数字电网：新能源的“最佳拍档”
来源：科技日报
李志杰摄
中国南方电网有限责任公司做好新能源配套电网规划建设和发电电源上网接入。日前，广西白云岭风电场又一座风力发电机即将建成。
1亿千瓦
“十四五”和“十五五”期间，中国南方电网有限责任公司将推动南方5省区区域分别新增1亿千瓦风光新能源装机，新能源装机将从目前0.5亿千瓦增加到2030年2.5亿千瓦，支撑提前实现碳达峰。
“十四五”和“十五五”期间，中国南方电网有限责任公司（以下简称南方电网）将推动南方5省区区域分别新增1亿千瓦风光新能源装机容量，新能源装机容量将从目前的0.5亿千瓦增加到2030年的2.5亿千瓦，支撑提前实现碳达峰。
在我国推进碳达峰、碳中和的大背景下，“主力军”电力行业将如何构建以新能源为主体的新型电力系统，实现能源转型呢？“数字电网将成为承载新型电力系统的最佳形态。”5月28日，南方电网能源发展研究院有限责任公司党委书记、董事长吴宝英说，近日，南方电网发布《数字电网推动构建以新能源为主体的新型电力系统白皮书》（以下简称白皮书），提出将依托数字电网建设，多措并举构建以新能源为主体的新型电力系统，服务碳达峰、碳中和战略目标实现。
为高效消纳新能源提供“核心算法”
数据显示，2020年我国能源消费产生的二氧化碳排放占总排放量的88%左右，而电力行业占能源行业二氧化碳排放总量的42.5%左右。
作为我国碳排放占比最大的单一行业，电力的碳达峰、碳中和进度将直接影响“双碳”目标实现的进程。
因此，我国提出深化电力体制改革，构建以新能源为主体的新型电力系统。此目标的提出，也与我国的能源结构密切相关。我国可再生能源尤其是风、光等新能源发展潜力巨大。近年来，我国陆上风电、光伏发电装机规模均位列世界第一，海上风电居世界第二，带动了新能源技术和产业快速发展。
“构建以新能源为主体的新型电力系统是一场硬仗，面临的挑战主要是解决'清洁、可靠、经济’三者之间的矛盾。”吴宝英说。
数字电网是新型电力系统的核心。2019年，南方电网研究提出数字电网建设的战略部署。依托强大的“电力 算力”，实现了对用电负荷、电量数据的精准“预测”，这给广东、广西、云南、贵州、海南5省区的清洁能源消纳和消费按下了“快进键”。2020年底，5省区非化石能源装机和电量占比分别达到56%和53%，居世界前列，风电、光伏发电利用率均达99.7%，区域能源结构转型成效显著。
面对我国碳达峰、碳中和的目标，南方电网将加快建设数字电网，加速电网管理数字化转型，加大5G基站、物联网、电动汽车充电桩等新型基础设施建设配套投入；对接国家工业互联网和数字政府，推动能源生态系统利益相关方开放合作、互利共生、协作创新。
“在能源生产环节，数字技术将支撑电力系统拥有更加敏锐的'五官’和更加聪明的'大脑’，大幅提升新能源的'可观、可测、可控’水平，支持千万台级新能源设备作为主力电源参与电力系统调控过程，这将为新型电力系统充分消纳新能源、确保安全运行和清洁低碳奠定关键基础。”南方电网数字电网研究院有限公司党委副书记、董事、总经理李鹏说。
支持新能源发电设备成为主力电源
截至4月15日晚，我国第四大水电站乌东德水电站累计发电达200亿度。南方电网通过世界首个特高压柔性直流工程——乌东德电站送电广东广西特高压多端柔性直流示范工程，已累计把其中140亿度电送往粤港澳大湾区，相当于为广东减少二氧化碳排放456万吨。
