聯(lián)合統(tǒng)一調(diào)度：為新能源消納探新路

今年上半年，國(guó)家電網(wǎng)公司貫徹習(xí)近平總書(shū)記關(guān)于“積極發(fā)展清潔能源，推動(dòng)形成綠色發(fā)展方式和生活方式”的重要指示，落實(shí)國(guó)家關(guān)于解決清潔能源“三棄”問(wèn)題的要求，積極促進(jìn)清潔能源消納，服務(wù)新能源發(fā)展措施有力，解決“三棄”問(wèn)題成效明顯。本文以西北電網(wǎng)為例，深入報(bào)道其通過(guò)開(kāi)展風(fēng)光水火聯(lián)合統(tǒng)一調(diào)度，促進(jìn)清潔能源消納的有益探索。

新能源的發(fā)展擺在一個(gè)巨大的天平上。天平一端放著新能源裝機(jī)總量，另一端則是全國(guó)用電需求。“十二五”期間，新能源裝機(jī)快速增長(zhǎng)，年均增長(zhǎng)42.2%。而我國(guó)經(jīng)濟(jì)進(jìn)入新常態(tài)后，用電需求增長(zhǎng)放緩，“十二五”期間全社會(huì)用電量的年均增速僅為6.3%。

用電市場(chǎng)無(wú)法支撐新能源裝機(jī)的快速增長(zhǎng)，在新能源集中的“三北”地區(qū)，供大于求的矛盾更加突出。體量巨大的新能源像是一個(gè)沉重的負(fù)擔(dān)，也成為新能源消納難題的主因。重壓之下，電力調(diào)度控制手段的創(chuàng)新，為天平的另一端增添砝碼。

今年上半年，國(guó)家電網(wǎng)公司大力開(kāi)展全網(wǎng)統(tǒng)一調(diào)度，加強(qiáng)可再生能源跨區(qū)現(xiàn)貨交易，挖掘電網(wǎng)調(diào)峰潛力，促進(jìn)新能源大范圍配置和消納，經(jīng)營(yíng)區(qū)域分別消納風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電1302億千瓦時(shí)和483億千瓦時(shí)，同比增長(zhǎng)21%和78%;棄風(fēng)棄光電量同比下降18%，棄風(fēng)棄光率下降6.9個(gè)百分點(diǎn)。半年里，公司服務(wù)新能源發(fā)展措施有力、解決“三棄”成效明顯，這些都在西北電網(wǎng)得到了印證。

面對(duì)消納難題，西北電網(wǎng)一直在探索出路。過(guò)去，新能源還未呈現(xiàn)井噴式發(fā)展，西北電網(wǎng)的電力調(diào)控的組織形式是先實(shí)現(xiàn)省內(nèi)平衡，再由西北電網(wǎng)統(tǒng)一協(xié)同。然而，隨著新能源裝機(jī)不斷增加，西北各省省內(nèi)平衡能力逐漸變?nèi)?，舊有調(diào)度模式無(wú)法滿足新能源大規(guī)模消納需求，只有在更大范圍內(nèi)運(yùn)用風(fēng)光水火聯(lián)合統(tǒng)一調(diào)度手段，才能進(jìn)一步優(yōu)化能源資源配置，破解新能源消納困局。

上半年，西北新能源發(fā)電量528億千瓦時(shí)，同比增長(zhǎng)39.1%;發(fā)電占比15.9%，同比提高3.1個(gè)百分點(diǎn);棄電量155億千瓦時(shí)，同比降低17.3%;棄電率22.7%，同比減少10.4個(gè)百分點(diǎn)，新能源消納實(shí)現(xiàn)“雙升雙降”目標(biāo)。

優(yōu)先調(diào)度新能源

在青海海西蒙古族藏族自治州，柴達(dá)木盆地以北，新疆、青海、甘肅三省交界處，一個(gè)名叫魚(yú)卡的小鄉(xiāng)村，在地緣上與西北新能源消納息息相關(guān)。

魚(yú)卡西面集中了西北地區(qū)大部分新能源資源，哈密、酒泉千萬(wàn)千瓦級(jí)風(fēng)電基地均駐扎此地。由于我國(guó)能源資源逆向分布，且“十二五”以來(lái)用電需求增速趨于放緩，西北地區(qū)無(wú)法實(shí)現(xiàn)就地平衡，亟需外送滿足新能源消納。魚(yú)卡是西北新能源往東外送的必經(jīng)之地，在魚(yú)卡北面，有天中、祁韶兩條特高壓直流線路。“擠”著上網(wǎng)的新能源電量匯聚魚(yú)卡、居高不下，使其成為緊張的電力搶奪環(huán)節(jié)，在整個(gè)西北電網(wǎng)是“兵家必爭(zhēng)之地”。因此，如果從魚(yú)卡東面畫(huà)一條弧線，穿過(guò)敦煌、莫高、酒泉、河西四地，將與魚(yú)卡組成一個(gè)巨大的扇形，這個(gè)扇形就是制約西北地區(qū)新能源消納的通道斷面，被電力專業(yè)人士稱為“四魚(yú)斷面”。

