新型電力系統加快“綠化”

編者按

電力是能源轉型的中心環節、碳減排的關鍵領域，電力系統低碳轉型對實現“雙碳”目標具有全局性意義。當前，全國各地正在探索構建以新能源為主體的新型電力系統，在做好“增量”文章的同時，也在數字化、智能化改造“存量”上下功夫。從“零能耗小屋”到“零碳工廠”，從“綠電碳效碼”到“電網柔性互動”……一個個創新突破開始匯聚成強大轉型力量，一幅綠色電力為底色的高質量發展畫卷正在神州大地緩緩鋪開。

浙江：用電大省探路綠色電力

光伏板鋪滿屋頂，源源不斷地將光能轉化為電能；兩個大鹽罐將電能轉化為熱能，隨時滿足園區用熱需求；全釩液流電池在用電低谷時儲能、高峰時釋放，幫助園區電網實現柔性“削峰填谷”……

近日，浙江省首個“光伏發電+熔鹽儲熱+液流儲電”項目在杭州市錢塘區西子航空園區“零碳工廠”投運。該項目預計年發電量530萬千瓦時，可實現園區全生命周期零碳排放。

增量減碳、提質增效，浙江各地多措并舉推進電力行業綠色轉型，共同探索繪就一幅“山清水秀電更綠”的發展畫卷。

“風光倍增” 做好增量文章

浙江社會經濟與制造業發達，也是用電大省。據統計，今年前11個月，浙江全社會累計用電量達5038億千瓦時，成為全國第四個年累計用電量超5000億千瓦時的省份。其中，省內清潔能源發電占比超過四成，綠色底色逐步彰顯。

用電大省的電力綠色轉型，首先要做好清潔能源供給的增量文章。在舟山北部海域，海風推動風機不斷轉動，中廣核岱山4號海上風電場并網發電已有半年，海風“送來”的清潔能源，被源源不斷輸送到舟山的魚山島，為島上的浙江舟山綠色石化基地提供清潔低碳的用能保障。

中廣核岱山4號海上風電場和嵊泗5號、嵊泗6號海上風電場共同構成了浙江省最大的海上風電場群。僅岱山4號海上風電場，每年可向電網輸送6.18億千瓦時電能，與同等規模的火電相比，每年可節約標準煤17萬噸，減少各類氣體排放約47萬噸。

從嘉興到寧波，從臺州到溫州，在浙江漫長的海岸線上，越來越多風機正隨風轉動。據國家能源局規劃批復文件，預計2025年浙江新增裝機容量為720萬千瓦，位居華東地區第一。

與海上風電同步，浙江光伏發電保持高速增長，不僅集中式光伏發展迅猛，分布式光伏也躍上樓宇屋頂、田間地頭。據統計，目前浙江分布式電源裝機規模達1219萬千瓦，居全國前列。

在浙江海寧尖山新區，密密麻麻的光伏面板鋪滿了工業園區的廠房屋頂。截至目前，尖山新區安裝屋頂光伏的企業超過100家，新能源裝機容量31.44萬千瓦，光伏鋪裝面積占可利用屋頂面積比超過60%，分布式電源占當地全社會用電量比例超過30%，新能源在能源供給中的主體地位已經凸顯。

數據顯示，今年前11個月，浙江省內新增新能源裝機容量384萬千瓦，占新增裝機容量的76%；新能源發電量達319億千瓦時，相比去年同期增長24%，能源電力更加綠色低碳。根據《浙江省可再生能源發展“十四五”規劃》，浙江將大力發展可再生能源發電，實施“風光倍增計劃”，力爭到“十四五”期末，全省光伏裝機達到2750萬千瓦以上，新增裝機在1200萬千瓦以上。

減碳提效 數字化成助力

增加清潔能源裝機的同時，還要做好減碳、提效文章。數字化成為浙江電力行業節能減碳的一大助力。依托國網浙江電力承建的浙江省能源大數據中心和浙江省能耗雙控數智平臺，湖州率先推出“碳效碼”，綜合當地企業51個門類56萬條數據，結合模型分析評價企業用電效率，推進企業節能改造。

