風(fēng)起大海之濱，日照戈壁大漠。從東部海濱的海風(fēng)長(zhǎng)廊到西部廣袤的“沙戈荒”基地，一臺(tái)臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)成排矗立，巨大葉片迎風(fēng)晝夜旋轉(zhuǎn);一個(gè)個(gè)太陽(yáng)能光伏板矩陣，在陽(yáng)光下熠熠生輝……大自然的能量被現(xiàn)代能量單位“千瓦、兆瓦、吉瓦”重新衡量。從“高碳粗放”向“智慧低碳”躍遷，新型電力系統(tǒng)建設(shè)提速。人工智能破解新能源發(fā)電預(yù)測(cè)難、穩(wěn)定性差等問題，大數(shù)據(jù)、衛(wèi)星、無(wú)人機(jī)、地面機(jī)器人“天空地”立體保障電力安全高效，能源結(jié)構(gòu)“綠意”更濃，國(guó)家能源安全根基更穩(wěn)。
捕風(fēng)捉日 綠能躍增
在寧夏中寧縣，騰格里沙漠邊緣一望無(wú)際的光伏板鋪陳延展，組成蔚為壯觀的大型“沙戈荒”光伏基地。這是我國(guó)首個(gè)“沙戈荒”大基地外送特高壓直流工程——寧夏—湖南±800千伏特高壓直流輸電工程的綠電來(lái)源。2025年，“寧電入湘”工程正式建成投運(yùn)后，每年可向1600公里外的湖南省輸送超360億度電，其中50%是新能源電量。
昔日的“沙戈荒”地區(qū)自然條件惡劣，生態(tài)脆弱，被視為荒蕪之地。隨著科技的進(jìn)步和對(duì)新能源的深入探索，這些看似貧瘠的土地被發(fā)現(xiàn)蘊(yùn)藏著巨大的能源潛力。豐富的太陽(yáng)能和風(fēng)能資源，成為新能源開發(fā)的寶藏，一個(gè)個(gè)超級(jí)新能源大基地正在火熱建設(shè)。
旋轉(zhuǎn)的大風(fēng)車、成片的光伏板、密集的輸電線星羅棋布，勾勒出一幅綠能躍動(dòng)的生動(dòng)畫面。
我國(guó)在內(nèi)蒙古、青海、甘肅、寧夏、新疆等18個(gè)省(區(qū))及新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)，統(tǒng)籌安排了第一批“沙戈荒”大型風(fēng)電光伏基地項(xiàng)目50個(gè)、裝機(jī)9736萬(wàn)千瓦。截至2024年年底，第一批基地建成9199萬(wàn)千瓦，投產(chǎn)9079萬(wàn)千瓦。
國(guó)家能源局新能源和可再生能源司副司長(zhǎng)潘慧敏表示，以“沙戈荒”為重點(diǎn)的大型風(fēng)電光伏基地是新能源發(fā)展的主戰(zhàn)場(chǎng)、主陣地，是新能源裝機(jī)增長(zhǎng)的基本盤。中央經(jīng)濟(jì)工作會(huì)議對(duì)加快“沙戈荒”新能源基地建設(shè)進(jìn)行了專門部署。下一步國(guó)家能源局將用好第一批基地建設(shè)成果經(jīng)驗(yàn)，繼續(xù)抓好第二、三批大型風(fēng)電光伏基地建設(shè)，為保障電力安全供應(yīng)、促進(jìn)清潔低碳轉(zhuǎn)型作出更大貢獻(xiàn)。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2024年年底，國(guó)家電網(wǎng)新能源累計(jì)并網(wǎng)裝機(jī)達(dá)11.4億千瓦，占全世界的30%以上，新能源利用率連續(xù)多年保持在95%以上。國(guó)家電網(wǎng)公司積極構(gòu)建新型電力系統(tǒng)、服務(wù)“雙碳”目標(biāo)，全力推動(dòng)“沙戈荒”大型風(fēng)電光伏基地新能源并網(wǎng)，加快電網(wǎng)工程建設(shè)步伐，累計(jì)建成38項(xiàng)特高壓工程，跨省跨區(qū)輸電能力超過(guò)3.4億千瓦。
中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)預(yù)測(cè)，2025年年底我國(guó)煤電裝機(jī)占比將降至33%，其中風(fēng)電和太陽(yáng)能發(fā)電合計(jì)裝機(jī)規(guī)模將首次超過(guò)火電，標(biāo)志著能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型進(jìn)入新階段。這一轉(zhuǎn)型得益于政策推動(dòng)與技術(shù)迭代的雙重驅(qū)動(dòng)。
新能源發(fā)電逐漸成為電量供應(yīng)主體，煤電將向兜底保供、靈活調(diào)節(jié)電源轉(zhuǎn)變，煤電與新能源進(jìn)行深度融合，“風(fēng)光水火儲(chǔ)氫”一體化發(fā)展局面逐漸清晰，大型清潔能源基地與分布式新能源電力共存的并行推進(jìn)策略逐步形成。
馴化綠電 匯集遠(yuǎn)輸
