新能源|高比例消纳新能源关键是什么？【能源人都在看

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构建以新能源为主体的新型电力系统，以风电、光伏为主的新能源将成为新增电能供应的主体，但由于新能源发电固有的强随机性、波动性和间歇性，大规模新能源接入电网后，电力系统的电力电量时空平衡难度将显著加大。因此，要保障不同时间尺度电力供需平衡和新能源高水平消纳，关键是提升新型电力系统的灵活调节能力。
大量电力电子装备接网
将影响电力系统调节能力
在超短周期（毫秒至秒级）调节方面，新能源出力快速波动且频率和电压耐受能力不足、稳定难度加大。风电、光伏采用电力电子装备接入电网，大规模接入将使电力系统转动惯量减小，降低系统抗扰动能力，导致系统故障时频率、电压波动加剧。此外，电力电子装备本身抗干扰能力也弱于常规机电设备，系统故障时风电、光伏机组易大规模脱网，可能引发严重连锁故障。
在短周期（分钟至小时级）调节方面，新能源短时出力随机性和波动性易造成系统频率和潮流控制困难。据统计，单个新能源场站小时级最大功率波动可达装机容量的15-25% ， 2小时最大波动可达40%；考虑整体区域新能源功率波动，以广东为例， 2小时最大波动可达20-35% 。高比例新能源接入电网后，常规电源不仅要跟踪负荷变化，还要平衡新能源出力波动，大幅增加了电力系统调节难度。
在日内调节方面，新能源发电特性与用电负荷日特性匹配度差，将增加电力系统调峰压力。风电反调峰特性显著，凌晨负荷较低而风电出力处于较高水平，午时或晚间负荷较高而风电出力处于较低水平，导致电力系统净负荷峰谷差增大，加剧调峰难度。以广东海上风电为例，单个风电场反调峰深度达50% ，海上风电机群反调峰平均深度达22% 。此外，在部分光伏渗透率较高的地区，也出现了午间腰荷时段的调峰难问题。
在多日、周时间尺度调节方面，新能源发电“靠天吃饭”特征明显，将增加电力系统供需失衡风险。受气象条件影响，新能源出力可能出现较长时间偏低的情况，如长时间阴雨天导致光伏出力持续偏低；台风来袭时，风机会自动处于停转顺桨状态，以降低叶片受损风险；在极寒天气条件下，新能源设备耐受能力脆弱，将导致出力受限甚至停机。
从供给侧、需求侧、电网侧
分别提升电力系统灵活性
供给侧：提高灵活调节电源占比
我国灵活性调节电源装机占比不足6% ，远低于欧美国家水平。笔者认为，提高灵活性调节电源占比是提升新型电力系统灵活性的关键。
新型储能响应速度最快可以达到毫秒级，持续放电时间在分钟至小时级，充放电转换较为灵活，适用于解决新能源短时波动性问题，可提高新能源并网性能。在超短周期调节方面，按照行业技术标准规定，新能源场站应满足具备≥10%额定负荷调节能力的要求，若新能源场站按装机容量的10%配置储能，可从源头解决新能源出力快速波动的问题，提升系统一次调频能力。在短周期调节方面，为满足平抑新能源分钟至小时级最大波动幅度的要求，新能源场站宜按装机容量的15-20%配置储能。
抽水蓄能技术经济优势明显，可进行大规模能量充放，放电时间达小时及以上，适合长时间尺度电网调峰及电力平衡场景，并能根据库容大小，发挥日内调峰甚至周调节作用。大力发展抽水蓄能，有助于解决新能源间歇性问题，提升系统调峰能力、系统安全性及特殊天气场景下的电力供应保障能力。因此，建议做好中长期抽水蓄能电站选点规划和站址保护，优化抽水蓄能电站布局和投产时序，优先在新能源集中开发地区和负荷中心布局建设。推进大容量高水头抽水蓄能机组科技创新，开展中小型、可变速抽水蓄能技术研究。