光伏电网与特高压发展趋势

一、光伏电网发展趋势

根据《可再生能源中长期发展规划》,到2020年,中国力争使太阳能发电装机容量达到1.8GW(百万千瓦),到2050年将达到600GW(百万千瓦)。目前,光伏装机已经实现2020年的预定目标。预计到2050年,中国可再生能源的电力装机将占全国电力装机的25%,其中光伏发电装机将占到5%。预计2030年之前,中国太阳能装机容量的复合增长率将高达25%以上。

1.政策变化趋势

2019年5月30日,国家能源局发布了《关于2019年风电、光伏发电项目建设有关事项的通知》,明确优先推进无补贴的平价上网项目建设,再开展需要国家补贴项目的竞争配置工作,这对风电光伏行业来说将是一个重大转变。随着光伏行业的发展,受制于当地消纳及电力传输等制约,国内地面电站的新增数量已明显下降。与此同时越来越多的光伏企业开始把目光投向海外。

近年来,东南亚各国在可再生能源领域也作出了相应努力,泰国、印尼等国的光伏规模出现一定增长,越南则在计划建设风电项目、签发关于发展太阳能发电项目鼓励机制的决定。东南亚地区政府补贴光伏项目,鼓励利用可再生能源,并且由于地理位置靠近中国,受到中国企业的关注。新兴市场扩大以及平价竞争上网将成为未来新的趋势。

2.技术发展趋势

从分布式发电到建设集中式电站。集中式大型并网光伏电站就是集中建设大型光伏电站,发电直接并入公共电网,接入高压输电系统供给远距离负荷,可以降低成本,减少运输损耗。越是规模大的光伏发电站,其光伏系统的成本越低。

光储一体化电站。对含储能环节的光伏电厂进行光储一体化调控,快速控制,满足有功输出最大化,“削峰填谷”响应电网调度需求,实时保障电网调度要求。储能系统的使用能缓解充电时对电网的冲击,尽可能提升电网质量。

云存储、云计算、数字孪生、大数据等技术的应用。新信息技术的使用可帮助光伏电厂实现智能化,帮助光伏电厂实现智能化运维监控,提供发电预测等分析功能,降低并网难度,提高发电效率。

在国内,上海上科信息技术研究所顺应光伏产业发展趋势,进行光伏系统集成开发,与中国电建上海能源装备有限公司联合建立与运作能源装备智能化联合实验室。基于数字孪生的光伏电厂智能化平台,将智能电网、物联网、云计算等技术紧密结合,为解决光伏电厂加入储能环节后的优化调功分配问题和分级分层的控制问题,建立面向光伏电厂光储一体化的分级多目标调功算法模型。通过该平台可有效掌握光伏电站完整信息,提高运维效率,加快决策,保障光伏电厂安全、稳定、高效、经济的运行。

二、特高压发展趋势

1.政策变化趋势(www.xing528.com)

作为新基建的重头戏,特高压代表着经济社会发展和产业提质振兴的主攻方向,具有产业链长、带动力强、经济社会效益显著等优势。我国是特高压输电领域唯一实现大规模投入商业运营的国家。长远来看,在整个中国的产业升级中,特高压是直观重要的一环,能否做到“全网供应、稳定安全、价格低廉”,也将成为新基建中的七大领域在国际分工中的核心竞争力。基建一直是中国的强项,如印度、东南亚、非洲、拉美等地区,电力设施等基建一直都是痛点,在世界贸易结构和一带一路的大主题下,特高压也将和“铁公基”一样,成为中国对外出口和贸易的一张名片。

在当前新基建的风潮下,国家电网研究编制2020年特高压和跨省500千伏及以上交直流项目前期工作计划,明确将加速南阳—荆门—长沙工程等5交5直特高压工程年内核准以及前期预研工作。此外,还陆续出台了多个文件,大力支持特高压项目建设和特高压产15业链发展,旨在加大基础设施领域补短板力度,充分发挥重点电网工程在电网高质量发展、清洁能源消纳、电力精准扶贫等方面的重要作用,满足经济社会发展的电力需求。

