“風光水火儲一體化”推動現(xiàn)代能源體系建設

為實現(xiàn)“雙碳”目標，著力構建清潔低碳、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)運行效率，貫徹新發(fā)展理念，更好地發(fā)揮源網(wǎng)荷儲一體化和多能互補在保障能源安全中的作用，積極探索其實施路徑，國家發(fā)展改革委、國家能源局2021年3月發(fā)布《關于推進電力源網(wǎng)荷儲一體化和多能互補發(fā)展的指導意見》，明確提出了“多能互補實施路徑”、“推進多能互補，提升可再生能源消納水平”?！帮L光儲”、“風光水儲”、“風光火儲”等一體化項目隨之受到了能源企業(yè)的青睞，在新疆、陜西、青海、貴州等全國各地源網(wǎng)荷儲一體化、風光水火儲一體化等示范項目得到多維度布局建設，如雨后春筍般涌現(xiàn)，形成“星星之火，可以燎原”之勢。

一、“風光水火儲一體化”是構建現(xiàn)代能源體系的重要方向

2022年3月，國家發(fā)展改革委、國家能源局印發(fā)的《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》進一步提出“積極推進多能互補的清潔能源基地建設，科學優(yōu)化電源規(guī)模配比，優(yōu)先利用存量常規(guī)電源實施‘風光水（儲）’‘風光火（儲）’等多能互補工程”?！帮L光水火儲一體化”對解決電力系統(tǒng)綜合效率不高，各類電源互補互濟不足等問題具有重要實際意義，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)運行效率，支撐電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，逐步成為行業(yè)共識。

2022年5月，國家能源局、科技部印發(fā)《“十四五”能源領域科技創(chuàng)新規(guī)劃》，將“源網(wǎng)荷儲一體化和風光火（儲）、風光水（儲）、風光儲一體化規(guī)劃與集成設計研究”作為重要研究課題?！霸淳W(wǎng)荷儲一體化”、“風光水火儲一體化”是構建新型電力系統(tǒng)和現(xiàn)代能源體系的關鍵技術、主要路徑和舉措，面臨著機遇與挑戰(zhàn)。

二、“風光水火儲一體化”規(guī)劃設計面臨的科學問題

“風光水火儲一體化”側重于電源基地開發(fā)，結合當?shù)刭Y源條件和能源特點，因地制宜采取風能、太陽能、水能、煤炭等多能源品種發(fā)電互相補充，并適度增加一定比例儲能，統(tǒng)籌各類電源的規(guī)劃、設計、建設、運營。

“風光水火儲一體化”對能源行業(yè)的開發(fā)、建設、運營提出了更高的要求，指明了發(fā)展方向，同時也將電源側的規(guī)劃設計、建設運營相關技術難度提升了一個層次。面對“源網(wǎng)荷儲一體化” 、“風光水火儲一體化”發(fā)展，國內外在綜合能源系統(tǒng)、多能互補、火電機組靈活性改造技術等方面開展了前期研究，形成了系列研究成果，但缺乏“源網(wǎng)荷儲一體化”、“風光水火儲一體化”規(guī)劃設計和調度運行技術以及相關技術標準，也缺乏相應的調度運行機制，亟需規(guī)劃建設、調度運行技術以及體制機制去實現(xiàn)“源網(wǎng)荷儲一體化”、“風光水火儲一體化”可靠運行和逐步推廣應用。

如何明確“風光水火儲一體化”規(guī)劃設計目標和合理配比火電、水電、風電、光伏、儲能裝機容量以及輸送容量等，是“風光水火儲一體化”規(guī)劃設計的核心科學問題?！帮L光水火儲一體化”規(guī)劃設計目標存在兩個方面，一方面是“風光水火儲一體化”項目內在的能源互補優(yōu)化目標，另一方面是“風光水火儲一體化”項目外在的優(yōu)化功率送出目標，分別對應著項目經濟效益和電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行要求，滿足正常運行狀態(tài)和非正常狀態(tài)、內部和區(qū)域電網(wǎng)等多目標優(yōu)化運行需求。因此，規(guī)劃多目標優(yōu)化技術是“風光水火儲一體化”核心技術，實現(xiàn)兩個目標函數(shù)的平衡，達到新能源開發(fā)量、電網(wǎng)安全穩(wěn)定支撐、項目經濟性的多目標統(tǒng)一?！帮L光水火儲一體化”規(guī)劃設計需要考慮“風光水火儲一體化”多場景和典型運行方式，從而確定電源配置比例、輸送通道容量。因此，“風光水火儲一體化”多場景和典型運行方式構建技術也是“風光水火儲一體化”規(guī)劃設計的核心技術。