年初，浙江富鋼金屬制品有限公司副總經理羅士成在查詢得知企業“碳效碼”是5級，處于行業中下水平后，受到鞭策。此后半年，企業多舉并進，一邊引入石墨烯電機、改造加熱爐，減少能源消耗，一邊與寶鋼、華興、永興等頭部企業合作，開發高附加值產品，提升單位增加值水平。6月底，企業的碳效等級已提升至4級。

此外，湖州“碳效碼”還聯合金融機構推出“碳惠貸”等金融產品。8月20日，浙江志鑫紡織印染有限公司憑借“碳效碼”3級獲得碳效貸款1345萬元。企業負責人丁志農表示，貸款將用于綠色技改，完成后預計單位產值碳排放量下降近10%。

早上10點，杭州濱江人工智能產業園區用電量一路攀升，逐漸接近提前設定的目標值，工作人員隨即在手機App上按下調峰鍵，幾秒鐘內整個公共區域80%的照明已經關閉，空調排風的聲音也逐漸減弱。基于國網杭州供電公司帶頭研發的“低碳用能數智平臺”，數字化管控方式能為樓宇降低整體用電負荷20%至30%。眼下，這樣的系統正在濱江、余杭、臨平多個寫字樓、大型商場和園區推廣應用。

杭州蕭山“雙碳大腦”利用算法構建模型建立“雙碳”管理指標體系；臺州推廣應用“綠電碳效碼”助力提升光伏項目發電效能；衢州首創工業企業碳賬戶體系……將能源與數字化結合，浙江正推動能源電力全產業鏈數字化智能化，推動經濟結構清潔化高效化。

柔性互動 創造“彈性”空間

社會生活生產有規律，用電也有高峰和低谷，如何在高峰時保障電網穩定運營，讓每一度電用在刀刃上？在推動供給側結構性改革的同時，如何促進高質量需求側管理，浙江探索電網柔性互動，完善電力需求響應機制，緩解電力供需局部性、時段性、季節性緊缺的狀況，為電網創造更多“彈性”空間。

7月12日，國網浙江電力監測到海寧尖山新區存在用電缺口，立即對相關目標企業發送需求響應邀約，海寧市66家用戶壓住用電負荷的“尖峰時刻”，主動響應邀約，并且享受到總計12.54萬元的補貼。

“從去年10月到今年2月，企業共參與了6次需求響應，平均每次補貼約12萬元，總補貼60多萬元，不但節約了能耗，提升了企業收益，也保障了電網安全高效運行。”浙江聯鑫板材科技有限公司相關負責人唐躍明說。

在浙江，參與電網柔性互動的客戶越來越多。截至目前，今年浙江全省儲備客戶側削峰響應能力達到1000萬千瓦以上，超過4萬戶客戶參與了電力需求響應，一個多維需求響應的生態圈逐步形成。

“填谷”與“削峰”同樣關鍵，浙江同時探索蓄能、儲能技術，不浪費每一陣風、每一束光。為解決風光電力穩定性弱的問題，浙江在已有基礎上加快推進抽水蓄能電站等項目。根據規劃，到2025年，抽水蓄能電站裝機將達798萬千瓦，將對新能源起到有效調節作用。

在麗水，風光水儲能源匯集站模式實現各種電源時空耦合、互補互濟，提升清潔能源發展效益效率，將區域內的風、光、水等能源匯集在一起，充分發揮了光與風、光與光、風與風之間的互濟和支援能力，釋放電網彈性消納空間，提高電網資源配置效率。

11月，浙江省發改委發布《關于浙江省加快新型儲能示范應用的實施意見》，提出2021至2023年，全省建成并網100萬千瓦新型儲能示范項目，“十四五”力爭實現200萬千瓦左右新型儲能示范項目發展目標。

“浙江正加快建設以新能源為主體的新型電力系統，預計到2025年，新能源容量倍增并全額消納，特高壓交流環網建成，堅強承載省外清潔電力饋入，電網高效滿足多元主體的接入和分布式電源的消納，儲能達到千萬千瓦規模，負荷與儲能調節能力達到最大負荷的10%，終端用能清潔率超過30%。”