風(fēng)光電能源源不斷、清潔綠色環(huán)保，但也任性不受約束：“撒起歡兒來(lái)”電能滿格停不下來(lái)，陰天無(wú)風(fēng)時(shí)則動(dòng)能缺失。清潔能源功率的劇烈波動(dòng)、隨機(jī)性和間歇性挑戰(zhàn)著電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
如何將“任性而為、桀驁不馴”的清潔能源大規(guī)模馴化為持續(xù)穩(wěn)定的電能供給?科技創(chuàng)新是一把“金鑰匙”。
在河北壩上草原，上百米高的白色大風(fēng)機(jī)成群結(jié)隊(duì)矗立，一旁是一排排追光發(fā)電的光伏板。世界上第一個(gè)集“風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電、儲(chǔ)能系統(tǒng)、智能輸電”于一體的國(guó)家風(fēng)光儲(chǔ)輸示范工程就坐落在這里。該工程通過(guò)風(fēng)、光、儲(chǔ)多組態(tài)聯(lián)合運(yùn)行模式，將張北新能源基地、承德豐寧儲(chǔ)能基地等與北京負(fù)荷中心相連，連接起壩上上百家風(fēng)電場(chǎng)、數(shù)千家光伏電站。該工程不僅能匯集輸出平穩(wěn)可控的綠色電能，還破解了大規(guī)模新能源集中并網(wǎng)、集成應(yīng)用的世界性技術(shù)難題，達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。依靠自主創(chuàng)新，該工程突破了運(yùn)行可靠性低等三大世界級(jí)技術(shù)難題，創(chuàng)造了12項(xiàng)“世界第一”。
日前，伴隨著隆隆的機(jī)器轟鳴聲，粵港澳大灣區(qū)首個(gè)變速抽水蓄能工程正式開工。今年，在粵港澳大灣區(qū)和北部灣經(jīng)濟(jì)區(qū)，9個(gè)總投資近700億元的千萬(wàn)千瓦級(jí)抽蓄電站群將陸續(xù)投產(chǎn)，裝機(jī)總規(guī)模達(dá)到1080萬(wàn)千瓦。全部建成后每年最多可消納清潔能源244億千瓦時(shí)，相當(dāng)于1100萬(wàn)居民用戶一年的用電需求，促進(jìn)南方區(qū)域3億千瓦新能源穩(wěn)定接入電網(wǎng)。
在“雙碳”進(jìn)程中，抽水蓄能技術(shù)被賦予了新的重任。它的原理非常簡(jiǎn)單，在山上、山下建設(shè)兩個(gè)水庫(kù)，用電低谷時(shí)，用富余的新能源電力將山下的水抽到上游水庫(kù)儲(chǔ)存起來(lái)，在用電高峰時(shí)放水發(fā)電,使電能在時(shí)間、空間上得以重新調(diào)節(jié)分配。抽水蓄能電站靈活可靠、啟停快，被視為新能源發(fā)電的“穩(wěn)定器”和“調(diào)節(jié)器”。
同時(shí)，抽水蓄能之外的新型儲(chǔ)能也正迎來(lái)大發(fā)展。有業(yè)內(nèi)人士對(duì)此用“忽如一夜春風(fēng)來(lái)，千樹萬(wàn)樹梨花開”來(lái)形容。日前，工業(yè)和信息化部等八部門正式印發(fā)《新型儲(chǔ)能制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展行動(dòng)方案》，標(biāo)志著我國(guó)新型儲(chǔ)能制造業(yè)進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展階段。截至2024年年底，全國(guó)已建成投運(yùn)新型儲(chǔ)能項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)規(guī)模達(dá)7376萬(wàn)千瓦/1.68億千瓦時(shí)，約為“十三五”末的20倍，較2023年年底增長(zhǎng)超過(guò)130%。
中國(guó)科學(xué)院科技戰(zhàn)略咨詢研究院副院長(zhǎng)陳文開表示，新型儲(chǔ)能發(fā)展前景廣闊，儲(chǔ)能技術(shù)迭代進(jìn)步將有效促進(jìn)能源生產(chǎn)消費(fèi)開放共享，實(shí)現(xiàn)多能協(xié)同，為社會(huì)全面綠色轉(zhuǎn)型和可持續(xù)發(fā)展作出更大貢獻(xiàn)。
2024年，國(guó)家發(fā)展改革委、國(guó)家能源局、國(guó)家數(shù)據(jù)局印發(fā)《加快構(gòu)建新型電力系統(tǒng)行動(dòng)方案(2024—2027年)》，聚焦新型電力系統(tǒng)建設(shè)亟待突破的關(guān)鍵領(lǐng)域，選取典型性、代表性的方向開展探索，重點(diǎn)部署開展九項(xiàng)專項(xiàng)行動(dòng)，推動(dòng)新型電力系統(tǒng)建設(shè)取得實(shí)效。
智能調(diào)度 穩(wěn)供保需
