新型电力系统，从“源随荷动”向“源网荷储”转型

文摘 2024-10-30 10:36 上海

一、背景

随着全球气候变化和能源转型的紧迫性日益凸显，电力系统正经历着前所未有的变革。随着风能、太阳能等新能源的快速发展，电力系统的能源结构也正在发生根本性变化。新能源的高比例接入要求电力系统具备更高的调节能力，以平衡供需关系。传统的“源随荷动”模式，即发电侧根据负荷侧的需求进行调整，已经无法满足现代电力系统对灵活性和可持续性的要求。因此，电力系统正在向“源网荷储”一体化转型，这一转型不仅涉及技术革新，还包含了管理和运营模式的深刻变化。

技术进步是推动这一转型的关键因素。储能技术的发展，特别是电化学储能，为解决新能源的间歇性和波动性提供了有效的解决方案。通过储能系统，可以在电力需求高峰时释放能量，或在新能源发电过剩时储存能量，从而提高电力系统的稳定性和经济性。

2021年2月25日，国家发改委能源局发布《关于推进电力源网荷储一体化和多能互补发展的指导意见》（发改能源规〔2021〕280号），该指导意见旨在实现“双碳”目标，着力构建清洁低碳、安全高效的能源体系，提升能源清洁利用水平和电力系统运行效率。文件强调了源网荷储一体化和多能互补发展的重要性，提出了绿色优先、协调互济的基本原则，以及提升存量、优化增量的实施路径。同时，强调了市场驱动和政策支持的重要性，鼓励通过提高存量电源调节能力、输电通道利用水平、电力需求响应能力来提升电力设备利用效率，并优化增量规模和结构布局。

《河南省农村地区源网荷储一体化项目实施细则（暂行）》（豫发改能综〔2024〕201号）：该细则旨在深入推进农村能源革命，加快农村地区源网荷储一体化项目建设。

《华中能源监管局关于〈湖北源网荷储电力调峰辅助服务市场运营规则〉》：规则新增独立新型储能和虚拟电厂作为调峰辅助服务提供新主体；增加填谷交易和削峰交易两个调峰辅助服务新品种。

二、新型电力系统背景下，

“源随荷动”的局限

长期以来，电力系统一直遵循“源随荷动”的运行模式，即电源根据负荷的变化进行调整和供应。在“源随荷动”模式下，负荷需求是电力系统运行的主导因素，电源的生产和供应根据负荷的实时变化进行动态调整，以保障电力的供需平衡。

然而，随着可再生能源的大规模发展、能源消费结构的变革以及能源互联网建设的推进，传统的“源随荷动”模式已难以适应新的能源发展需求。它的局限性大致有如下几点：

1.灵活性不足

随着可再生能源在电源结构中的占比不断提高，其出力的随机性和波动性给电力系统的平衡和稳定运行带来了巨大挑战。“源随荷动”模式下，电源的调节能力有限，难以快速响应可再生能源的变化，导致电力系统的灵活性和适应性不足。

2.能源利用效率不高

传统模式下，电源和负荷之间缺乏有效的互动和协同，导致能源在生产、传输和消费过程中的损耗较大，能源利用效率难以提高。

3.难以支撑大规模可再生能源消纳

可再生能源的大规模接入需要电力系统具备更强的调节能力和消纳能力，而“源随荷动”模式无法充分调动源、网、荷、储各环节的资源，难以有效解决可再生能源的消纳问题。

三、"源网荷储“的优势

“源网荷储”代表了电力系统中的四个关键组成部分，每个部分都扮演着重要的角色，共同确保电力系统的稳定运行和电力供应的可靠性。源（电源）：指的是各种发电厂，如火力发电厂、水力发电厂、核能发电厂、风力发电厂和太阳能发电厂等。这些发电厂通过不同的能源转换方式产生电能，是电力供应的基础。