國網浙江電力發展部主任郭云鵬表示，到2030年，浙江省內新能源將超過6000萬千瓦，成為裝機占比最高的電源類型，電網形成“一環四直”的大受端格局，儲能規模超過2000萬千瓦，有力支撐電網安全可靠運行。遠期看，浙江煤電在新能源安全可靠替代的基礎上逐步退出，新能源逐步成為電力供應主體，浙江新型電力系統在安全可靠、經濟高效、綠色低碳等方面達到國際先進水平。

天津：智慧電力注入綠色新動能

輪發電機組方案。“這樣不僅經濟效益好，節能效果明顯，運行也十分可靠。”盧德志說。

天津渤化永利化工股份有限公司是中國制堿工業的搖籃和近代化學工業的發源地，該企業擁有四臺410蒸噸/小時的鍋爐，蒸汽在經過減溫減壓器后，會產生大量未被利用的熱能。綜合能源服務提供的方案是新建總裝機容量22兆瓦的背壓式汽輪發電機組，替代原有減溫減壓器，將減溫減壓的能量損失轉化成電能，使該廠實現電力自發自用。熱能這個過去“煙消云散”的能源，也實現了有效利用。

“預計余熱發電項目并網后，年發電量達1.12億千瓦時，每年節省用能成本3200萬元，減排二氧化碳5.45萬噸，這對企業節能增效幫助可太大了。”天津渤化永利化工股份有限公司項目技術負責人閆凱興奮地說。

在長城汽車天津哈弗分公司，綜合能源服務幫助該公司確定光伏組件排布情況，開展屋頂承重能力測試，并進一步對接企業能源管理系統需求。“國網為我們提供了光伏發電、建設綜合能源平臺等可行性項目實施方案，不僅解決了實際用能難題，還有效降低了用能成本。”長城汽車天津哈弗分公司項目負責人陳文濤感慨地說。

截至目前，國網天津電力已完成10余家企業的綜合能源提升改造工程，在“十四五”期間，還將以工業園區、大型公共建筑等為重點，拓展用能診斷、能效提升、多能供應等綜合能源服務，最終指向提升全社會的終端用能效率。

綜合能源服務從根上幫企業提高用能效率，對電力公司看似是筆“虧本”的買賣，但隨著這些大企業用能結構更趨于合理，對電網運行的穩定性、拓展電能使用場景都是有幫助的，關鍵是會創造更高的社會效益，這筆生態“大賬”顯然更劃算。

優化整合 實現智慧控能

中新天津生態城不動產登記服務中心是天津市較早應用清潔能源和節能減排技術的建筑。近年來建筑內用電設備增多，密封條、老舊光伏發電設備等設施逐漸老化，建筑自發電量已無法滿足能耗需求。為此，國網天津電力與中新天津生態城管委會合作，對其開展了產能、儲能、控能、用能、節能“五能”改造。

國網（天津）綜合能源服務有限公司項目負責人于波在該中心的能量管理調度室熟練打開智慧能源管理系統，從調度室屏幕上可以清晰地看到，通過光伏發出的電能源源不斷儲存進蓄電池，光伏、多聯機空調、儲能……能量被管理系統“指揮”著在各個節能系統模塊間有序流動。改造后的整個建筑能源供給智能化、集約化程度大幅提高。

走進中心的地下室，480塊蓄電池整齊儲存在室內。“這些新能源電池安全性能高、使用壽命長，還部署了電池管理系統，可以對蓄電池的溫度與電壓實時監測。”于波說，“智慧能源管理系統將各種能源打通整合，實現產能、儲能和控能綜合提升，建筑本身變得更節能。”