“儲(chǔ)能+新能源”的良性互動(dòng)為新能源消納提供了有力保障，但如何進(jìn)一步提升新能源利用效率，仍是電網(wǎng)和用戶共同面臨的挑戰(zhàn)。在此背景下，虛擬電廠應(yīng)運(yùn)而生。
1月14日，我國(guó)首個(gè)百萬(wàn)千瓦級(jí)居民虛擬電廠在江蘇啟動(dòng)建設(shè)，依托江蘇新型電力負(fù)荷管理系統(tǒng)，借助大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)和人工智能等技術(shù)，居民家中空調(diào)、熱水器等分散的家用電器被聚合在虛擬能量池中。當(dāng)預(yù)測(cè)到用電可能緊張時(shí)，電力部門利用軟件給居民手機(jī)上發(fā)送邀約，鼓勵(lì)居民主動(dòng)調(diào)節(jié)大功率智能家電的溫度，減少用電，從中獲得電費(fèi)獎(jiǎng)勵(lì)。此舉將提升新能源發(fā)電的使用效率。據(jù)電力部門測(cè)算，空調(diào)每變化1℃，能夠調(diào)節(jié)負(fù)荷約0.06千瓦。聚沙成塔，江蘇近4300萬(wàn)居民空調(diào)都調(diào)節(jié)1℃，就可以讓出近260萬(wàn)千瓦電能。
居民虛擬電廠只是通俗可感的一種形式。作為未來(lái)電力系統(tǒng)的重要組成部分，虛擬電廠是一種基于數(shù)字化技術(shù)和智慧能源管理系統(tǒng)的創(chuàng)新能源模式，大量應(yīng)用在企業(yè)層面。它通過(guò)智能化技術(shù)和軟件平臺(tái)，將分散的能源資源(如太陽(yáng)能光伏、風(fēng)力發(fā)電、生物質(zhì)能、地?zé)崮堋?chǔ)能系統(tǒng)等)整合起來(lái)，形成一個(gè)虛擬的集中能源系統(tǒng)。通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)分析和智能控制，虛擬電廠能夠?qū)崿F(xiàn)能源的高效利用和供需平衡。
新型電力系統(tǒng)發(fā)展進(jìn)程中，電動(dòng)汽車、虛擬電廠等新業(yè)態(tài)新模式不斷涌現(xiàn)，電力用戶不再僅僅是“負(fù)荷”，而是成了“電源”、成了能夠主動(dòng)參與電力供需平衡的“需求側(cè)資源”。
中國(guó)工程院院士劉吉臻凝練出新型電力系統(tǒng)的基本特征：多源互補(bǔ)、源網(wǎng)協(xié)同、供需互動(dòng)、靈活智能。
隨著大模型技術(shù)引發(fā)人工智能算力需求爆發(fā)式增長(zhǎng)以及能源革命的不斷深化，對(duì)能源管理、智能電網(wǎng)、智能調(diào)度、電力交易等方面提出了更穩(wěn)定、更強(qiáng)大以及更智能化的需求。“智算+新能源”融合發(fā)展成為構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的必然要求。
2024年12月30日19時(shí)45分，湖南長(zhǎng)沙供電公司供電服務(wù)指揮中心調(diào)度員陳明收到了智能助手“光明”的提示：“監(jiān)測(cè)到10千伏荷塘變電站金星一回線路負(fù)荷快速增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)15分鐘后出現(xiàn)過(guò)載，為保障供電可靠性和設(shè)備安全，已為您推薦負(fù)荷轉(zhuǎn)供方案，請(qǐng)確認(rèn)。”收到提示后，陳明迅速根據(jù)“光明”推薦的方案執(zhí)行調(diào)度操作，僅用時(shí)約1分鐘，便成功消除了該線路的重過(guò)載風(fēng)險(xiǎn)。
“光明”是長(zhǎng)沙供電公司自主開發(fā)的可解釋人工智能應(yīng)用，于2024年12月19日正式亮相，并隨即在長(zhǎng)沙供電公司“上崗”。自2024年迎峰度冬以來(lái)，長(zhǎng)沙供電公司依據(jù)“光明”生成的方案，提前對(duì)14條線路的運(yùn)行方式進(jìn)行了調(diào)整，完成了91戶雙電源客戶的電源倒換，有效保障了電力供應(yīng)的穩(wěn)定。
國(guó)家電網(wǎng)大力開展人工智能技術(shù)在電力領(lǐng)域的應(yīng)用探索，已建成覆蓋公司總部和27家省級(jí)公司的統(tǒng)一開放人工智能技術(shù)創(chuàng)新平臺(tái)，推動(dòng)電力與算力協(xié)同賦能。
全力布局人工智能戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展，成為電力企業(yè)積極應(yīng)對(duì)能源轉(zhuǎn)型挑戰(zhàn)、破解新型電力系統(tǒng)源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)同難題的關(guān)鍵舉措。( 張翼)
