许德操-青海新型电力系统示范区构建设想-2022年4月15日新型电力系统第二期.pptx

2022年 4月 目 录 CONTENTS 构建条件与青海定位1 总 体思路与路径 设 想 2 路径方案3 3 建 设 背景 -为 什么建 设 新型 电 力系 统 能源是主 战场 •能源燃 烧 是我国主要的二氧化碳 排放源，占全部二氧化碳排放的 88%左右。 •能源 领 域减排路径，关 键 在于加 快 发 展非化石能源，尤其 风电 、 太阳能 发电 等新能源。 电 力是主力 军 •我国 95%左右的非化石能源主要 通 过转 化 为电 能加以利用。 •构建以新能源 为 主体的新型 电 力 系 统 ，加快 电 力行 业 清 洁 低碳 转 型的步伐； •推 进 其他行 业电 气化 进 程，助力 工 业 、交通、建筑部 门 和全社会 的深度脱碳。 实现 碳达峰、碳中和， 能源是主 战场 ， 电 力是主力 军 ，构建新型 电 力系 统 是重要 实 践手段。 4 智能友 好清 洁 低 碳 开放互 动 建 设 背景 -什么是新型 电 力系 统 以承 载实现 碳达峰、碳中和， 贯彻 新 发 展理念、构建新 发 展格局、推 动 高 质 量 发 展的内在要求 为 前 提，确保能源 电 力安全 为 基本前提、以 满 足 经济 社会 发 展 电 力需求 为 首要目 标 、以最大化消 纳 新能源 为 主要任 务 ，以 坚 强 智能 电 网 为 枢 纽 平台，以源网荷 储 互 动 与多能互 补为 支撑，具有清 洁 低碳、安全 可控、灵活高效、智能友好、开放互 动 基本特征的 电 力系 统 。 生 产侧 实现 多元化 清 洁 化低碳化； 消 费侧 实现 高效化 减 量 化 电 气化。 新能源 具 备 主 动 支撑能力； 分布式、微 电 网 可 观 可 测 可控； 大 电 网 规 模合理、 结 构 坚 强 ； 构建安全防御体系 ，增 强 系 统韧 性、 弹 性和自愈能力 。 发电侧 、 负 荷 侧 调节 能力 强 ； 电 网 侧 资 源配置能力 强 ； 实现 各 类 能源 互通互 济 、灵活 转换 ， 提升整体效率。 安全可 控 灵活高 效 高度数字化、智慧化、网 络 化； 实现对 海量分散 发 供用 对 象 的智能 协调 控制 ； 实现 源网荷 储 各要素友好 协 同 。 适 应 各 类 新技 术 、新 设备 以及 多元 负 荷 大 规 模接入 ； 与 电 力市 场 紧 密融合； 各 类 市 场 主体 广泛参与、充分 竞 争、主 动 响 应 、 双 向互 动 。 基 础 条件 -为 什么 选择 青海作 为 省 级 示范区 资 源禀 赋 电 源装 机 电 网形 态 实 践 经 验 5 青海能源 资 源丰富。 青海地 处 青藏高原 东 北部， 东 西 长约 1200公里，南 北 宽约 800公里，面 积 72.1万平方公里（其中沙漠化土 地 10万平方公里），平均海拔 3500米以上。青海清 洁 能源品 类 丰富、集 约 化 优势 突出， 综 合开 发 条件居全国之首。  太阳能、 风 能 资 源富集。 太阳 辐 射 强 度大，光照 时间长 ， 大 风较 多， 土地 资 源广 阔 ，是全国新能源 综 合开 发 条件最 为 优 越的地区，其中太阳能技 术 可开 发 量 35亿 千瓦、 风 能技 术 可 开 发 量 7500万千瓦，截至目前省内 太阳能开 发 率不到 1%， 风电仅 开 发 了 11%。 青海省年水平面 总辐 射分布 图 青海省年法向直接 辐 射分 布 青海省 风 能 资 源分布 图 青海省水能 资 源分布 图  水 电资 源 优 越 ，水能理 论蕴 藏量 2187万千瓦，居全国第五位 ， 西北第二位， 调节 性能 优 良的水 电约 占全省 水 电总 装机容 量 的 80%，同 时 具 备扩 机和建 设 可逆式机 组 可能性， 总 量超 过 1200 万千瓦。