關(guān)于源網(wǎng)荷儲項(xiàng)目系統(tǒng)分析與發(fā)展的探究

2021年，國家發(fā)展改革委、國家能源局印發(fā)《關(guān)于推進(jìn)電力源網(wǎng)荷儲一體化和多能互補(bǔ)發(fā)展的指導(dǎo)意見》(發(fā)改能源規(guī)〔2021〕280號)中要求，以習(xí)近平新時(shí)代中國特色社會主義思想為指導(dǎo)，落實(shí)“四個(gè)革命、一個(gè)合作”能源安全新的戰(zhàn)略，將源網(wǎng)荷儲一體化和多能互補(bǔ)作為電力工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的重要舉措，致力于構(gòu)建以清潔、低碳、安全、高效為特征的新型電力系統(tǒng)。以此為核心驅(qū)動(dòng)力，全面加速能源行業(yè)轉(zhuǎn)型升級與可持續(xù)發(fā)展，為實(shí)現(xiàn)我國“雙碳”目標(biāo)，提升風(fēng)電、光伏等可再生能源利用水平和新型電力系統(tǒng)運(yùn)行效率，更好地發(fā)揮源網(wǎng)荷儲一體化與多能互補(bǔ)在保障能源安全中的作用。

源網(wǎng)荷儲項(xiàng)目的類型和構(gòu)成

源網(wǎng)荷儲一體化是指通過優(yōu)化整合電源、電網(wǎng)、負(fù)荷、儲能資源，以最新的新能源技術(shù)、通信控制系統(tǒng)和電力系統(tǒng)體制機(jī)制創(chuàng)新為支撐，構(gòu)建源網(wǎng)荷儲高度融合的新型電力系統(tǒng)，提高電力系統(tǒng)的靈活性和可靠性，實(shí)現(xiàn)能源的高效利用及供應(yīng)和需求的平衡。目前按照相關(guān)政策，主要有區(qū)域(省)級、市(縣)級、工業(yè)園區(qū)(居民區(qū))級源網(wǎng)荷儲一體化3種模式。

▌源網(wǎng)荷儲項(xiàng)目的類型

(1)區(qū)域(省)級別源網(wǎng)荷儲一體化。通過整合區(qū)域(省級)電力體系，引入包括電源、用電負(fù)荷、電化學(xué)儲能等在內(nèi)的多元化市場主體，旨在全面加速市場化交易的自由化進(jìn)程，促進(jìn)電力市場高效運(yùn)作，利用靈活的價(jià)格機(jī)制引導(dǎo)各類市場主體進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整與多向互動(dòng)，強(qiáng)化全網(wǎng)的統(tǒng)一調(diào)度能力，確保市場運(yùn)行的高效與協(xié)同。構(gòu)建源網(wǎng)荷儲間靈活高效、協(xié)同互動(dòng)的電力運(yùn)行與市場體系，深度挖掘并充分發(fā)揮區(qū)域電網(wǎng)的調(diào)節(jié)潛力，確保電源、用戶、儲能及虛擬電,廠等多元主體有效融入市場機(jī)制，實(shí)現(xiàn)資源最優(yōu)配置與言效利用。

(2)市(縣)級別源網(wǎng)荷儲一體化。以城市為基礎(chǔ)，梳理城市重要負(fù)荷，為實(shí)現(xiàn)清潔取暖與清潔能源消納的深度融合，推進(jìn)源網(wǎng)荷儲一體化示范項(xiàng)目的實(shí)施，同時(shí)滿足供暖的清潔化需求，共同推動(dòng)能源行業(yè)綠色轉(zhuǎn)型與可持續(xù)發(fā)展。結(jié)合清潔取暖和清潔能源消納工作開展市、縣級源網(wǎng)荷儲一體化示范，研究熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組、新能源電站、靈活運(yùn)行電熱負(fù)荷一體化運(yùn)營方案。

(3)工業(yè)園區(qū)(居民區(qū))級別源網(wǎng)荷儲一體化。在國內(nèi)城市各類型場景，通過分布式光伏、并網(wǎng)型微電網(wǎng)以及電動(dòng)汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施等，開展分布式光伏發(fā)電與新能源電動(dòng)汽車靈活充放電相結(jié)合的(居民級別)小型源網(wǎng)荷儲一體化建設(shè)。在用電負(fù)荷大的工業(yè)區(qū)、風(fēng)光資源條件好的地區(qū)，采用就近接入，就地消納方式，進(jìn)一步推動(dòng)源網(wǎng)荷儲一體化項(xiàng)目以及綠色園區(qū)的創(chuàng)新建設(shè)。

