“沙戈荒”大型風光電基地開發外送是保障國家能源安全、構建新型能源體系的重要舉措。《以沙漠、戈壁、荒漠地區為重點的大型風電光伏基地規劃布局方案》提出,“十四五”“十五五”時期,將優先以內蒙古庫布齊、烏蘭布和、騰格里、巴丹吉林沙漠為重點開發大型風光電基地,到2030年總裝機達4.55億千瓦。在國家能源主管部門和國家電網有限公司的指導下,國網經研院統籌發展和安全,統籌保供與轉型,研究了“沙戈荒”基地外送過程中的一系列問題,提出“沙戈荒”電力外送及電源與儲能配置方案,推動“沙戈荒”直流等多項重點工程前期工作。
??“沙戈荒”基地開發外送對電力系統中的電源靈活互濟技術、送受端網架形態、組網設備和調控模式,以及廊道方案、電源及外送設施設計都提出了較高要求,并對源網各主體成本疏導機制提出了新需求。這些涉及四個關鍵問題:如何秉持系統觀念做好通道規劃,保障系統安全;如何立足保供定位,發揮好通道的系統作用;如何以直流技術創新解決大規模新能源外送面臨的問題;如何提高“沙戈荒”基地外送經濟性,保障基地作用發揮。
??第一,“沙戈荒”基地直流起點、落點布局集中,要以系統規劃觀念,統籌做好“沙戈荒”基地外送方案和電網格局研究,保障大電網安全。大規模“沙戈荒”風光電基地長距離接入送端電網,功角穩定特性復雜、失穩風險加大;西北電網呈現“長鏈式”“啞鈴型”特征,直流單群規模大,“長鏈式”結構故障轉移困難;受端新能源大發時常規電源開機不足,系統頻率調節和動態無功支撐能力顯著下降;受端電網落點密集,直流間相互影響明顯;密集通道、同送同受故障給送受端系統帶來巨大安全風險;注重工程論證,缺少系統研究,可能帶來結構性風險。鑒于上述風險,總體應堅持系統觀念,統籌“沙戈荒”通道送電安排;送端“能分則分”,加強抵御直流群故障沖擊的能力;受端“宜柔則柔”,堅持分層分區,構建清晰合理的主網架結構;遵循全國整體電力流向,合理匹配送受端,降低密集通道風險。
??第二,堅持保供定位,充分發揮“沙戈荒”直流系統功能。在能源轉型形勢下,“沙戈荒”基地外送直流在向受端輸送高比例清潔電力的同時,還需充分發揮電力保供作用,而在運直流保供能力基本等同于配套支撐性電源規模。因此要優化基地電源配置,提高外送通道保供作用。配套煤電對于提升外送通道的保供能力不可或缺,配套儲能則可提升新能源利用率和高峰時段頂峰能力,但對通道的調峰頂峰作用存在邊際效應遞減。要統籌電源特性、送受端需求,擬定通道送電曲線。
??第三,加強直流技術儲備,著力提升交直流相互適應能力。暫態過電壓是影響大規模新能源經特高壓常規直流安全送出的關鍵問題。受其影響,特高壓常規直流的輸送功率與送端新能源上網能力呈現“蹺蹺板”耦合關系。“沙戈荒”基地新能源裝機規模、占比較以往的能源基地更高,需新能源和直流兩側共同發力:新能源側要優化故障穿越特性,直流側要升級直流技術、提升涉網特性。
??從技術上來講,柔性直流運行控制靈活,適用于大規模新能源集中送出。在延續傳統基于電網換相換流器的直流輸電(LCC)技術積淀的基礎上,國網經研院研究提出了基于靜止無功發生器的直流輸電(SLCC)技術。該技術兼具柔性直流和常規直流的優點,可以與柔性直流一同作為“沙戈荒”基地的可行直流技術。目前,SLCC已經完成了技術開發、實時數字仿真實驗,并研制了動模樣機,正在開展技術暫穩態性能的全面驗證。
??第四,提高通道外送經濟性,完善各主體成本疏導機制。“沙戈荒”基地經濟性和電價機制是通道持續發揮作用的重要保障。國網經研院測算了“沙戈荒”基地發電、配套儲能、電壓支撐設備、輸電通道等外送全環節的經濟性。結果表明,“沙戈荒”基地發電經濟性受多重因素影響,發電側的成本需要考慮電源、儲能、調相機等多種投入,發電成本高于西北大部分省份燃煤發電上網基準價,目前火電仍是“沙戈荒”基地更為經濟的調節資源;外送直流與受端地區煤電相比無電價競爭力;充分發揮多種類型市場機制優勢可提升“沙戈荒”基地發電經濟性。