网（电网）：指的是电力的传输网络，包括变电站、输电线路等设备和设施。荷（负荷）：指的是电力的消耗端，即电力用户，包括工业、商业、居民等所有用电设备和用电场合。负荷的变化直接影响电力系统的供需平衡，电力系统需要根据负荷的变化来调整发电量和输电计划。储（储能）：指的是电力系统中用于储存电能的设备或系统，如抽水蓄能、电池储能、压缩空气储能等。储能系统可以在电力需求低时储存多余的电能，在需求高峰时释放电能，从而平衡电力供需，提高电力系统的灵活性和可靠性。在新型电力系统背景下，它所具备的优势：

1.提升电力系统灵活性

通过源、网、荷、储各环节的协同互动，充分发挥各类电源的调节能力、电网的输电能力、负荷的需求响应能力和储能的灵活调节能力，实现电力系统的灵活运行，有效应对可再生能源的波动性和不确定性。

2.提高能源利用效率

促进源、网、荷、储各环节的资源优化配置和高效利用，实现能源在生产、传输、消费和存储过程中的协同优化，降低能源损耗，提高能源利用效率。

3.促进可再生能源消纳

充分调动源、网、荷、储各环节的资源，为可再生能源的大规模接入和消纳提供支撑，推动可再生能源的快速发展。

四、案例与启发

以下是一些“源随荷动”向“源网荷储”转型的实际案例：

1.甘肃玉门源网荷储一体化项目

由陕煤集团、甘肃投资有限公司申报的“玉门新能源可降解材料碳中和产业园源网荷储一体化项目”获批并正式实施。

该项目充分利用玉门市丰富的风电、光伏资源，进行综合能源整合规划，通过虚拟电厂等一体化聚合模式参与电网运行及市场交易，最大化调动负荷侧调节响应能力，加强源网荷储多向互动，实现多种能源互补互济和多系统协调优化。

项目总投资263亿元，其中60万吨/年可降解材料项目投资161亿元，1.56GW新能源项目投资102亿元。整体建成后，年均利税总额为45亿元，可提供就业岗位约1400个。

2.诺德股份源网荷储一体化项目

2024年5月，诺德股份签约“翁牛特旗百万吨铁合金源网荷储一体化项目”一期，负责项目的新能源配储部分。

该一期项目分为“铁合金项目”和“新能源项目”两个子项目，其中“铁合金项目”年产高碳铬铁合金110.4万吨，“新能源项目”年供应绿电约25亿度。诺德股份全资子公司此前还投资成立了相关产业控股公司，在新能源配储业务方面取得了不错的开局成绩。

3.内蒙古乌兰察布源网荷储一体化示范项目

中国三峡新能源集团在内蒙古乌兰察布建成了全球最大、国内首个源网荷储一体化示范项目，该项目储能配置规模达到1000MWh。此项目重视局部资源的优化整合，采用一体化模式，致力于体制机制创新并以需求为导向，其聚合协同控制平台与技术打破了源网荷储数据壁垒，实现了各种能源的统一调配和要素的友好协同互动。

五、源网荷储的前景

近年来，国家层面不断加大政策扶持力度，出台了一系列重要政策文件，为源网荷储一体化和多能互补发展指明了方向，提供了有力保障。

2024年3月，国家发展改革委、国家能源局发布的《关于加强电网调峰储能和智能化调度能力建设的指导意见》，提出要探索多能源品种和源网荷储协同调度机制，推动相关电源的一体化协同调度，以提升大型可再生能源基地的整体调节性能。

该模式将能源源头、电网、用电负荷和储能系统有机整合，能够实现能源的高效利用，优化能源供应和需求的平衡。有助于解决因新能源发电出力占比逐步提高而导致的系统频率和电压波动问题，提高消纳新能源发电的能力，推动可再生能源的发展。

与传统电网相比，新型电力系统的电网发展将形成大电网主导、多种电网形态相融并存的格局。源网荷储一体化模式有利于形成多层级微电网，解决规模化新能源与新型负荷大量接入、即插即用的问题。随着经济社会的发展，对电力的需求持续增长，源网荷储一体化项目有望满足不断增长的用电需求。

源网荷储一体化项目的发展也面临一些挑战，如先进技术的持续突破、储能技术的进一步发展和完善、项目建设和运营成本的控制等。但总体而言，在政策支持和市场需求的推动下，未来必然有广阔发展前景。

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