▌源網(wǎng)荷儲項(xiàng)目的構(gòu)成

源網(wǎng)荷儲一體化項(xiàng)目，主要以提高電源側(cè)的新能源消納水平和強(qiáng)化負(fù)荷側(cè)的綠色電力供應(yīng)能力，通過配置儲能來改善負(fù)荷用電特性和新能源出力特性，實(shí)現(xiàn)源網(wǎng)荷儲的有序、高效協(xié)同調(diào)節(jié)。

源。包括火電、風(fēng)電、光伏、水電等，根據(jù)區(qū)域(省)、市(縣)、工業(yè)園區(qū)(居民區(qū))范圍內(nèi)發(fā)電資源類型，重點(diǎn)整合風(fēng)電和光伏新能源項(xiàng)目，綜合場址風(fēng)電資源、光伏資源、地形地貌、地質(zhì)情況、交通及施工條件、環(huán)保影響因素等，對新能源項(xiàng)目的建設(shè)條件進(jìn)行綜合分析，對新能源電量消納占比、總用電量進(jìn)行比例約束，確保新能源綜合利用率，兼顧新能源項(xiàng)目與負(fù)荷的距離，在一定范圍半徑內(nèi)，篩選優(yōu)質(zhì)新能源項(xiàng)目。

網(wǎng)。由變電站、配電站、輸配電設(shè)備、輸電線路和供電設(shè)施所組成的電力系統(tǒng)。通過專用的配電網(wǎng)和變電站，包括項(xiàng)目本身內(nèi)部及與公用電網(wǎng)的聯(lián)絡(luò)線路，配套建設(shè)相應(yīng)的繼電保護(hù)、安全自動(dòng)、通信、調(diào)度自動(dòng)化裝置。

荷。根據(jù)區(qū)域(省)、市(縣)、工業(yè)園區(qū)(居民區(qū))范圍內(nèi)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和需求，綜合節(jié)能減排、綠電比例、碳匯等要求，統(tǒng)籌增量負(fù)荷當(dāng)前和后續(xù)發(fā)展情況，用最大負(fù)荷和年用電量反推項(xiàng)目不同階段規(guī)。

儲(含抽水蓄能)。結(jié)合一體化項(xiàng)目內(nèi)部電氣特性和新能源消納要求等條件，確保集約高效，滿足調(diào)峰填谷，確保系統(tǒng)穩(wěn)定,運(yùn)行通信。建設(shè)源網(wǎng)荷儲一體化項(xiàng)目綜合管控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目內(nèi)部各側(cè)協(xié)調(diào)互濟(jì)和統(tǒng)一調(diào)控，并服從和接受公用電網(wǎng)的統(tǒng)一調(diào)

▌源網(wǎng)荷儲一體化項(xiàng)目的實(shí)施內(nèi)容

(1)電源情況。源網(wǎng)荷儲一體化項(xiàng)目建設(shè)時(shí)序與規(guī)模，要與負(fù)荷投產(chǎn)時(shí)間和當(dāng)前及未來需求的增長相匹配。考慮進(jìn)一步擴(kuò)大電源規(guī)模的同時(shí)，更要綜合電網(wǎng)發(fā)展及消納空間的分析，根據(jù)各風(fēng)電場、光伏電站場址的發(fā)電量估算及投資匡算等綜合分析建設(shè)條件和成本。

(2)新能源場址的選擇。明確所屬區(qū)域、場址中心地理坐標(biāo)和場址面積，盡可能將場址中心靠近源網(wǎng)荷儲一體化項(xiàng)目。做好新能源區(qū)域敏感因素、地形地貌、海拔高度等調(diào)査與實(shí)際情況。通過風(fēng)資源、光資源及地形條件等進(jìn)行分析，開展風(fēng)機(jī)，光伏場區(qū)布置和確定風(fēng)機(jī)單機(jī)容量，預(yù)測年上網(wǎng)電量等。

(3)電源建設(shè)時(shí)序與規(guī)模。根據(jù)負(fù)荷預(yù)測情況，考慮電量占源網(wǎng)荷儲一體化項(xiàng)目的比重，確保用電量不低于20%，同時(shí)根據(jù)風(fēng)電、光伏項(xiàng)目的工程建設(shè)周期，確定投產(chǎn)規(guī)模，預(yù)測風(fēng)電、光伏利用小時(shí)數(shù)和發(fā)電量占比。重點(diǎn)分析主要技術(shù)路線及設(shè)備選型、接入系統(tǒng)方案等。

