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为什么智慧电力要强调源网荷储一体化?

2021.07.02 来自:MicsView

根据国家电网报披露数据,我国全部二氧化碳排放中,能源燃烧占比达 88%,其中电力行业占比为 35%。从“碳达峰、碳中和”的远景规划来看,电力系统的后续发展中对数字化转型的需求较高。尤其是源网荷储(电源、电网、负荷、储能)协同发展与下游能源数字化催生综合能源服务快速发展,带来电力系统持续数字化升级需求。



本文将从电力业务的生产消费环节维度进行分析,主要涵盖“发、输、变、配、用”5个主要环节,围绕三个问题:

应对降碳需求,5个环节分别怎么做?
各个环节下的数字化应用场景有哪些?
源网荷储一体化将如何展开?

01、发电端:新能源将迎来大规模使用

根据国家电网“碳达峰、碳中和”行动方案预计,能源供给侧 2025/2030 年非化石能源占一次能源消费比重将达到20%/25%左右。而目前,截至 2020 年,我国发电结构中,火电占比为 71%,风光核新能源占比13%。新能源占比离目标的差距较大,意味着以新能源为代表的清洁化有望迎来快速发展。但同时,新能源的不稳定性将对于电力系统的稳定性带来巨大挑战。

(资料来源:wind)

和数字化转型结合起来,发电环节的数字化应用场景如下,除了统一接入统一管理,5G条件下的智慧工厂也是热门转型方向。

  • 微能源网综合应用(光伏监控、微风发电、光热供能)

  • 小水电厂接入

  • 智慧电厂生产系统

  • 智慧电厂管理监控系统

  • 智慧电厂时空定位及可视化运维


02、电网环节:特高压与巡检机器人成热点

因我国清洁能源资源区位和用电地区的位置差异,,一般采用大型能源基地配套调峰机组以实现稳定外输效果。发电端从火电向清洁能源转变带来了特高压建设的高潮。我们曾在《特高压投资超千亿,是时候关注后续巡检问题了》对特高压的投资力度及数字化应用场景做过说明。

输电环节的数字化应用场景主要有如下,以提高特高压的智能化运行管理水平为主。

  • 输电线路状态在线监测及视频监控、

  • 隧道巡检及消防机器人

  • 隧道状态监测

  • 两栖带电作业机器人

  • 输电线路无人机巡检

  • 输电线路泥石流等地质灾害监测及预警

  • 输电线路山火监测及预警

  • 输电线路覆冰监测及预警。

  • 变电环节与输电环节的数字化应用场景相似。除了巡检机器人、巡检无人机、环境监测、变电设备状态智能传感监测外,还有配电自动化(三遥)、配电网保护与控制(配网差动保护)、智能配电房、智能配电台区、智能管廊等应用场景。


03、配电网:强调差异性

我们曾在《数字化转型下,输电、配电、电力大数据的应用场景》一文中,对配电网的数字化做过阐述。

从政策来看,配网建设料将重点围绕扩容与升级展开,重点满足下游用电需求增长以及电力系统复杂化的趋势;同时升级过程将率先围绕我国重点城市群及核心负荷区域展开,呈现一定的区域阶梯性。


04、需求侧:用电环节

用电侧方向主要以能源数字化和电力电子化为主。

能源数字化方面,进一步改变并催化综合能源服务(节能服务)的快速发展。以电力流为载体,追求能源使用低碳化、数字化(可视化)的主动能源管理,预计将广泛辐射工业项目、数字新基建项目、商业园区、住宅、公共事业项目等全领域用电主体。

电力电子化方面,主要趋势是将终端用电设备的电力电子化(以逆变器、工业变频等产品为代表),并与数位化技术相结合,将能量流与信息流融合,推动能源产业数字化转型。

05、源网荷储一体化

电力是需要维持瞬时平衡的复杂系统,需要源网荷储之间相互配合,共同助力维持电网的稳定性。储能作为电力系统的蓄水池,协助电力系统进行电量与电力的实时平衡。

当前储能有两种主流方式:抽水蓄能及电化学储能。前者适于调频、调相以及稳定电力系统的周波和电压。后者有更广泛适用性及受地理环境等外部因素影响较小,目前占比逐渐上升。

储能的价值是依托于系统而存在的,在不同场景下储能需求有所差异,按照当前的应用场景划分,主要包括发电侧、电网侧和用户侧三个方向:

  • 发电侧储能用于大规模风光并网,通过负荷跟踪、平滑输出等解决新能源消纳问题,实现电网一次调频;

  • 电网侧储能可布置于电网枢纽处,既提供调峰调频等电力辅助服务,也可联合周边新能源电站提升新能源消纳;

  • 用户侧储能在分布式发电、微网及普通配网系统中通过能量时移实现用户电费管理与需求侧响应,实现电能质量改善、应急备用和无功补偿等附加价值。


当新能源的比例越来越高时,因其波动性、间歇性,源网荷储的协调发展就显得尤为重要。同时,新型电力系统规划设计、调度运行、保护控制等方面的一系列问题,则可以采用一体化思路进行破解。

从政策上来看,根据《关于推进电力源网荷储一体化和多能互补发展的指导意见》,源网荷储一体化的实施路径有以下三点:

  • 充分优化负荷侧调节能力——“云大物移智链”加强互动,虚拟电厂等一体化聚合;

  • 实现就地就近、灵活坚强发展——增加本地电源支撑,提升重要负荷中心局部坚强电网建设;

  • 激发市场活力,引导市场预期——市场化电价机制引导电源、电网、负荷、独立储能健康发展


从推进的重点来看,主要在于提升保障能力和利用效率:

  • 区域(省)级源网荷储一体化:公平引入电源、负荷、独立储能主体放开市场化交易,提升用户侧调峰积极性,依托 5G 等现代通讯及智能化技术加强全网统一调度。

  • 市(县)级源网荷储一体化:重点城市开展局部坚强电网建设,研究热电联产、新能源电站、灵活运行电热负荷一体化。

  • 园区(居民区)级源网荷储一体化:依托现代信息通讯、大数据、人工智能、储能等,运用“互联网+”模式调动调节响应能力;在商业区、综合体、居民区,依托光伏发电、并网型微电网和充电基础设施开展建设


以碳中和政策为契机,源网荷储协同发展将迎来长足发展并成为了电力行业能否成功降碳的关键。未来,协同发展、一体规划将成为越来越多行业的选择。




相关线下活动:


第十一届光热发电中国聚焦大会2021(时间待定,中国北京)

第五届光热发电中东北非大会2021(时间待定,阿联酋迪拜)


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