“斷面以東好比一個(gè)巨大的蓄水池，只有將西邊源源不斷的水安全送過(guò)來(lái)，我們才能利用風(fēng)光水火統(tǒng)一調(diào)度，有序分配蓄水池里的存量水。”國(guó)網(wǎng)西北電力調(diào)控分中心主任張振宇說(shuō)，現(xiàn)實(shí)情況是，天中直流年度計(jì)劃355億千瓦時(shí)，祁韶直流年度計(jì)劃65.9億千瓦時(shí)，全部由甘肅組織送出。而今年西北地區(qū)的新能源裝機(jī)預(yù)計(jì)將達(dá)8100萬(wàn)千瓦。除了就地平衡和通過(guò)特高壓交流線路送往東部消納的電量，大多數(shù)新能源都依賴線路外送。

如何更大程度地發(fā)揮調(diào)度作用、促進(jìn)新能源消納，是擺在電力調(diào)度面前的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。當(dāng)甘肅、新疆、青海三省同時(shí)要求外送新能源，如何解決擁堵難題?

“最好的辦法是將本省的‘風(fēng)光’和外省的‘水火’放在一個(gè)籃子里，從點(diǎn)、線、面上統(tǒng)籌考慮，取長(zhǎng)補(bǔ)短，探索最適合新能源輸送與消納的統(tǒng)一調(diào)度模式。”張振宇告訴記者，“點(diǎn)”上的辦法是主控制區(qū)置換。主控制區(qū)是指西北電網(wǎng)直接調(diào)管的優(yōu)質(zhì)大型火電和水電，置換的目的是將新能源大省的火電開(kāi)機(jī)減至最低，為新能源發(fā)電做準(zhǔn)備。當(dāng)某省新能源不足時(shí)，利用主控制區(qū)發(fā)電補(bǔ)足新能源發(fā)電缺口，等該省新能源大發(fā)時(shí)再減少主控制區(qū)出力完成置換。截至7月26日，今年西北電網(wǎng)主控制區(qū)電量置換共計(jì)完成2108筆，增發(fā)新能源30.45億千瓦時(shí)。

從“線”上看，國(guó)網(wǎng)西北電力調(diào)控分中心利用西北各省省間差異，加大新能源外送力度和消納力度。以甘新通道互濟(jì)為例，甘肅、新疆新能源外送均受“四魚(yú)斷面”影響，當(dāng)出現(xiàn)外送擁堵，優(yōu)先輸送新能源大發(fā)省份的電量，兩省實(shí)現(xiàn)互濟(jì)交易，盡可能把通道送滿，提升聯(lián)網(wǎng)通道利用率。

“如果把外送通道比喻成高速公路，兩省新能源是等待排隊(duì)通行的兩支車(chē)隊(duì)，那調(diào)度就是交警。我們會(huì)讓車(chē)輛更多的隊(duì)伍先行，以最大程度地提升公路的利用率。”張振宇說(shuō)，從前開(kāi)展電力日前交易，一般是按照預(yù)測(cè)結(jié)果給各省提前分配外送指標(biāo)。然而預(yù)測(cè)結(jié)果不可避免地存在一定誤差，導(dǎo)致通道利用率不高。實(shí)行甘新通道互濟(jì)后，通道利用效率大幅提升，有利于新能源消納。截至7月26日，今年甘新通道互濟(jì)累計(jì)完成248筆，增發(fā)新能源3.03億千瓦時(shí)。

如果從“面”上統(tǒng)籌考慮，必須通過(guò)統(tǒng)一調(diào)度保證現(xiàn)貨交易開(kāi)展，在新能源外送擁堵時(shí)制定公平合理的通道分配規(guī)則——“新能源優(yōu)先、自用優(yōu)先、外送均攤”。新能源優(yōu)先即保障新能源優(yōu)先調(diào)度。自用優(yōu)先指的是在“四魚(yú)斷面”外送電量中，省內(nèi)新能源消納電量?jī)?yōu)先于跨省區(qū)新能源電量。外送均攤則是在保障自用優(yōu)先的基礎(chǔ)上，各省外送電量平分通道富余容量。