(4)以風(fēng)電為例分析利用小時(shí)數(shù)和年發(fā)電量的確定利用小時(shí)數(shù)。風(fēng)電場的發(fā)電小時(shí)數(shù)與風(fēng)機(jī)所處位置風(fēng)資源情況密切相關(guān)。在規(guī)劃風(fēng)機(jī)機(jī)位時(shí)，全面細(xì)致地考量項(xiàng)目所在地的地形地貌、主導(dǎo)風(fēng)向，同時(shí)綜合評估風(fēng)機(jī)近區(qū)的障礙物等相關(guān)影響因素。由于風(fēng)機(jī)可以高效地將風(fēng)能轉(zhuǎn)化動(dòng)能、動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能，當(dāng)風(fēng)穿過風(fēng)電機(jī)組的葉輪后，其速度會顯著降低并引發(fā)湍流現(xiàn)象，這種影響需要經(jīng)過一段距離后才能逐漸減弱并恢復(fù)自然風(fēng)速，若在場地條件允許情況下，在主風(fēng)方向上盡量增加風(fēng)機(jī)之間的距離，進(jìn)一步減少風(fēng)機(jī)相互影響。

(5)年發(fā)電量。根據(jù)風(fēng)電場風(fēng)資源情況、地形地貌、建設(shè)環(huán)境、交通運(yùn)輸和接入系統(tǒng)等條件，估算場區(qū)發(fā)電量。風(fēng)電場理論發(fā)電量需扣除湍流影響、葉片污染、風(fēng)電機(jī)組利用率、功率曲線折減、場用電線損等能量損耗、氣候停機(jī)、周圍風(fēng)電場影響和軟件計(jì)算誤差等因素后，即為風(fēng)電場的年上網(wǎng)電量。

(6)電網(wǎng)情況。①變電容量測算問題。結(jié)合各類型源網(wǎng)荷儲一體化項(xiàng)目增量情況，需考慮采用科學(xué)合理的電壓等級，配套建設(shè)相應(yīng)變電站。結(jié)合源網(wǎng)荷儲一體化項(xiàng)目的電力電量平衡結(jié)果、容載比、主變?nèi)萘咳鳖~容量等進(jìn)行測算。②變電站和產(chǎn)業(yè)建設(shè)時(shí)序問題。源網(wǎng)荷儲一體化項(xiàng)目即要規(guī)劃新建，又要考慮終期規(guī)模。根據(jù)源網(wǎng)荷儲項(xiàng)目自身開發(fā)時(shí)序和產(chǎn)業(yè)投產(chǎn)時(shí)序，考慮在規(guī)模最大的1臺主變故障情況下，考慮剩余1臺主變的負(fù)載率要滿足負(fù)荷供電要求。

與主網(wǎng)連接方案及產(chǎn)權(quán)分界

源網(wǎng)荷儲一體化項(xiàng)目要綜合考慮負(fù)荷情況及規(guī)劃變電站情況，主要為是否新建或者利用原有剩余間隔，并與主電網(wǎng)只存在1個(gè)接入點(diǎn)。產(chǎn)權(quán)分界點(diǎn)可設(shè)在變電站進(jìn)線間隔處的龍門架等位置，區(qū)分源網(wǎng)荷儲一體化項(xiàng)目的自有運(yùn)行和擁有的產(chǎn)權(quán)。

負(fù)荷情況

負(fù)荷情況要根據(jù)用戶生產(chǎn)特性和各類用電負(fù)荷性質(zhì)的調(diào)查結(jié)果。也可參考已投產(chǎn)項(xiàng)目的生產(chǎn)特性，兼顧自身負(fù)荷調(diào)節(jié)能力，也可結(jié)合不同時(shí)段的價(jià)格信息和新能源出力情況，動(dòng)態(tài)調(diào)整負(fù)荷用電特性。達(dá)到調(diào)節(jié)能力跟隨新能源消納需求與價(jià)格信息雙向調(diào)用。此外，負(fù)荷側(cè)調(diào)節(jié)能力不足時(shí)，也可利用儲能系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。

儲能情況

(1)儲能系統(tǒng)。儲能系統(tǒng)可以將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能、動(dòng)力勢能、電磁能，且在后續(xù)需要時(shí)，迅速精確地將這些能量形式重新轉(zhuǎn)化為電能，實(shí)現(xiàn)能量的靈活釋放與利用。增加一定比例的儲能系統(tǒng)，能夠緩解電網(wǎng)的調(diào)峰壓力，減少新能源電源的棄風(fēng)和棄光電量，并且利用儲能的充放電特性，能夠提高新能源電源的利用效率和經(jīng)濟(jì)效益。