乌东德水电站是实施“西电东送”的国家重大工程。目前，南方电网西电东送已形成“八交十一直”输电大通道，送电规模超5800万千瓦，年送电量超2300亿千瓦时，其中清洁能源占比超过80%，已拥有自主化的大容量特高压多端柔性直流输电技术，在大型交直流电网规划、建设和运行技术与实践方面处于领先地位。
在新型电力系统中，电网作为消纳高比例新能源的核心枢纽作用更加显著。“跨省区主干电网 中小型区域电网 配网及微网”的柔性互联形态和数字化调控技术将使电网更加灵活可控，实现新能源按资源禀赋因地制宜广泛接入。新能源 储能、新能源 负荷 储能等多元协调开发新模式也将不断涌现。
白皮书提出，南方电网将支持新能源发电设备作为主力电源参与电力系统调控过程。“我们还将持续利用数字技术构建坚强主网架和柔性配网；统筹利用风电、光伏、生物质等区域分布式能源资源，因地制宜建设交直流混合配电网和智能微电网，持续加强配电网数字化和柔性化水平，提升对分布式电源的承载力。”南方电网首席技术专家，南方电网科学研究院有限责任公司党委书记、董事长饶宏说。
饶宏指出，与传统电力系统相比，新型电力系统首先面临的是大规模新能源发电如何高效并网与消纳、系统各环节效率如何提升降低供电成本等重大技术难题。
对此，南方电网提出大力实施创新驱动战略，增强构建新型电力系统的科技支撑力和产业带动力。包括开展新型电力系统运行机理与发展形态等基础研究，在新能源发电大规模并网消纳、数字电网、电力专用芯片等方面实现突破，建设支撑新型电力系统国家级创新平台，形成具有我国自主知识产权的新型电力系统关键技术和标准体系。加快实现关键领域核心技术独立自主和升级换代，促进形成完整且具备国际一流水平的电力产业链。
大数据技术助用户挖掘节能潜力
“不仅办电可以'刷脸’，就连停电时，都能在App上看到'抢修小哥’飞奔而来的轨迹。”广州市民卢先生通过“南网在线”App报装90千伏安的制造业普通工业用电，从提出申请到完成接电，仅用了一天半时间。
“十三五”期间，南方电网利用新一代数字化技术，通过大力实施“5G 智能电网”建设，实现了对电网海量终端设备的实时管理，建成了深圳福田、广州中新知识城、珠海横琴等高可靠性配电网示范区。同时，南方区域电力市场建设走在全国前列，电力现货市场和区域调频辅助服务市场在全国率先进行了结算试运行。
记者从白皮书中还看到，南方电网将以数字技术助推能源消费革命，推动绿色生产生活方式广泛形成。
“我们将利用数字技术构建适应新型电力系统的现代供电服务体系，提高服务效率和客户体验，支撑业务创新，帮助用户不断释放需求潜能；通过物联网和区块链技术聚合海量用户侧可调节资源，大力建设虚拟电厂，引导用户合理用电，促进发电侧与负荷侧双向互动。”饶宏说。
近日，南方区域首次可再生能源电力消纳量交易开市。南方电网贵州电网公司挂牌交易风能、太阳能、生物质能非水可再生能源消纳量，交易双方成功达成可再生能源消纳量凭证2716个，折合可再生能源消纳电量271.6万千瓦时。
“集中的平台、标准化的标的，不仅让交易更方便，同时也为我们售电公司助力国家完成碳达峰、碳中和目标提供了新途径。”广东粤电电力销售有限公司珠三角区域总监李浩宇表示。
加快建设南方区域统一电力市场，丰富电力市场交易品种，探索灵活多样的市场化需求响应交易模式，将是南方电网构建新型电力系统的内容之一。此外，南方电网还将通过大数据技术辅助用户挖掘节能潜力，促进能源消费从单一、被动、通用化的利用模式向融合多种需求、主动参与、定制化的高效利用模式转变，推动电动汽车、电能替代、节能减排、综合能源服务的发展。