產能方面，依托光伏、太陽能熱水、地源熱泵、風力發電等技術應用，每年的可再生能源發電量大于23.4萬千瓦時，年減排二氧化碳約234噸，能源自給率超過100%；儲能方面，配置150千瓦時高性能鋰離子電池，能夠在電網停電的情況下，實現中心3小時以上離網運行不停電，對于公共建筑來說供電可靠很關鍵；控能方面，通過大數據、物聯網等技術，為用戶提供更加合理、優化的節能方案，實現智慧控能。

“十四五”期間，國網天津市電力將依托電制熱（冷）技術，推進公共建筑供熱（冷）清潔化，重點在醫院、酒店、商場、寫字樓等大型公共建筑推廣熱泵、電鍋爐、電蓄冷技術，高效滿足建筑用熱（冷）需求，并因地制宜實施公建節能改造，逐步構建起覆蓋全市的建筑能耗監測和節能運行監管體系。

據《天津電力“碳達峰、碳中和”先行示范區實施方案》規劃，到2025年實現天津外受電比例達到1/3以上，外受電中綠電占比達到1/3，本地新能源裝機占比達到25%，電能占終端能源消費比重達到38%，新能源利用率達到100%。

漸入深冬，室外冷風呼嘯，走進位于中新天津生態城的“零能耗小屋”，感受到的卻是一陣暖意。“全屋恒溫、恒濕，所有能源供給全部依靠太陽能，包括采暖。”參與小屋建設的國網天津濱海公司營銷部該項目負責人賀瑞說，這座極具代表性的智慧建筑，本身的可再生能源年產能大于或等于建筑全年用能，基本達到“零能耗”。

得益于國網天津電力的智慧能源小鎮建設，類似“零能耗小屋”這樣靠綠色能源驅動的智慧建筑成果，正在天津多個區域推廣。不僅如此，為加快綠色低碳發展，天津電力行業提速清潔能源并網、開展綜合能源服務、推行智慧能源管理……這些應用探索的不斷落地，為整個城市的運行源源不斷注入綠色新動能。

全額消納 并網清潔能源

從室外望去，百余平方米的“零能耗小屋”屋頂布滿太陽能光伏板，這些太陽能光伏板承擔了小屋所有能源供給。“我們充分考慮了屋頂結構、光照角度和周邊環境，安裝了60片共計20千瓦的光伏板。在光照條件較好的情況下，每天可發100多度電，全年能夠發電兩萬度以上。”賀瑞說。

得到充分利用的除了太陽能，還有風能。在濱海新區大港太平鎮大蘇莊田間，十多臺風力發電機隨風旋轉，風車下果樹郁郁蔥蔥，形成了一幅別有風味的詩意畫卷。

龍源天津濱海新區大蘇莊風電場一期項目2019年底開工建設，總裝機容量為37.4兆瓦，共安裝17臺2200千瓦的風力發電機組，2020年12月6日成功并網。數據顯示，運行僅半年多上網電量就達4612萬千瓦時，相當于節約1.4萬噸標準煤，環保效應十分可觀。

當然，風電并不穩定，發電多沒有及時消納，就可能導致棄風現象。針對這一問題，國網天津濱海公司調控中心主任周昊兵說：“我們專門建設了集中式儲能電站，接入‘源網荷儲’調度控制系統，清潔能源發電若有剩余就會直接存儲在儲能站里，電網負荷大時儲能站會把電能釋放出來，就像電網的‘充電寶’。”

經過多年培育，天津以清潔能源為主的能源發展新格局已悄然形成。2020年底，天津地區清潔能源消納比例100%，可再生能源裝機占比達到9%，風電裝機116萬千瓦，光伏發電裝機80萬千瓦，累計新增替代電量94億千瓦時。國網天津電力通過推動地區新能源開發利用，實現了新能源發電全額消納，取得經濟與社會雙重效益。

因企施策 算好生態“大賬”

不久前，國網（天津）綜合能源服務有限公司技術工程部項目負責人盧德志帶領技術團隊，走訪天津渤化永利化工股份有限公司，給該企業能耗情況把脈問診。根據企業蒸汽熱負荷全年穩定這一特點，為其量身定制了背壓式汽

