“風(fēng)光水火儲(chǔ)一體化”推動(dòng)現(xiàn)代能源體系建設(shè)

為實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，著力構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系，提升能源清潔利用水平和電力系統(tǒng)運(yùn)行效率，貫徹新發(fā)展理念，更好地發(fā)揮源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化和多能互補(bǔ)在保障能源安全中的作用，積極探索其實(shí)施路徑，國(guó)家發(fā)展改革委、國(guó)家能源局2021年3月發(fā)布《關(guān)于推進(jìn)電力源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化和多能互補(bǔ)發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》，明確提出了“多能互補(bǔ)實(shí)施路徑”、“推進(jìn)多能互補(bǔ)，提升可再生能源消納水平”?！帮L(fēng)光儲(chǔ)”、“風(fēng)光水儲(chǔ)”、“風(fēng)光火儲(chǔ)”等一體化項(xiàng)目隨之受到了能源企業(yè)的青睞，在新疆、陜西、青海、貴州等全國(guó)各地源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化、風(fēng)光水火儲(chǔ)一體化等示范項(xiàng)目得到多維度布局建設(shè)，如雨后春筍般涌現(xiàn)，形成“星星之火，可以燎原”之勢(shì)。

（作者：張?jiān)?貴州電網(wǎng)有限責(zé)任公司電網(wǎng)規(guī)劃研究中心）

一、“風(fēng)光水火儲(chǔ)一體化”是構(gòu)建現(xiàn)代能源體系的重要方向

2022年3月，國(guó)家發(fā)展改革委、國(guó)家能源局印發(fā)的《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》進(jìn)一步提出“積極推進(jìn)多能互補(bǔ)的清潔能源基地建設(shè)，科學(xué)優(yōu)化電源規(guī)模配比，優(yōu)先利用存量常規(guī)電源實(shí)施‘風(fēng)光水（儲(chǔ)）’‘風(fēng)光火（儲(chǔ)）’等多能互補(bǔ)工程”?！帮L(fēng)光水火儲(chǔ)一體化”對(duì)解決電力系統(tǒng)綜合效率不高，各類電源互補(bǔ)互濟(jì)不足等問(wèn)題具有重要實(shí)際意義，有助于提高新能源消納能力，提升能源利用率和電力系統(tǒng)運(yùn)行效率，支撐電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，逐步成為行業(yè)共識(shí)。

2022年5月，國(guó)家能源局、科技部印發(fā)《“十四五”能源領(lǐng)域科技創(chuàng)新規(guī)劃》，將“源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化和風(fēng)光火（儲(chǔ)）、風(fēng)光水（儲(chǔ)）、風(fēng)光儲(chǔ)一體化規(guī)劃與集成設(shè)計(jì)研究”作為重要研究課題?！霸淳W(wǎng)荷儲(chǔ)一體化”、“風(fēng)光水火儲(chǔ)一體化”是構(gòu)建新型電力系統(tǒng)和現(xiàn)代能源體系的關(guān)鍵技術(shù)、主要路徑和舉措，面臨著機(jī)遇與挑戰(zhàn)。

二、“風(fēng)光水火儲(chǔ)一體化”規(guī)劃設(shè)計(jì)面臨的科學(xué)問(wèn)題

“風(fēng)光水火儲(chǔ)一體化”側(cè)重于電源基地開(kāi)發(fā)，結(jié)合當(dāng)?shù)刭Y源條件和能源特點(diǎn)，因地制宜采取風(fēng)能、太陽(yáng)能、水能、煤炭等多能源品種發(fā)電互相補(bǔ)充，并適度增加一定比例儲(chǔ)能，統(tǒng)籌各類電源的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)。

“風(fēng)光水火儲(chǔ)一體化”對(duì)能源行業(yè)的開(kāi)發(fā)、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)提出了更高的要求，指明了發(fā)展方向，同時(shí)也將電源側(cè)的規(guī)劃設(shè)計(jì)、建設(shè)運(yùn)營(yíng)相關(guān)技術(shù)難度提升了一個(gè)層次。面對(duì)“源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化” 、“風(fēng)光水火儲(chǔ)一體化”發(fā)展，國(guó)內(nèi)外在綜合能源系統(tǒng)、多能互補(bǔ)、火電機(jī)組靈活性改造技術(shù)等方面開(kāi)展了前期研究，形成了系列研究成果，但缺乏“源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化”、“風(fēng)光水火儲(chǔ)一體化”規(guī)劃設(shè)計(jì)和調(diào)度運(yùn)行技術(shù)以及相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，也缺乏相應(yīng)的調(diào)度運(yùn)行機(jī)制，亟需規(guī)劃建設(shè)、調(diào)度運(yùn)行技術(shù)以及體制機(jī)制去實(shí)現(xiàn)“源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化”、“風(fēng)光水火儲(chǔ)一體化”可靠運(yùn)行和逐步推廣應(yīng)用。

