12月16日,国家能源局发布的1-11月全国电力工业统计数据显示,我国光伏行业继续高速增长态势,11月,光伏新增装机747万千瓦,同比增长35.3%,环比增长32.4%;前11月光伏新增装机规模达6571万千瓦,同比增长88.7%;截至11月底,太阳能发电装机容量约3.7亿千瓦,同比增长29.4%。
由此可见,“双碳”目标驱动下,我国光伏、风电等新能源产业发展提速,预计到2030年,我国光伏、风电装机规模将突破12亿千瓦。那么,随着庞大的新能源电力并网,如何保证电力系统安全稳定运行?作为新能源电力装机增长的主要贡献方,新能源企业该怎样应对新挑战?围绕这些问题,本报记者近日采访了国内新能源企业龙头阳光电源股份有限公司(以下简称“阳光电源”)高级副总裁赵为。
■■■重点关注六大核心赛道
中国能源报:新型电力系统建设目标给新能源企业带来哪些挑战?
赵为:新型电力系统是具有高比例新能源、高比例电力电子特征的清洁低碳、安全高效的电力系统。在构建新型电力系统目标的指引下,新能源发电装机规模将大幅增长,新能源装机及发电量占比将大幅提升,新能源将从提供电量补充逐步成为提供电量支撑的主体电源。同时,用能侧将加速推进再电气化。未来,电力系统将能更好更多地接纳以光伏和风电为代表的新能源发电场站,给新能源赛道描绘了广阔的市场前景,为新能源企业在光、风、储、电、氢、碳六大赛道带来前所未有的机遇。
值得注意的是,新型电力系统构建过程中将面临系统调节资源不足、稳定电力成本上涨、储能成本及安全等诸多挑战:新能源存在随机、波动、间歇特性,带来电力、电量平衡难题,同时高比例新能源将导致电力系统转动惯量不足,系统频率调节能力显著下降;新型电力系统下,为保障电力系统实时平衡的辅助服务将显著增加新能源消纳成本;大规模储能、氢能等成本居高不下,安全问题备受关注。
在这种情况下,提高新能源发电设备主动支撑电网的能力、进一步降低发电成本、提高储能和氢能的经济性和安全性是电力行业面临的主要挑战。
中国能源报:面对挑战,新能源企业应如何发力?
赵为:围绕光、风、储、电、氢、碳六大核心赛道,阳光电源开展了设备供应、项目建设及增值服务,产品涵盖光伏逆变器、风电变流器、储能系统、水面光伏系统、新能源汽车驱动系统、充电设备、可再生能源制氢系统、碳资产管理、智慧能源运维服务等,形成清洁能源资产集评估、规划、实施、运营为一体的全生命周期解决方案。
未来我们将全面推进新能源主动支撑电网、新型储能、氢能绿色制取与高效利用、电碳市场、电力需求响应等领域的科技创新。在2023-2027年的技术路线中,我们对新能源的运营模式将从目前的绿电优先逐步走向虚拟电厂、能源互联、柔性发电。同时,新能源发电特性从目前的跟网型和构网型模式之间切换,逐步向需求响应、多维融合发展,最终实现能源路由。功率控制将从正在推出的光储充协同控制逐步发展为V2X(即vehicle to everything,向电网、家庭、储能、汽车等各种交流负载供电)多设备协同控制及源网荷储协同控制,从而实现新能源电力电子设备从弱电网支撑向主动支撑电网的转变。
■■■将推动储能产业链优化升级
中国能源报:储能如何在构建新型电力系统中发挥作用?
赵为:新型电力系统的内涵在于以新能源为供给主体,确保能源电力安全为基本前提,以满足经济社会发展的电力需求为首要目标,具有清洁低碳、安全可控、灵活高效、智能友好、开放互动等特征。因此,要提升新能源主动支撑电网能力,就要发展储能。
长期以来,行业关注储能的安全和收益问题。从近期的安全事故调研结果来看,不专业的系统集成是根本原因。因此,储能行业健康有序发展,离不开专业集成的系统理念。所谓专业集成的储能系统,需在电化学、电力电子、电网支撑等学科领域有过硬的技术实力,同时具备将硬件、软件等有机结合成一套复杂系统做支撑的能力,实现源头控制、过程防护、末端消防等层层安全管控。这样的储能系统不仅让产品更安全高效,且售后更有保障、产品责任清晰、运维更便利。此外,还要在以技术创新为原动力的基础上,推动行业标准制定、优化,促进整个产业链优化升级。
秉承三电融合理念,阳光电源创新融合电力电子、电化学和电网支撑技术,全栈自研生产BSS(基本服务集)、BMS(电池管理系统)、PCS(储能变流器)、EMS(电能管理系统),打造面向发电侧、电网侧、用户侧的PowerTitan和PowerStack液冷储能系统。系统可通过自动在线诊断电网,从被动适应电网走向主动支撑电网,满足新型电力系统要求。截至目前,我们储能系统全球发货量达500万千瓦时。未来,我们将在并网安全技术上不断探索与发力,致力于提供面向不确定电网的智慧解决方案能力。
同时,作为一种新型储能方式,氢储能在能量、时间和空间等维度上均有突出优势,具有长周期、大规模、高灵活性等特点,和电化学储能及其他储能方式互为补充,可在电源侧、电网侧和负荷侧等全应用场景中以“电—氢”和“电—氢—电”等多种形态提供火电清洁替代、可再生能源消纳促进,以及参与电网辅助服务等价值。
总体来说,氢能是一种来源丰富、绿色低碳、应用广泛的二次能源,完美契合了新型电力系统特征,将在新型电力系统建设中发挥重要作用,具有广阔的应用前景。
■■■持续提升源网协调控制能力
中国能源报:哪些技术是新能源企业关注的重点?
赵为:目前阳光电源正在开展新型电力系统源网协调控制技术、构网型新能源单元支撑电网惯量和一次调频等控制技术研究。其中,参与研发的世界首台电压源型风电机组已在国家能源大型风电并网系统研发(实验)中心张北试验基地成功并网且稳定运行,可主动支撑电网频率和电压稳定,并对电力系统提供惯性或阻尼支撑,对外呈现电压源控制特性,适用于新能源高占比的弱电网环境,甚至是独立组网运行。
另外,由阳光电源牵头的国家重点研发计划“新型光伏中压发电单元模块化技术及装备”项目近期刚结项。针对高效率、低成本大型光伏电站的需要,项目开展了光伏中压发电单元模块化技术及装备研究,研制出基于模块化设计的国内首台35千瓦/6000瓦中压并网装备,为提升我国大容量光伏中压发电装备产业化应用发展水平提供了理论基础、核心技术和工程试验验证,进一步促进了新能源行业降本增效及产业协同发展。
同时,我们基于多能精细化控制、多时间尺度协调控制等技术研发的“双碳”目标下多元互动的虚拟电厂管控平台、光储充一体化电站综合管理平台将在安徽、上海等多个光储充电站、产业园区上线运行,实现电源侧多能互补,促进负荷侧灵活互动。
产学研将联合攻关是解决关键性技术难题、及时将成果产业化的重要途径,新型电力系统技术创新联盟能让各方本着共商共建、互利共赢的原则,构建协同机制,激发创新活力,加快成果转化,共同推进新型电力系统构建。未来,我们将聚焦清洁能源接入电网安全稳定运行、新能源发电自主同步主动支撑、海量分布式电源监测调控与柔性负荷等可调资源有序利用、新型电力系统源网荷储协同控制、新型电力系统碳排放追踪与减排等方向,创新拓展清洁电力转换技术领域的新业务。