摘 要 为支撑“双碳”目标的实现，以化石能源为主体的传统电力系统将向以新能源为主体的新型电力系统转变。在此背景下，近年来浙江省光伏发电装机容量快速增长。由于光伏发电具有随机性和波动性的特点，高比例光伏的接入对电力系统的调度运行产生了新的影响及挑战。为此在已有针对光伏发电接入对电力系统影响研究的基础上，总结分析了高比例光伏发电对浙江电网发用电平衡的影响及应对策略。首先，基于浙江电网的特点，从典型负荷曲线、电力供应及光伏发电支撑三方面分析了高比例光伏接入对浙江电网的影响。然后，在已知影响的基础上，从短期和中长期两个时间尺度上阐述了浙江电网面临的相关挑战。最后，给出可适应未来高比例光伏接入环境下光伏有效消纳及保证电力平衡的应对策略。
为应对气候变化，推进全球生态文明建设，中国将提高国家自主共享力度，提出碳排放“3060”目标，力争碳排放2030年前达到峰值，并努力争取2060年前实现碳中和［1］。碳达峰、碳中和是一项系统工程，电力行业肩负着重要的历史使命。相比于其他能源行业，电力行业碳排放占全国总量的39%，处于较高水平［2］。因此，为支撑“双碳”目标的实现，减碳将成为电力系统未来发展的主要方向。而具体在能源结构方面，以化石能源为主体的传统电力系统将向以新能源为主体的新型电力系统转变，如到2030年，非化石能源占一次能源消费比重将达到25%左右，风电、光伏发电总装机容量将达到12亿kW以上［3］。光伏发电作为最早被开发利用的清洁能源，装机容量在近20年出现爆炸性增长，截至2019年，中国太阳能光伏发电装机容量已达204 GW，全国光伏发电量达到2 243亿kWh［4］，位居世界第一。且根据估算，在新型电力系统中，光伏装机占比将达到50%，成为第一大电源［5］。然而随着光伏装机容量的增加，电力系统的运行特征也将发生变化，这对电力系统的运行提出了更高要求。文献［6］针对光伏等可再生能源接入后的电网特征进行了总结。文献［7］分析了高比例光伏接入后对电力系统调峰的影响，认为光伏对午间负荷高峰具有一定的电力支撑作用，而对晚间负荷高峰则贡献极低，但高比例的光伏发电则导致午间负荷过低，增大系统峰谷差，给常规机组调峰运行造成巨大的压力，增加系统调峰难度。文献［8］则对高比例光伏接入后的爬坡灵活性进行了评估，得出光伏的接入极大地增加了系统对向上爬坡的灵活性需求。除了上述对平衡调节及灵活性提出了全新的要求外，光伏的大规模接入也使得系统的可靠运行面临巨大挑战。相比于传统的化石能源机组，光伏发电具有不确定性，其有效容量约为10%~20%，即存在电力负荷高峰时无法提供有效电力支撑的可能，因此在一定程度上也可能导致电力缺额的危机，影响到电力系统的可靠性［9-10］。针对上述高比例光伏接入带来的问题，学者对其解决方法也进行了研究。文献［11］建立了考虑灵活性相关约束的优化模型，结果表明相关处理方法可有效提高新能源的消纳能力。考虑源网荷储资源的协调运行，文献［12］建立了利用源网荷侧综合灵活性的优化调度模型。基于综合能源系统的框架，文献［13-14］通过对多类能源进行协同优化，挖掘了电力系统更多的灵活运行空间。文献［15-16］则从市场角度出发，通过市场机制引导提升电力系统的灵活性。而针对光伏的可用问题，文献［10］对其置信区间进行了相关分析。以上文献为高比例光伏接入下的电力系统运行问题提供了十分宝贵的参考，但是现阶段对高比例光伏接入下的电网实际影响分析相对缺乏，未能从实际出发总结面临的挑战及应对方法。围绕国家清洁能源示范省建设的要求，浙江省光伏发电发展迅猛，装机容量不断提升，截至2020年末，浙江全省光伏装机1 497.5万kW，其中分布式光伏装机总容量已经超过1 000万kW［17］。高比例光伏接入持续提高了电力平衡的不确定性，对浙江电力系统调度运行产生了巨大影响。探讨光伏发电带来的影响，分析电网在近期和未来将面临的挑战，总结相应的解决办法，是浙江电网建设新型电力系统过程中亟待研究解决的重大问题。为此，本文在已有针对光伏发电接入对电力系统影响研究的基础上，对高比例光伏发电对浙江电网发用电平衡的影响及应对策略进行总结及分析，为浙江省新型电力系统发展提供参考。首先，基于浙江电网的特点，从典型负荷曲线、电力平衡及光伏发电支撑三方面分析高比例光伏接入对浙江电网的影响。然后，在已知影响的基础上，从短期和中长期两个时间尺度阐述了浙江电网面临的相关挑战。最后，结合相关挑战，提出可适应未来高比例光伏接入环境下光伏有效消纳及保证电力平衡的应对策略。
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