如何明確“風(fēng)光水火儲(chǔ)一體化”規(guī)劃設(shè)計(jì)目標(biāo)和合理配比火電、水電、風(fēng)電、光伏、儲(chǔ)能裝機(jī)容量以及輸送容量等，是“風(fēng)光水火儲(chǔ)一體化”規(guī)劃設(shè)計(jì)的核心科學(xué)問(wèn)題?！帮L(fēng)光水火儲(chǔ)一體化”規(guī)劃設(shè)計(jì)目標(biāo)存在兩個(gè)方面，一方面是“風(fēng)光水火儲(chǔ)一體化”項(xiàng)目?jī)?nèi)在的能源互補(bǔ)優(yōu)化目標(biāo)，另一方面是“風(fēng)光水火儲(chǔ)一體化”項(xiàng)目外在的優(yōu)化功率送出目標(biāo)，分別對(duì)應(yīng)著項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益和電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行要求，滿足正常運(yùn)行狀態(tài)和非正常狀態(tài)、內(nèi)部和區(qū)域電網(wǎng)等多目標(biāo)優(yōu)化運(yùn)行需求。因此，規(guī)劃多目標(biāo)優(yōu)化技術(shù)是“風(fēng)光水火儲(chǔ)一體化”核心技術(shù)，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)目標(biāo)函數(shù)的平衡，達(dá)到新能源開(kāi)發(fā)量、電網(wǎng)安全穩(wěn)定支撐、項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性的多目標(biāo)統(tǒng)一?！帮L(fēng)光水火儲(chǔ)一體化”規(guī)劃設(shè)計(jì)需要考慮“風(fēng)光水火儲(chǔ)一體化”多場(chǎng)景和典型運(yùn)行方式，從而確定電源配置比例、輸送通道容量。因此，“風(fēng)光水火儲(chǔ)一體化”多場(chǎng)景和典型運(yùn)行方式構(gòu)建技術(shù)也是“風(fēng)光水火儲(chǔ)一體化”規(guī)劃設(shè)計(jì)的核心技術(shù)。

三、“風(fēng)光水火儲(chǔ)一體化”規(guī)劃設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)方向

（1）研究風(fēng)光水火儲(chǔ)一體化耦合機(jī)理。目前的研究多集中于風(fēng)/光，風(fēng)/光/水的出力互補(bǔ)特性，對(duì)風(fēng)光水火儲(chǔ)出力互補(bǔ)特性和調(diào)峰互補(bǔ)特性的認(rèn)識(shí)還不夠深入，對(duì)“風(fēng)光水火儲(chǔ)一體化”的能源多時(shí)空互補(bǔ)價(jià)值未充分挖掘。大型電源基地與區(qū)域電網(wǎng)的風(fēng)光水火儲(chǔ)多能互補(bǔ)特性和調(diào)峰互補(bǔ)特性，大大影響“風(fēng)光水火儲(chǔ)一體化”的規(guī)劃建設(shè)。因此，開(kāi)展風(fēng)光水火儲(chǔ)一體化耦合機(jī)理研究是推進(jìn)新型電力系統(tǒng)電源側(cè)規(guī)劃建設(shè)的重要方面。

（2）研究風(fēng)光水火儲(chǔ)容量配置優(yōu)化方法。與常規(guī)電源規(guī)劃不同，風(fēng)光水火儲(chǔ)一體化規(guī)劃需要考慮如何充分利用風(fēng)光水火儲(chǔ)多能間的互補(bǔ)特性和靈活調(diào)節(jié)資源容量來(lái)實(shí)現(xiàn)新能源的最優(yōu)消納，因此風(fēng)光水火儲(chǔ)一體化規(guī)劃需要依據(jù)耦合機(jī)理分析滿足外送和負(fù)荷需求下的風(fēng)光水火儲(chǔ)最優(yōu)規(guī)模和容量配比。

（3）研究風(fēng)光水火儲(chǔ)建設(shè)和運(yùn)行成本。風(fēng)光水火儲(chǔ)一體化規(guī)劃需要將火電靈活改造成本，多類型儲(chǔ)能（電化學(xué)儲(chǔ)能，抽水蓄能）的投資運(yùn)維成本，風(fēng)電、光伏、水電的投資運(yùn)維成本納入考慮范圍內(nèi)，而運(yùn)維成本又涉及到電價(jià)、電力輔助服務(wù)等電力市場(chǎng)和政策層面，需要研究多重因素影響下的運(yùn)維成本變化。

（4）研究大型電源基地和區(qū)域電網(wǎng)風(fēng)光水火儲(chǔ)一體化規(guī)劃模型。在面向大型電源基地的風(fēng)光水火儲(chǔ)一體化規(guī)劃時(shí)，主要需要考慮外送功率曲線的波動(dòng)和增長(zhǎng)以及電源基地內(nèi)部自然資源稟賦的約束，將電源開(kāi)發(fā)計(jì)劃與外送功率要求結(jié)合起來(lái)，保證外送功率通道利用率和外送新能源比例，實(shí)現(xiàn)區(qū)域電網(wǎng)的電力電量平衡和電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