月盈則虧，水滿則溢。國(guó)網(wǎng)西北電力調(diào)控分中心在中長(zhǎng)期電力交易中留出了一定裕度，給日前和實(shí)時(shí)交易騰出空間，調(diào)整實(shí)時(shí)產(chǎn)生的出力變化，解決電網(wǎng)實(shí)時(shí)調(diào)度過(guò)程中的電力不平衡問(wèn)題，平抑新能源的間歇性和波動(dòng)性，最大程度地發(fā)揮電力調(diào)度的實(shí)時(shí)調(diào)整作用。

解決新能源消納問(wèn)題，更根本的方式是加快外送通道建設(shè)，為新能源在全國(guó)范圍消納創(chuàng)造條件。針對(duì)西北地區(qū)新能源發(fā)電本地消納難、跨區(qū)送出難的困局，國(guó)家電網(wǎng)公司一直通過(guò)各種方式向有關(guān)部門(mén)溝通匯報(bào)，爭(zhēng)取盡早核準(zhǔn)特高壓外送電力通道。如今，河西第二通道工程正在加快規(guī)劃與建設(shè)。如果國(guó)家有關(guān)部門(mén)能意識(shí)到新能源電源、電網(wǎng)工程協(xié)調(diào)發(fā)展的重要性、緊迫性，超前核準(zhǔn)電力外送通道項(xiàng)目，從規(guī)劃層面解決斷面受限問(wèn)題，才能真正保障新能源充分消納，推動(dòng)風(fēng)光水火聯(lián)合統(tǒng)一調(diào)度發(fā)揮更大作用。

補(bǔ)上調(diào)峰這塊短板

承擔(dān)“一次能源可儲(chǔ)、二次能源可控”的調(diào)峰作用，是火電被賦予的第二屬性。在西北地區(qū)，比例較高的熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組承擔(dān)了調(diào)峰的主要責(zé)任，用以應(yīng)對(duì)負(fù)荷峰谷差變化，提高新能源消納比重。但在棄風(fēng)棄光現(xiàn)象頻發(fā)的冬季供暖期間，熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組調(diào)峰能力變?nèi)?，新能源消納難上加難。

供熱管理亂象從源頭上壓減了調(diào)峰空間。記者在調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，過(guò)去，西北地區(qū)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組沒(méi)有明確的調(diào)峰依據(jù)，各地供熱面積迥異，針對(duì)供熱需求熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組和管理部門(mén)往往各執(zhí)一詞，很難有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)常出現(xiàn)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組規(guī)避調(diào)峰責(zé)任的情況，供熱管理亟待規(guī)范。

為此，國(guó)網(wǎng)西北電力調(diào)控分中心促請(qǐng)政府有關(guān)部門(mén)推動(dòng)開(kāi)展陜西、甘肅火電(熱電)最小開(kāi)機(jī)方式及調(diào)峰能力核查工作，通過(guò)核查壓減熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組水分，給出調(diào)峰的明確依據(jù)。西北能源監(jiān)管局市場(chǎng)監(jiān)管處副處長(zhǎng)呂銳介紹，西北能源監(jiān)管局已經(jīng)組織實(shí)施了寧夏熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組調(diào)峰能力核查工作，正在組織開(kāi)展陜西熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組調(diào)峰能力核查。

“2016年秋季，西北能源監(jiān)管局、寧夏自治區(qū)經(jīng)信委聯(lián)合印發(fā)《寧夏電網(wǎng)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組發(fā)電調(diào)峰能力核定管理辦法(試行)》后，寧夏的熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組已根據(jù)核定要求完成一個(gè)采暖季的安全穩(wěn)定運(yùn)行，為新能源充分消納增加助力。”呂銳介紹。參與此次核定的供熱機(jī)組共21臺(tái)，裝機(jī)719.9萬(wàn)千瓦，占寧夏直調(diào)總裝機(jī)55.7%。據(jù)參與核定的有關(guān)專家介紹，核定結(jié)果實(shí)施后，供暖期增加寧夏電網(wǎng)調(diào)峰能力約96.7萬(wàn)千瓦，為新能源騰出了消納空間。

核查之后便是大刀闊斧地改造供熱機(jī)組，使之適應(yīng)新能源發(fā)電需求。今年，西北能源監(jiān)管局會(huì)同國(guó)網(wǎng)西北電力調(diào)控分中心，構(gòu)建西北區(qū)域調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)，運(yùn)用市場(chǎng)化手段調(diào)節(jié)供熱資源。市場(chǎng)這只“無(wú)形的手”，讓不參與調(diào)峰的供熱機(jī)組給予參與調(diào)峰的機(jī)組以適當(dāng)補(bǔ)貼，用經(jīng)濟(jì)手段激勵(lì)供熱機(jī)組改造，增強(qiáng)供熱機(jī)組參與調(diào)峰輔助服務(wù)的積極性。今年以來(lái)，國(guó)網(wǎng)西北電力調(diào)控分中心通過(guò)調(diào)峰能力核查、熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組核查及機(jī)組深度調(diào)峰，共釋放調(diào)峰空間303萬(wàn)千瓦，為今年近4%的新能源裝機(jī)騰出了消納空間。

