提的是,天灾或事故等不可抗力,在电力系统建设中还可以预测并通过提高标准,提前做出准备,而当下一些因发展理念造成的隐患,则更需解决在当下,控制在眼前。

预防人为隐患,保障系统安全

光伏发电是新能源发电的代表,也是新型电力系统的重要组成部分。

由于光伏组件长期暴露在户外环境中,需持续运行25年甚至更长的生命周期,这就要求产品设计要极致可靠,要能抵御各种气象变化,包括百年一遇的暴雪、飓风、冰雹等气象灾害。否则,一旦某地出现了极端气象,就会导致该地区大量的光伏组件破损、电站无法发电,从而出现规模性大停电事故。而这种停电并非简单的故障脱网,还涉及到光伏组件的重新订购、更换安装等,具有较长的时间周期。

因此保障光伏电站的可靠运行,在一定程度上便是在保护新型电力系统的安全。