（5）研究“風(fēng)光水火儲(chǔ)一體化”規(guī)劃設(shè)計(jì)指標(biāo)以及評(píng)價(jià)體系。對(duì)一體化基地輸送通道容量和利用率、新能源利用率、儲(chǔ)能利用率、項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益、調(diào)節(jié)能力等需要設(shè)置合理指標(biāo)和科學(xué)計(jì)算方法，構(gòu)建“風(fēng)光水火儲(chǔ)一體化”規(guī)劃設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)體系，實(shí)現(xiàn)一體化電源開(kāi)發(fā)方案、儲(chǔ)能配置方案、輸送通道建設(shè)方案等“風(fēng)光水火儲(chǔ)一體化”規(guī)劃設(shè)計(jì)內(nèi)容的客觀評(píng)價(jià)。

四、貴州“風(fēng)光水火儲(chǔ)一體化”建設(shè)

為實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰”“碳中和”目標(biāo)，根據(jù)《關(guān)于推進(jìn)電力源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化和多能互補(bǔ)發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》要求，貴州省統(tǒng)籌優(yōu)化各類電力要素資源，通過(guò)火電靈活性改造等措施挖掘火電調(diào)節(jié)能力，充分發(fā)揮貴州梯級(jí)水電站調(diào)節(jié)能力和負(fù)荷側(cè)調(diào)節(jié)響應(yīng)能力，建設(shè)一定規(guī)模的儲(chǔ)能，推進(jìn)實(shí)施源網(wǎng)荷儲(chǔ)、多能互補(bǔ)一體化項(xiàng)目，進(jìn)一步提升貴州風(fēng)光等新能源送出和消納。貴州省相關(guān)企業(yè)積極建設(shè)金沙柳塘風(fēng)光火儲(chǔ)一體化、北盤江光照水電站風(fēng)光水儲(chǔ)一體化、普定風(fēng)光火儲(chǔ)一體化等多項(xiàng)試點(diǎn)項(xiàng)目，推動(dòng)形成可行市場(chǎng)機(jī)制，并逐步推廣應(yīng)用。

從貴州省全省來(lái)看，是全國(guó)重要能源基地，承擔(dān)西電東送任務(wù)，全省區(qū)域可綜合性考慮為風(fēng)光水火儲(chǔ)一體化基地。另外，省內(nèi)有豐富的水電和煤炭資源，可以從四個(gè)流域和煤炭基地兩個(gè)方面實(shí)現(xiàn)區(qū)域范圍內(nèi)的風(fēng)光水火儲(chǔ)一體化。

目前，貴州正在依托大型水電站和現(xiàn)有火電廠富余通道，建設(shè)烏江、南盤江、北盤江、清水江流域水風(fēng)光可再生能源綜合基地及風(fēng)光水儲(chǔ)一體化項(xiàng)目，建設(shè)六盤水、安順等地區(qū)的風(fēng)光火儲(chǔ)一體化項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)區(qū)域多能互補(bǔ)，同時(shí)推進(jìn)畢節(jié)、六盤水、安順、黔西南、黔南等五個(gè)百萬(wàn)級(jí)光伏基地建設(shè)。業(yè)內(nèi)人士指出，以多能互補(bǔ)模式為主的大型風(fēng)光基地建設(shè)趨勢(shì)逐漸清晰，未來(lái)“風(fēng)光水火儲(chǔ)一體化”或?qū)⒊蔀轱L(fēng)光大基地建設(shè)的主流模式。

國(guó)務(wù)院《關(guān)于支持貴州在新時(shí)代西部大開(kāi)發(fā)上闖新路的意見(jiàn)》提出“加強(qiáng)清潔能源開(kāi)發(fā)利用，建設(shè)新型綜合能源基地”等戰(zhàn)略部署，貴州“風(fēng)光水火儲(chǔ)一體化”迎來(lái)新的機(jī)遇。2022年5月，貴州電網(wǎng)有限責(zé)任公司出臺(tái)《貴州水風(fēng)光火協(xié)同新型電力系統(tǒng)建設(shè)方案（2022~2025年）》，將在全力推動(dòng)新能源發(fā)展、加快新能源接入電網(wǎng)、推動(dòng)“風(fēng)光水火儲(chǔ)”一體化基地建設(shè)等方面積極行動(dòng)，加快推動(dòng)貴州多能互補(bǔ)電源體系建設(shè)，到2025年，將全面建成數(shù)字電網(wǎng)，基本形成多能協(xié)同互補(bǔ)、網(wǎng)源荷儲(chǔ)互動(dòng)、用能需求智控的新型電力系統(tǒng)形態(tài)。