無(wú)論是剛剛閉幕的公司年中工作會(huì)議，還是2016年底出爐的公司新能源消納20條，均對(duì)火電機(jī)組調(diào)峰能力建設(shè)提出明確要求，必須按照國(guó)家“十三五”規(guī)劃確定的改造目標(biāo)加快推進(jìn)改造。按照公司部署，國(guó)網(wǎng)西北電力調(diào)控分中心配合開(kāi)展火電機(jī)組調(diào)峰改造規(guī)劃和計(jì)劃，優(yōu)化火電機(jī)組開(kāi)機(jī)方式。今年以來(lái)，西北電網(wǎng)常規(guī)能源備用降至120萬(wàn)~220萬(wàn)千瓦，基本降至保證安全的最小備用水平。同時(shí)，西北電網(wǎng)按照公司要求，打破分省備用模式，發(fā)揮西北全網(wǎng)備用互濟(jì)作用，實(shí)現(xiàn)甘肅、寧夏、新疆常態(tài)負(fù)備用。

一個(gè)有趣的現(xiàn)象是，陜西巨大的峰谷差在西北地區(qū)獨(dú)樹(shù)一幟。“這是一條曲線和幾條直線的差別。”張振宇表示，由于民用負(fù)荷多、高耗能工業(yè)相對(duì)較少，與西北其他省(區(qū))相比，陜西的負(fù)荷結(jié)構(gòu)更接近于中東部省份，白天負(fù)荷增長(zhǎng)較快，夜間負(fù)荷大幅回落。如此大的峰谷差對(duì)合理安排火電開(kāi)機(jī)方式提出了更高要求，既要滿足高峰時(shí)段用電需求，又要避免低谷時(shí)段增加額外的外送壓力。“解決方法是通過(guò)西北電網(wǎng)統(tǒng)一優(yōu)化和調(diào)度，高峰時(shí)段其他省份給陜西備用，通過(guò)日前和實(shí)時(shí)交易滿足陜西高峰時(shí)段電力購(gòu)入需求，低谷時(shí)段則反之。”張振宇說(shuō)。

陜青互濟(jì)是專門(mén)針對(duì)調(diào)峰的省間互濟(jì)方式。青海的負(fù)荷峰谷差較小，中午時(shí)段有大量光伏發(fā)電，調(diào)峰困難，無(wú)法充分就地消納;同一時(shí)段，陜西減少火電出力留出備用，用以接納青海光伏發(fā)電。進(jìn)入后半夜，陜西處于負(fù)荷低谷期，此時(shí)青海停止光伏發(fā)電，接納陜西外送電調(diào)峰。“這種調(diào)峰互濟(jì)新模式利用陜西和青海調(diào)峰特性差異，在實(shí)時(shí)調(diào)度過(guò)程中開(kāi)展調(diào)峰互濟(jì)交易，提升兩省電網(wǎng)平衡能力和新能源消納水平，達(dá)到削峰填谷的作用。”青海電力調(diào)控中心副主任方保民說(shuō)。截至7月26日，陜青互濟(jì)今年累計(jì)開(kāi)展交易102筆，減少棄電4.0億千瓦時(shí)。

“除了運(yùn)用調(diào)度運(yùn)行手段，國(guó)網(wǎng)西北電力調(diào)控分中心還從交易角度出發(fā)，組織西北地區(qū)新能源發(fā)電企業(yè)、本省自備電廠及西北地區(qū)以外的火電廠開(kāi)展發(fā)電權(quán)替代等市場(chǎng)化交易，挖掘新能源消納空間。”北京電力交易中心交易六部劉瑞豐告訴記者，2016年下半年以來(lái)，煤價(jià)上漲致使自備電廠等獲利空間變小，為發(fā)電權(quán)替代創(chuàng)造了良好條件。自備電廠參與系統(tǒng)調(diào)峰，提前預(yù)留電量空間，在電網(wǎng)調(diào)峰困難時(shí)降低自備電廠出力，實(shí)現(xiàn)按需調(diào)用，騰出電量空間給新能源增發(fā)。

綠色低碳發(fā)展是國(guó)家電網(wǎng)的期許。目前，促進(jìn)新能源消納的形勢(shì)依舊嚴(yán)峻，任務(wù)依然艱巨，如何讓擠著上網(wǎng)的新能源更加快速有序地外送消納，電力調(diào)度正持續(xù)發(fā)力。