按照国家电网的“十三五”规划,我国将建成“五纵五横”特高压电网,截至目前,我国共有25条在运特高压线路、7条在建特高压线路以及7条待核准特高压线路。

2020年以来,国内特高压电网工程的审批正在明显加快,2020年内计划完成7条特高压线路核准工作,计划开工线路3条,剩余4条线路将在2021—2022年陆续开工。据国家电网发布的《2020年特高压和跨省500千伏及以上交直流项目前期工作计划》显示,南阳—荆门—长沙、南昌—长沙、武汉—荆门、驻马店—武汉、武汉—南昌5条特高压交流工程计划在3月后获得核准批复;白鹤滩—江苏、白鹤滩—浙江两条特高压直流工程分别计划6月和12月获得核准批复;除此之外,国家电网还新增了哈密—重庆、陇东—山东、金上水电外送工程等3条特高压直流线路,要求在6月完成工程预可研。

据国家电网预计,2020年特高压工程明确投资规模已达1128亿元,可带动社会投资2235亿元,整体规模近5000亿元;目前已有5条特高压线路进行了招标,站厅类设备预中标290亿元,拟核准建设的7条线路站厅类设备预计在342亿元。特高压工程招投标的快速推进,标志着国内特高压建设进入实质阶段,而同时,全球能源领域互通互联也将为特高压产业提供可持续发展的空间,这都将有效带动特高压产业链上的“钢需”的持续增长。从项目周期来看,特高压线路建设周期为2—3年,因此随着新核准线路建设的陆续推进,2020—2025年我国特高压线路长度将保持稳定增长。从投资规模来看,我国新一轮重启特高压项目,共计包括12条线路,涉及投资总额突破1500亿元,其中,2020年计划开工的3条线路,涉及投资金额约600亿元。十四五期间将核准开工10交10直线路,预计十四五期间特高压总投资3000亿元,年均600亿元,线路长度将从2019年的28352公里增长到40825公里。

不仅如此,随着我国“一带一路”合作持续推进,以特高压为核心的国际能源合作将会持续发展,有望发展成为我国高新技术海外输出的典型代表。据国家电网统计,国家电网已与周边国家建成10余条互联互通输电线路,并在此基础上进一步推进与俄罗斯、蒙古、巴基斯坦等周边国家的电网互联互通,计划到2030年建成9项以特高压技术为核心的跨国输电工程。目前来看,特高压电网工程在新能源消纳、缓解中东部用电紧张、减少大气污染等方面有着明显的经济效应,加之未来全球能源领域互通互联的快速发展,特高压电网将具有持续性的发展空间仍然巨大。

2.技术发展趋势

随着中国25条特高压工程的稳定运行,特高压交直流输电技术已经逐渐成熟,进入大规模推广应用阶段,输送了数以亿计的清洁能源,作为中国能源革命战略部署中重要的一环,中国特高压技术正在引领我国加速能源革命。

但是中国特高压发展的目标和决心绝不止于此,目前中国正在研发和建设±1100kV特高压直流输电工程,与±800kV直流输电技术相比较,±1100kV直流输电的经济距离更远,为3000—5000km,输送容量可达12000MW,可高效实现中国更大范围内的优化能源配置。目前,中国正在研发和建设±1100kV昌吉—古泉直流输电工程,解决电气绝缘和设备研制关键技术,±1100kV特高压直流输电技术将成为超远距离输送的重要技术选择。除此之外,特高压交流GIL输电技术的研究也提上了日程。中国幅员辽阔,工程建设将面对一些特殊地理环境造成的困难,例如垂直落差大、大河流跨越等,特殊输电路段需采用GIL输电技术来解决。目前,中国正在研发和建设特高压交流GIL输电穿越长江工程。另一方面高可靠性、环保型特高压新技术的应用也是特高压工程发展的重点。

随着中国特高压电网规模化建设,进一步提升特高压工程的运行可靠性与经济性,将成为特高压输电技术发展的必然选择。未来特高压输电技术将向更经济、更可靠、更环保方向发展。根据中国的能源状况,将继续推广特高压交直流输电技术的工程应用,近期发展目标是形成“九交十四直”的特高压主网架,远期目标是为能源在更大范围的跨国、洲际联网做技术准备。