截至目前省内水 电 开 发 率 仅 38%。  抽水蓄能 电 站站址 资 源良好 ，站点 储备 27个， 总 装机 5080万 千 瓦，目前省内首座抽水蓄能 电 站正在开展可研 设计 前期工作 。 基 础 条 件 2021年青海各 类电 源 发电 量占 比 2011年 -2021年青海新能源装机增 长 情况（万千瓦 ） 2021年青海各 类电 源装机占 比 6 资 源禀 赋 电 源装 机 电 网形 态 青海省 电 源 结 构已 发 展到 清 洁 能源主 导 、新能源 为 主体 的 阶 段 。  自 2018年以来，青海新能源装机占比超 过 水 电 ，成 为 省内第一大 电 源  截至 2021年底，全省 电 源 总 装机 4114万千瓦， 新能源装机占比高达 61.5%  在运 储 能 电 站 14座，容量 382.42兆 瓦 /532.87兆 瓦 时 。 实 践 经 验 基 础 条 件 青海具 备 典型送端 电 网 特 征 ，是 “ 西 电东 送 ” 的重 要 通道之一 。 建成世界首个 以 输 送清 洁 能源 为 主的特高 压输电 大 通道 ——±800千伏青豫特高 压 直流工 程 具 备坚 强 的主 网架基 础 ，已成 为东 接甘 肃 、南 联 西 藏、西引新疆 和直通中原的交直流混合型、多端 枢 纽 型 电 网，承 担着西北乃至全国 资 源 优 化配置 的 重要任 务 ，是 “ 西 电东 送 ” 的重要通道之 一 7 敦 煌 巴 州 吐 鲁 番 乌 北 凤 凰 哈 密 白 银西 宁 官 亭 平 凉 乾 县宝 鸡 银 川 东黄 河 河 西 酒 泉 拉西 瓦 洛 川 海 西 天 山 烟 墩 沙 洲 鱼 卡 乌 苏 信 义西 疆 拉 萨 ±400kV 柴拉直 流 藏 青 海 柴达 木 西 宁 夏 麦 积 山 肃 库 车 阿克 苏 新 巴 楚 喀 什 达坂 城亚 中 岌岌 湖 三塘 湖 南 山 兰 州 东 ～ 郭 隆日月 山 塔 拉 莫 高 六 盘 山 陕 银 东 灵宝直 流 天中 直流 伊 宁 直 榆 流 横 灵 绍 直流 甘 沙 湖贺兰 山 昭沂直 流 祁 连 昌 吉 吉泉 直 流 香 加 莎 车 和 田 五家 渠 五彩 湾 塔 城 秦 道 泾 渭 灵 州 夏 州 武 胜 沙坡 头 杞 乡 青南 ±800kV青豫直流 祁韶直 流 甘 州 托 素 青 山 资 源禀 赋 电 源装 机 电 网形 态 实 践 经 验 基 础 条 件 名片 4：首 创 并 发 布 绿电 指数， 综 合反 映 绿 色 电 力 发 展 总 体水平，包括 绿电 开 发 、 绿 能共享和 绿 色生活三个 评 价 维 度 的多 项 基 础 指 标 。 名片 6：国家 电 网公司与青海省政府 联 合 打造黄河源 头玛 多清 洁电 取暖智慧用能 全 覆盖示范工程 ，成 为领 跑三江源清 洁 取暖 样 本工程和扶 贫创 新的示范工程。 名片 5： 2018年国内首家新能源大 数据 平 台上 线 ， 为 新能源行 业 提供安全高效服 务 支撑。 8 资 源禀 赋 电 源装 机 电 网形 态 实 践 经 验  首 创 并 发 布 绿电 指数 ，上 线 国内首家新能源大数据平台，打造黄河源 头玛 多 县 清 洁电 取暖示范工程 ， 为 全国清 洁 能源 发 展 贡 献青海力量。 基 础 条 件 名片 7：建成多能 源 电 力系 统 互 补协调 调 度与 控制系 统 ， 实现电 力系 统 运行灵 活 性 和可 再生能源消 纳 能力的有效提升 ，支 撑 能源 结 构清 洁 化 转 型。 名片 9： 2020年构建源网荷一体化新 能 源 行 业 工 业 互 联 网平台上 线 运 营 。 名片 8： 实现 国 内首家基于区 块链 的共享 储 能 调 峰 辅 助服 务 市 场 化交易， 将弃 电 量 存 储 在 储 能系 统 中 ，在用 电 高峰和新 能源 出 力低谷 时释 放 电 能，促 进资 源 优 化 配置。 