(2)儲能系統(tǒng)的必要性。由于新能源出力具有隨機(jī)性、波動(dòng)性的特征，傳統(tǒng)運(yùn)行模式無法為系統(tǒng)提供充足穩(wěn)定的供電容量。容易出現(xiàn)需要新能源出力時(shí)，由于風(fēng)電、光伏的不可控，不能及時(shí)供應(yīng)電能，在產(chǎn)能穩(wěn)定時(shí)，又因風(fēng)電、光伏出力較大，形成棄電現(xiàn)象。儲能系統(tǒng)能夠緩解風(fēng)電、光伏發(fā)電項(xiàng)目在電網(wǎng)端的不穩(wěn)定性。

(3)儲能系統(tǒng)選型。電化學(xué)儲能主要指采用鋰離子電池、鉛酸電池、鈉硫電池、全釩液流電池進(jìn)行電化學(xué)儲能。電磁儲能也是電力儲能技術(shù)的一種，包括超導(dǎo)儲能、超級電容儲能形式。根據(jù)目前技術(shù)，電化學(xué)儲能運(yùn)用范圍也較廣，是除了抽水蓄能外，各類儲能技術(shù)中應(yīng)用最廣、發(fā)展最快的儲能技術(shù)。

源網(wǎng)荷儲項(xiàng)目控制系統(tǒng)情況

▌二次系統(tǒng)建設(shè)內(nèi)容

源網(wǎng)荷儲一體化項(xiàng)目要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置的配置，確保電力運(yùn)行的安全穩(wěn)定。其中主要有線路保護(hù)、母線保護(hù)、斷路器失靈保護(hù)、智能錄波器、安全穩(wěn)定自動(dòng)裝置、電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置等。

▌系統(tǒng)通信

各類源網(wǎng)荷儲一體化項(xiàng)目的系統(tǒng)通信，是整個(gè)系統(tǒng)的信息傳輸系統(tǒng)，負(fù)責(zé)一體化項(xiàng)目內(nèi)電力運(yùn)行的信息聯(lián)通，并作為一個(gè)整體接受電網(wǎng)的統(tǒng)一調(diào)度管理，主要有調(diào)度組織關(guān)系、系統(tǒng)通信方案、光纜路由和系統(tǒng)組織。同時(shí)，電網(wǎng)調(diào)度管理安全性，根據(jù)電力系統(tǒng)的分級調(diào)度管理體制，還要設(shè)立調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)，

▌一體化項(xiàng)目調(diào)控平臺建設(shè)方案

設(shè)立智能調(diào)度功能，負(fù)責(zé)對項(xiàng)目內(nèi)的源網(wǎng)荷儲進(jìn)行統(tǒng)一協(xié)調(diào)智能調(diào)度，將根據(jù)區(qū)域(省)級、市(縣)級、園區(qū)(居民區(qū))級的能源供給及消耗的發(fā)電預(yù)測、負(fù)荷預(yù)測，生成調(diào)度指令，并將調(diào)度指令分解后傳送到各個(gè)新能源電站、電網(wǎng)、儲能及用能設(shè)施，各新能源電站、電網(wǎng)、儲能及用能設(shè)施的能量管理模塊接受功率調(diào)度命令，將功率分解后，將功率指令發(fā)送給各機(jī)組。

構(gòu)建碳資源管理功能，通過區(qū)域(省)級、市(縣)級、工業(yè)園區(qū)(居民區(qū))級中的源網(wǎng)荷儲，提高能源、碳排放等數(shù)據(jù)的計(jì)量、核算精度和可信度，推進(jìn)生產(chǎn)方式綠色化、數(shù)字化升級，全面促進(jìn)能源結(jié)構(gòu)管理能力提升。

源網(wǎng)荷儲一體化項(xiàng)目未來的發(fā)展

(1)將傳統(tǒng)電力系統(tǒng)發(fā)一輸一變一配一用的方式，轉(zhuǎn)變成源網(wǎng)荷儲一體化、多能互補(bǔ)模式。實(shí)現(xiàn)跨區(qū)域、跨省及各類工業(yè)園、工商業(yè)、社區(qū)等不同類型、不同規(guī)模的領(lǐng)域，解決規(guī)模化新能源與新型負(fù)荷大量接入的問題，提高新能源發(fā)電消納占比。