青海：在“世界屋脊”打造清潔電力高地

從青海省海南藏族自治州的塔拉灘出發，沿著一路的鐵塔和輸電線前行，一排排光伏發電板向天際延伸，猶如藍色海洋。這里是青海省打造的兩個千萬千瓦級清潔能源基地之一的海南州新能源發電區。

塔拉灘常年風沙肆虐，草場大面積退化為荒漠和半荒漠化土地，也是黃河上游風沙危害的重災區。近年來，以光伏發電為主的新能源產業在海南州半荒漠化土地上快速崛起，不僅年均超百億元的投資對當地經濟形成巨大拉動，而且園區的光伏板大大減緩了風沙，當地生態環境得到明顯改善。

目前，海南州新能源發電區中光伏、風電和光熱等新能源裝機容量已突破1000萬千瓦，新能源年均發電量超90億千瓦時。青海電網總裝機規模達4070萬千瓦，新能源裝機達2485萬千瓦，占比達到61%，位于“世界屋脊”的青海省成為全國清潔能源、新能源裝機占比最高的省份。

對于太陽能和風能發電不穩定的問題，國網青海電力調度控制中心主任方保民說，受太陽能、風能特性制約，通常新能源在電網輸送能源中占比在30%左右，剩余要靠水火常規能源來調節和平衡。在省域電網中新能源占比超過一半且安全穩定運行，是對電網和電力系統前所未有的挑戰，這也推動新能源相關技術不斷創新發展。

“新能源直流特高壓運行中，最擔心出現類似跳閘的雙極閉鎖情況，這會在極短時間內出現電壓大幅波動。”國網青海電力公司調度員盧國強說，光伏和風機遇到電壓大幅波動時會自動脫網，大量電源集中脫網，意味著電力輸送瞬時驟減，導致大面積停電造成安全事故。

今年，首批11臺調相機在青海建成投運。安裝在電源側的分布式調相機，是避免電壓出現大幅波動導致光伏和風機脫網的安全裝置。青海電力部門聯合哈爾濱電機廠等單位，僅用不到8個月時間就完成了世界首臺分布式調相機的設計、制造和驗證，最終順利投入使用。分布式調相機也是青海新能源領域技術大創新的縮影。

新能源白天高峰發電，而用電高峰一般在夜晚，供電和用電時間不匹配問題突出。“儲能技術可以解決當前新能源發電穩定性不足，以及用電峰值不同造成的資源浪費和收益率低等問題，提升電網系統對新能源發電的承載能力、調節能力。”業內人士表示，儲能技術的發展是未來新能源發展必不可少的要素。

此前，青海省已有青海格爾木50兆瓦光伏電站加裝鋰電池儲能系統、德令哈塔式熔鹽儲能光熱電站等諸多儲能項目實踐。今年，青海貴南哇讓、格爾木南山口等11個抽水蓄能電站項目納入國家“十四五”重點實施計劃，項目裝機總容量1870萬千瓦。這些項目將適應新型電力系統建設和大規模高比例新能源發展需要，也是青海省在探索新能源科技創新領域取得的重大突破。

“結合青海優勢和資源，打造國家清潔能源產業高地”，這是國家對青海省建設體現本地特色的現代化經濟體系的要求。多年來，青海也在清潔能源轉型升級中為高質量發展探索道路。

今年3月，青海省能源局起草打造國家清潔能源產業高地的初步思路，其中明確了打造清潔能源產業高地需要把握的重要原則和實施路徑，要求“生產以清潔主導”“消費以電能主導”的“雙主導”和“能源發展與碳脫鉤”“經濟發展與碳排放脫鉤”的“雙脫鉤”推進產業高地建設。

青海舉全省之力，總結以往建設國家清潔能源示范省的實踐，結合清潔能源發展實際，完成《青海打造國家清潔能源產業高地行動方案（2021-2030年）》的編制。今年7月，這個行動方案正式印發實施。青海從生產、消費、儲能、電力系統、技術等方面，提出系統思維和循環理念，以“十年規劃”為青海推動能源產業轉型升級，為綠色低碳高質量發展提供指導。