9 资 源禀 赋 电 源装 机 电 网形 态 负 荷特 性 实 践 经 验  建成多能源 电 力系 统 互 补协调调 度与控 制系 统 ， 实现 国内首家基于区 块链 的共享 储 能 调 峰 辅 助服 务 市 场 化交易，上 线 运 营 源网荷一体化新能源行 业 工 业 互 联 网平台，推 动 清 洁 能源高 质 量 发 展。 海南 落 实 “ 双碳 ” 目 标 ，构建新型 电 力系 统 ，西北是主 战场 ，青海要唱重 头戏 。 立足青海： 大力推 动 新能源 资 源开 发 ，不断提升新能源就地消 纳规 模及水平 。 服 务 全国： 依托大 电 网 资 源 优 化配置平台将清 洁 能源特 别 是新能源 资 源 输 送至全国，助力全国低碳 转 型 。 符合青海省情，更是服 务 国家 战 略需要 。 黑 龙 江 吉 林 山 东 江西 安徽 湖南 广 东广 西 河 南 湖北 山西 内蒙古 陕 西 宁 夏 甘 肃 四川 贵 州 云 南 西藏 新疆 江 苏 上海 浙 江 福建 北京 河北 台 湾 青 海 辽 宁 10 青海新型 电 力系 统发 展定 位 目 录 CONTENTS 构建条件与青海定位1 总 体思路与路径 设 想 2 路径方案3 12 青海 电 网典型日运行曲 线图 （午 间 弃 电 与夜 间 缺 电 并存 ） 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 0:00 1:00 2:00 3:00 4:00 5:00 6:00 7:00 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00 光伏大 发时 段，水、火 电 降至最低，无法消 纳 全部新能源 ， 需外送 水 电 光伏 火 电 夜 间 全开 满 发风 电 外送或者弃 电 光伏大 发时 ，水 电 、火 电 下降至最低。 黄河流域大型水 电 降至 100万千瓦 夜 间 外 购 电 总 出 力 夜 间 外 购 电 总负 荷 总 体思路与路径 设 想 面 临 形 势 基本特 征 发 展路 径 预 期目 标 一是 电 源 侧 新能源以低置信容量 实现发电 量高占比 ,电 力 电 量 实时 平衡困 难 。 电 力 电 量平衡 贡 献小。 日 电 力平衡 新 能源有效出力低。季 节电 量平衡新能源冬季 发电 量比夏季 骤 减 1/3。水 电 夏丰冬枯。 新能源 +储 能模式 发 展需求迫切 。 实现发电 量 单 中 位 ： M新 W 能源 为 主体，新能源的穿透率要 远 高于 100%， 亟需在系 统 同步 发 展 规 模化 储 能，将新能源 发电 量 平 移至其他 时 段 发电 。 13 4000 3900 3800 3700 3600 3500 3400 3300 3200 3100 0:0 0 1:0 0 2:0 0 3:0 0 4:0 0 5:0 0 6:0 0 7:0 0 8:0 0 9:0 0 10:0 0 11:0 0 12:0 0 13:0 0 14:0 0 15:0 0 16:0 0 17:0 0 18:0 0 19:0 0 20:0 0 21:0 0 22:0 0 23:0 0 全网 电 解 铝负 荷 对 比 MW 2020年 5月 2020年 8月 2020年 12月 2021年 2月 2021年 5月 2021年 7月 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 0:0 0 1:0 0 2:0 0 3:0 0 4:0 0 5:0 0 6:0 0 7:0 0 8:0 0 9:0 0 10:0 0 11:0 0 12:0 0 13:0 0 14:0 0 15:0 0 16:0 0 17:0 0 18:0 0 19:0 0 20:0 0 21:0 0 22:0 0 23:0 0 全网 铁 合金 负 荷 对 比 MW 2020年 5月 2020年 8月 2020年 12月 2021年 2月 2021年 5月 2021年 7月 面 临 形 势 基本特 征 发 展路 径 预 期目 标 三是 负 荷 侧 响 应 能力弱，新能源就地消 纳 能 力提升困 难 。 