(2)源網(wǎng)荷儲一體化技術(shù)通過整合，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的高效管理和利用。充分發(fā)揮負(fù)荷側(cè)的調(diào)節(jié)能力，為后續(xù)電力系統(tǒng)多元商業(yè)模式的建立和虛擬電廠的發(fā)展提供創(chuàng)新理念。

(3)發(fā)展區(qū)域(省)、市(縣)、工業(yè)園區(qū)(居民區(qū))源網(wǎng)荷儲可實(shí)現(xiàn)新能源就近消納，提升新能源消納能力和增強(qiáng)源網(wǎng)荷儲協(xié)調(diào)水平。在能耗雙控及“雙碳”目標(biāo)約束下，進(jìn)一步增強(qiáng)了綠色電力開發(fā)與消納，降低碳排放，促進(jìn)能源與生態(tài)協(xié)調(diào)發(fā)展提供新路徑。

(4)在源網(wǎng)荷儲一體化的基礎(chǔ)上，綜合利用現(xiàn)代化的信息手段，結(jié)合人工智能、數(shù)字化、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，通過建設(shè)智能化、智慧化網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)能源的高效利用。

源網(wǎng)荷儲與傳統(tǒng)電網(wǎng)的對比

傳統(tǒng)電網(wǎng)的問題在于用電負(fù)荷突然增高時(shí)，發(fā)電企業(yè)的快速適應(yīng)響應(yīng)不夠及時(shí)，會出現(xiàn)用電、發(fā)電不匹配，且傳統(tǒng)電網(wǎng)未建立起有效的儲能機(jī)制，導(dǎo)致對用電企業(yè)的電力供應(yīng)不足，致使電網(wǎng)調(diào)度存在不安全性。源網(wǎng)荷儲是一種“源網(wǎng)荷互動(dòng)”模式，由一個(gè)智能化的調(diào)度平臺統(tǒng)一控制，實(shí)現(xiàn)源網(wǎng)荷同步，通過風(fēng)電、光伏不同資源互補(bǔ)，從而更經(jīng)濟(jì)、安全穩(wěn)定的改善電力系統(tǒng)功率動(dòng)態(tài)均衡能力，減少傳統(tǒng)電網(wǎng)對大網(wǎng)的依賴性，減輕大網(wǎng)的尖峰調(diào)節(jié)壓力。

(1)提高新能源消納能力，在負(fù)荷大的用電企業(yè)合理半徑之內(nèi)，開發(fā)優(yōu)質(zhì)的風(fēng)電、光伏等新能源，采取就近消納的模式，減輕了新能源的波動(dòng)性、間歌性、隨機(jī)性給電網(wǎng)帶來的風(fēng)險(xiǎn)，通過優(yōu)化配置，結(jié)合用電企業(yè)的負(fù)荷自調(diào)節(jié)能力，實(shí)現(xiàn)源荷聯(lián)動(dòng)機(jī)制，既減輕對電網(wǎng)的沖擊又提高新能源消納能力，

(2)降低電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。源網(wǎng)荷儲一體化項(xiàng)目建設(shè)智能化、智慧化的綜合性調(diào)度平臺，通過電源的出力特性、功率預(yù)測和儲能的今理匹配，可以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的電力供應(yīng)平穩(wěn)、持續(xù)，降低電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。

(3)降低用電成本。通過建設(shè)儲能系統(tǒng)，結(jié)合電力負(fù)荷的峰平波谷不同時(shí)段電價(jià)，充分發(fā)揮儲能的作用，在低谷時(shí)儲存電能，在高峰時(shí)釋放電能，從而降低用戶的用電成本。

(4)提高能源利用效率。源網(wǎng)荷儲一體化項(xiàng)目有效整合各類能源，提高風(fēng)光發(fā)電的互補(bǔ)優(yōu)勢，不斷提高能源利用效率，減少棄風(fēng)、棄光風(fēng)險(xiǎn)。

結(jié)語

源網(wǎng)荷儲一體化發(fā)展模式是指在能源領(lǐng)域，通過整合電力、互聯(lián)網(wǎng)和儲能技術(shù)，形成一種新型的能源供應(yīng)鏈模式。該模式的核心是通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)能源的智能化管理和優(yōu)化調(diào)度，同時(shí)利用儲能技術(shù)實(shí)現(xiàn)能源的高效利用和儲存，實(shí)現(xiàn)能源的可持續(xù)發(fā)展。