三、“風光水火儲一體化”規(guī)劃設計關鍵技術方向

（1）研究風光水火儲一體化耦合機理。目前的研究多集中于風/光，風/光/水的出力互補特性，對風光水火儲出力互補特性和調峰互補特性的認識還不夠深入，對“風光水火儲一體化”的能源多時空互補價值未充分挖掘。大型電源基地與區(qū)域電網(wǎng)的風光水火儲多能互補特性和調峰互補特性，大大影響“風光水火儲一體化”的規(guī)劃建設。因此，開展風光水火儲一體化耦合機理研究是推進新型電力系統(tǒng)電源側規(guī)劃建設的重要方面。

（2）研究風光水火儲容量配置優(yōu)化方法。與常規(guī)電源規(guī)劃不同，風光水火儲一體化規(guī)劃需要考慮如何充分利用風光水火儲多能間的互補特性和靈活調節(jié)資源容量來實現(xiàn)新能源的最優(yōu)消納，因此風光水火儲一體化規(guī)劃需要依據(jù)耦合機理分析滿足外送和負荷需求下的風光水火儲最優(yōu)規(guī)模和容量配比。

（3）研究風光水火儲建設和運行成本。風光水火儲一體化規(guī)劃需要將火電靈活改造成本，多類型儲能（電化學儲能，抽水蓄能）的投資運維成本，風電、光伏、水電的投資運維成本納入考慮范圍內，而運維成本又涉及到電價、電力輔助服務等電力市場和政策層面，需要研究多重因素影響下的運維成本變化。

（4）研究大型電源基地和區(qū)域電網(wǎng)風光水火儲一體化規(guī)劃模型。在面向大型電源基地的風光水火儲一體化規(guī)劃時，主要需要考慮外送功率曲線的波動和增長以及電源基地內部自然資源稟賦的約束，將電源開發(fā)計劃與外送功率要求結合起來，保證外送功率通道利用率和外送新能源比例，實現(xiàn)區(qū)域電網(wǎng)的電力電量平衡和電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。

（5）研究“風光水火儲一體化”規(guī)劃設計指標以及評價體系。對一體化基地輸送通道容量和利用率、新能源利用率、儲能利用率、項目經濟效益、調節(jié)能力等需要設置合理指標和科學計算方法，構建“風光水火儲一體化”規(guī)劃設計評價體系，實現(xiàn)一體化電源開發(fā)方案、儲能配置方案、輸送通道建設方案等“風光水火儲一體化”規(guī)劃設計內容的客觀評價。

四、貴州“風光水火儲一體化”建設

為實現(xiàn)“碳達峰”“碳中和”目標，根據(jù)《關于推進電力源網(wǎng)荷儲一體化和多能互補發(fā)展的指導意見》要求，貴州省統(tǒng)籌優(yōu)化各類電力要素資源，通過火電靈活性改造等措施挖掘火電調節(jié)能力，充分發(fā)揮貴州梯級水電站調節(jié)能力和負荷側調節(jié)響應能力，建設一定規(guī)模的儲能，推進實施源網(wǎng)荷儲、多能互補一體化項目，進一步提升貴州風光等新能源送出和消納。貴州省相關企業(yè)積極建設金沙柳塘風光火儲一體化、北盤江光照水電站風光水儲一體化、普定風光火儲一體化等多項試點項目，推動形成可行市場機制，并逐步推廣應用。

從貴州省全省來看，是全國重要能源基地，承擔西電東送任務，全省區(qū)域可綜合性考慮為風光水火儲一體化基地。另外，省內有豐富的水電和煤炭資源，可以從四個流域和煤炭基地兩個方面實現(xiàn)區(qū)域范圍內的風光水火儲一體化。

目前，貴州正在依托大型水電站和現(xiàn)有火電廠富余通道，建設烏江、南盤江、北盤江、清水江流域水風光可再生能源綜合基地及風光水儲一體化項目，建設六盤水、安順等地區(qū)的風光火儲一體化項目，實現(xiàn)區(qū)域多能互補，同時推進畢節(jié)、六盤水、安順、黔西南、黔南等五個百萬級光伏基地建設。業(yè)內人士指出，以多能互補模式為主的大型風光基地建設趨勢逐漸清晰，未來“風光水火儲一體化”或將成為風光大基地建設的主流模式。

國務院《關于支持貴州在新時代西部大開發(fā)上闖新路的意見》提出“加強清潔能源開發(fā)利用，建設新型綜合能源基地”等戰(zhàn)略部署，貴州“風光水火儲一體化”迎來新的機遇。2022年5月，貴州電網(wǎng)有限責任公司出臺《貴州水風光火協(xié)同新型電力系統(tǒng)建設方案（2022~2025年）》，將在全力推動新能源發(fā)展、加快新能源接入電網(wǎng)、推動“風光水火儲”一體化基地建設等方面積極行動，加快推動貴州多能互補電源體系建設，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、網(wǎng)源荷儲互動、用能需求智控的新型電力系統(tǒng)形態(tài)。

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