青海主要以 电 解 铝 、 钢铁 、多晶硅等高 载 能 负 荷 为 主 ， 工 业 用 电 量 约 占全社会用 电 量的 87%， 日平均 负 荷率 夏季 95.4%、冬季 94.71%， 负 荷曲 线较为 平滑， 现 状 终 端 负 荷 响 应 能力有限，可 调节 、可中断 负 荷潜力不大 。 负 荷用 电 曲 线 与新能源 发电 曲 线 不匹配等因素影 响，青海新 能源 消 纳问题 逐步突出并成 为 制 约 新能源 发 展重要因素 。 总 体思路与路径 设 想 可控 连续 出力的 煤 电 装机占主 导 强 不确定性、弱可控 出力的新能源 发电 装 机占主 导 电 源 结 构 传统 的 刚 性、 纯 消 费 型 柔性、生 产 与 消 费 兼具型 转 变 负 荷特 性 单 向逐 级输电为 主 的 传统电 网 包括交直流混 联 大 电 网、微 电 网、局 部直 流 电 网和可 调 节负 荷 的能源互 联 网 转变 电 网形 态 同步 发电 机 为 主 导 机械 电 磁系 统 电 力 电 子 设备 和 同步机共同 主 导 的混合系 统 技 术 基 础 源随荷 动 的 实时 平衡模式 、 大 电 网一体化控制模式 源网荷 储协 同互 动 的非 完 全 实时 平衡模式、大 电 网 与微 电 网 协 同控制 模式 运行特性 传统 电 力系 统 新型 电 力系 统 14 面 临 形 势 基本特 征 发 展路 径 预 期目 标 随着 “ 双碳 ” 进 程加快推 进 ，能源 生 产 加速清 洁 化 、能源 消 费 高度 电 气化 、能源 配置日 趋 平台化 、能源 利用 日益高效化 。能源格局的深刻 变 化 调 整，必将 给电 力系 统带 来深刻 变 化，其中 电 源 结 构、 负 荷特性、 电 网 形 态 、技 术 基 础 及运行特性面 临 着 “ 五大 转变 ” 。 总 体思路与路径 设 想 15 新型 电 力系 统 的 基 础 仍是交 流 同步运行机 制 新型 电 力系 统 中大 电 网仍将 发挥 重 要 作 用 新型 电 力系 统 构建是一个 渐 进过 渡式 发 展 过 程 新型 电 力系 统 是新型数字技 术 和 传 统 技 术 深度融合的 电 力 系 统 技 术 引 领 预 期目 标 面 临 形 势 基本特 征 发 展路 径 总 体思路与路径 设 想 16 总 体思路与路径 设 想 蓄能等灵活性 电 源，提高新能源主 动 支撑能力， 实 现 电 源互通互 济 、灵活 转 化， 满 足内用 +外 送供需平 衡 保障需求 。 电 力 可 靠供 应 应 用构网型 储 能等柔性 设备 ，构建制 氢 、 压缩 空气 储 能等柔性 负 荷， 发挥 其蓄水池和 调节 器作用，解 决 极 端天气下供需矛盾 。 主 动 支 撑 能力 题 提 升 新能源 大 规 模外 送 路径 方 案 青海内用 负 荷 特高 压 直流外 送主 动 支撑能 力 面 临 形 势 基本特 征 发 展路 径 预 期目 标 积 极推 动 清 洁 低碳能源供 应 体系建立，建 设 一定 规 模保障性 电 源，提高新能源主 动 支撑能力，解决青 海 “ 夏丰冬枯，日盈夜 亏 ” 电 力供 应 保障矛盾，促 进 新能源大 规 模外送 。 积 极推 动 常 规电 源开 发 ，大力 发 展 电 化学 储 能、抽 水 围绕 青海两个清 洁 能源基地，建 设 至 华东 、 华 中 特 高 压 外送通道， 实现 青海新能源更大范 围优 化配置 。 目 录 CONTENTS 构建条件与青海定位1 总 体思路与路径 设 想 2 路径方案3 有序推 动 火 电转 型： 2025年新增清 洁 高效煤 电规 模。 2030年前 建 成 1300万千瓦清 洁 气 电 。 2031～ 2040年，煤 电 逐步从供 应 保障 向 基 础调节转变 。 2060年煤 电 全部 转调 相运行 。 18 落 实 “ 在推 进 新能源可靠替代 过 程中逐步有序减少 传统 能源，确保 经济 社会平 稳发 展 ” 要求， 推 动 全省 电 源 协调发 展 。 加快水 电 开 发 和 扩 机： 2030年前，加快 规 划茨哈峡、 尔 多 及 宁木特水 电 建 设 ； 2040年前， 结 合 储 能 泵 站建 设 ，推 动 黄 河 上游水 电扩 机。 2060年前， 实 施可逆机 组 建 设 。 路径一、保障 电 力可靠供 应 19 大力开 发 抽水蓄能 电 站： 推 动 抽蓄 规 划建 设 ， 2030年 建成哇 让 、南山口等 1000万千瓦抽蓄 电 站； 2040年 建成 2000万千瓦 抽 蓄 电 站； 2060年 建成 3500万千瓦抽蓄 电 站 。 积 极推 动 新型 储 能 发 展： 2025年 规 划建 设电 化学 储 能 900万 千 瓦； 2030年 规 划 建 设储 能 泵 站、 电 化学 储 能 1200万千瓦； 2040 年 新型 储 能 2000万千瓦； 2060年 新型 储 能 3000万千瓦 。 路径一、保障 电 力可靠供 应 2000 2500 3000 3500 4000 火 电 出 力 水 电 出 力 光 热 出 力风电 出力 光伏出力 抽蓄出力 弃 风 弃光 电 力缺 额系 统 需 求 日向下 调 峰需 求 向上向下 调 峰： 新能源大 规 模 发 展，午 间 大 发 ，出力 规 模 远 大 于 负 荷及外送需求；晚高峰常 规电 源 电 力供 应 不足，需要通 过 抽 蓄 、新型 储 能等 调节电 源解决 负 荷向上 调 峰和新能源向下 调 峰 问 题 。 -500 1500 1000 500 0 2000 1500 1000 500 0 -500 2500 0时 1时 2时 3时 4时 5时 6时 7时 8时 9时 10时 11时 12时 13时 14时 15时 16时 17时 18时 19时 20时 21时 22时 23 时 水 电 强 迫出 力 光伏出 力 火 电 出 力 水 电 可 调 出 力 光 热 出 力 火 电 缺 额 风电 出 力 抽蓄 出 力 西北受 电 系 统 需 求 日向上 调 峰需 求 大力推 进 抽蓄、 储 能等可 调节电 源建 设 ，解 决 负 荷和新能源的 调 峰需求 。 协调 控制系 统 ， 发挥 各 类电 源的 协调 互 济 将 导 致 夏丰冬枯、日盈夜 亏 问题 较 能力，有效保障 负 荷的用 电 需求 。 为 突出 。 路径一、保障 电 力可靠供 应 光 热 光伏 抽蓄抽 水 抽蓄 发 电 风电 水 电 可 调 -1.59 -2.96 -3.73 -4.56 -4.76 -5.06 -4.44 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 -32 -26 -23 -13 5 -9 -4 2 -23 -36 -42 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 1月 2月 3月 4月 5月 6月 -9 8月7月 9月 10月 11月 12月 供需平衡： 通 过 建 设 一定 规 模的水 电 、 火 季 节 性 电 量缺 额 ： 新能源季 节 性 出 日 电 量缺 额 ： 连续 多日大 负 荷 +极端 天 电 及燃气 电 站，构建 风 、光、水、火、 储 力不平衡，冬季出力 较 夏季减少 1/3， 气新能源小 发 ， 连续 多日缺 电 ，青 海 电 网 单 日最大缺 电 高达 1.6亿 千瓦 时 。 正常方式 季 节 不平衡 2030年青海逐月 电 量盈 亏 情况示意 图 极端天气 2030年冬季 连续 多日缺 电 （ 亿 千瓦 时 ） 连续 1天 连续 2天 连续 3天 连续 4天 连续 5天 连续 6天 连续 7天 青海水 电 夏丰冬枯，火 电规 模有限，新能源的 强 随机性和弱可控特征， 导 致极端天气叠加 连续 多日大 负 荷情 况 20 下，日及季 节 性 电 力不平衡 问题 突出。抽蓄及 电 化学 储 能等在极端天气下存在 储 能不足，能力 发挥 有限 问题 。 解决日以及季 节 性 电 量不平衡 问题 的有效措施是大 规 模 发 展新能源， 新能源的穿透率要 远 高于 100%水平， 新能源大 发时 段，将富裕新能源用于制 氢 、制 热 、 压缩 空气等， 实现 能源 综 合利用；在 日 电 力 电 量不足的情况下， 发挥 新能源 规 模效 应 ， 满 足 电 量平衡需求 。 21 以构网型 储 能 为 基 础 的虚 拟电 厂 研究构网型 储 能技 术 ， 综 合考 虑 能量平衡和 电压 支撑需求，提高新能源主 动 支撑能 力，解决 电 网 暂态电压 、 调 频调 相等 问题 ，提升网源 协调发 展的适 应 性 。 项 目示范：配置新能源 规 模 50万千瓦，构网型 储 能 规 模 25万千瓦，建成以构网型 储 能 为 基 础 构建的虚 拟电 厂 达到 20万千瓦 。 构网 储 能 电压阶跃 响 应 特 性 新能 源 新能 源 储 能 充 电 桩 虚 拟电 厂控制系 统 可控 负 荷 以构网型 储 能 为 基 础 的虚 拟电 厂示意 图 路径二、提高主 动 支撑能 力 22  柔性 负 荷： 由制 氢 （氨）等 设备 及配套新能源构成， 必 要 时 配置一定比例 储 能，保障季 节 性和极端天气 电 力供 应 ，兼 顾 新能源就地消 纳 。 6月 20日 -28日，硅 铁 全天 总负 荷 电 量 基本不 变 ， 8:00-20:00负 荷 电 量 累 计 增加 1548.1万千瓦 时 ，日均增 加 172 万千瓦 时 。红 色曲 线为 5月硅 铁负 荷平 均 值 负 荷参与 调 峰机制的 实 施兆 瓦 30万千瓦 绿电 9日硅 铁负 荷平均 值 路径二、提高主 动 支撑能 力  需求 侧 响 应 ： 全省 铁 合金 负 荷 约 150万千瓦，具 备 开 展 需求 侧 响 应 能力。加快可 调节资 源 库 建 设 ， 结 合 电 价政 策 调 整，引 导 省内 铁 合金 负 荷 积 极参与需求 侧 响 应 ，需 求 侧 响 应规 模 2030年不低于 总负 荷的 15% 。 送 端 受 端 跨越省 份 距离（千米 ） 华 北 甘 肃 、宁夏、 陕 西、山西、河 北 1200-1700 青 海 华 东 甘 肃 、 陕 西、河南、安 徽 1700-2200 华 中 甘 肃 、 陕 西、湖 北 1200-2200 西 南 四川、重 庆 1200-1700 南 方 四川、 贵 州、湖南、广 东 1700-2200 统 筹全国能源 电 力格局、受端 电 力市 场 需求等因素，考 虑 以海西 、 海南两个 亿 千瓦 级 新能源基 地作 为 外送通道起点，依托特高 压 柔 性 直流技 术 ，建 设 常 规 及柔性 特高 压 直流外送 输电 通道， 主送 华东 、 华 中等地区，每条直流外送清 洁电 量达 400亿 千瓦 时 。 青海特高 压 直流外送 线 路路径示意 图 青海特高 压 直流外送距离 汇总 表 路径三、新能源大 规 模外 送 新 疆 西 藏 青 海 甘 肃 内 蒙 古 四 川 云 南 广 西 广 东 陕 西 山 西 安 徽 福 建 浙 江 江 苏 黑 龙 江 吉 林 辽 宁 海南 台湾 宁 夏 贵 州 重 庆 湖 南 江 西 河 北 山 东 河 南 湖 北 北京 天津 上海 ±800千伏特高 压 直流 经济输 送距离 1600公里左右 ， ±1100千伏 经济输 送距离 2200公里左右