新型电力系统加快“绿化”
从空中俯瞰浙江温州泰瀚550兆瓦渔光互补发电项目。新华社记者 徐昱 摄
编者按
电力是能源转型的中心环节、碳减排的关键领域，电力系统低碳转型对实现“双碳”目标具有全局性意义。当前，全国各地正在探索构建以新能源为主体的新型电力系统，在做好“增量”文章的同时，也在数字化、智能化改造“存量”上下功夫。从“零能耗小屋”到“零碳工厂”，从“绿电碳效码”到“电网柔性互动”……一个个创新突破开始汇聚成强大转型力量，一幅绿色电力为底色的高质量发展画卷正在神州大地缓缓铺开。
浙江：用电大省探路绿色电力
□记者 林光耀 杭州报道
光伏板铺满屋顶，源源不断地将光能转化为电能；两个大盐罐将电能转化为热能，随时满足园区用热需求；全钒液流电池在用电低谷时储能、高峰时释放，帮助园区电网实现柔性“削峰填谷”……
近日，浙江省首个“光伏发电+熔盐储热+液流储电”项目在杭州市钱塘区西子航空园区“零碳工厂”投运。该项目预计年发电量530万千瓦时，可实现园区全生命周期零碳排放。
增量减碳、提质增效，浙江各地多措并举推进电力行业绿色转型，共同探索绘就一幅“山清水秀电更绿”的发展画卷。
“风光倍增” 做好增量文章
浙江社会经济与制造业发达，也是用电大省。据统计，今年前11个月，浙江全社会累计用电量达5038亿千瓦时，成为全国第四个年累计用电量超5000亿千瓦时的省份。其中，省内清洁能源发电占比超过四成，绿色底色逐步彰显。
用电大省的电力绿色转型，首先要做好清洁能源供给的增量文章。在舟山北部海域，海风推动风机不断转动，中广核岱山4号海上风电场并网发电已有半年，海风“送来”的清洁能源，被源源不断输送到舟山的鱼山岛，为岛上的浙江舟山绿色石化基地提供清洁低碳的用能保障。
中广核岱山4号海上风电场和嵊泗5号、嵊泗6号海上风电场共同构成了浙江省最大的海上风电场群。仅岱山4号海上风电场，每年可向电网输送6.18亿千瓦时电能，与同等规模的火电相比，每年可节约标准煤17万吨，减少各类气体排放约47万吨。
从嘉兴到宁波，从台州到温州，在浙江漫长的海岸线上，越来越多风机正随风转动。据国家能源局规划批复文件，预计2025年浙江新增装机容量为720万千瓦，位居华东地区第一。
与海上风电同步，浙江光伏发电保持高速增长，不仅集中式光伏发展迅猛，分布式光伏也跃上楼宇屋顶、田间地头。据统计，目前浙江分布式电源装机规模达1219万千瓦，居全国前列。
在浙江海宁尖山新区，密密麻麻的光伏面板铺满了工业园区的厂房屋顶。截至目前，尖山新区安装屋顶光伏的企业超过100家，新能源装机容量31.44万千瓦，光伏铺装面积占可利用屋顶面积比超过60%，分布式电源占当地全社会用电量比例超过30%，新能源在能源供给中的主体地位已经凸显。
数据显示，今年前11个月，浙江省内新增新能源装机容量384万千瓦，占新增装机容量的76%；新能源发电量达319亿千瓦时，相比去年同期增长24%，能源电力更加绿色低碳。根据《浙江省可再生能源发展“十四五”规划》，浙江将大力发展可再生能源发电，实施“风光倍增计划”，力争到“十四五”期末，全省光伏装机达到2750万千瓦以上，新增装机在1200万千瓦以上。
减碳提效 数字化成助力
增加清洁能源装机的同时，还要做好减碳、提效文章。数字化成为浙江电力行业节能减碳的一大助力。依托国网浙江电力承建的浙江省能源大数据中心和浙江省能耗双控数智平台，湖州率先推出“碳效码”，综合当地企业51个门类56万条数据，结合模型分析评价企业用电效率，推进企业节能改造。
年初，浙江富钢金属制品有限公司副总经理罗士成在查询得知企业“碳效码”是5级，处于行业中下水平后，受到鞭策。此后半年，企业多举并进，一边引入石墨烯电机、改造加热炉，减少能源消耗，一边与宝钢、华兴、永兴等头部企业合作，开发高附加值产品，提升单位增加值水平。6月底，企业的碳效等级已提升至4级。
此外，湖州“碳效码”还联合金融机构推出“碳惠贷”等金融产品。8月20日，浙江志鑫纺织印染有限公司凭借“碳效码”3级获得碳效贷款1345万元。企业负责人丁志农表示，贷款将用于绿色技改，完成后预计单位产值碳排放量下降近10%。
早上10点，杭州滨江人工智能产业园区用电量一路攀升，逐渐接近提前设定的目标值，工作人员随即在手机App上按下调峰键，几秒钟内整个公共区域80%的照明已经关闭，空调排风的声音也逐渐减弱。基于国网杭州供电公司带头研发的“低碳用能数智平台”，数字化管控方式能为楼宇降低整体用电负荷20%至30%。眼下，这样的系统正在滨江、余杭、临平多个写字楼、大型商场和园区推广应用。
杭州萧山“双碳大脑”利用算法构建模型建立“双碳”管理指标体系；台州推广应用“绿电碳效码”助力提升光伏项目发电效能；衢州首创工业企业碳账户体系……将能源与数字化结合，浙江正推动能源电力全产业链数字化智能化，推动经济结构清洁化高效化。
柔性互动 创造“弹性”空间
社会生活生产有规律，用电也有高峰和低谷，如何在高峰时保障电网稳定运营，让每一度电用在刀刃上？在推动供给侧结构性改革的同时，如何促进高质量需求侧管理，浙江探索电网柔性互动，完善电力需求响应机制，缓解电力供需局部性、时段性、季节性紧缺的状况，为电网创造更多“弹性”空间。
7月12日，国网浙江电力监测到海宁尖山新区存在用电缺口，立即对相关目标企业发送需求响应邀约，海宁市66家用户压住用电负荷的“尖峰时刻”，主动响应邀约，并且享受到总计12.54万元的补贴。
“从去年10月到今年2月，企业共参与了6次需求响应，平均每次补贴约12万元，总补贴60多万元，不但节约了能耗，提升了企业收益，也保障了电网安全高效运行。”浙江联鑫板材科技有限公司相关负责人唐跃明说。
在浙江，参与电网柔性互动的客户越来越多。截至目前，今年浙江全省储备客户侧削峰响应能力达到1000万千瓦以上，超过4万户客户参与了电力需求响应，一个多维需求响应的生态圈逐步形成。
“填谷”与“削峰”同样关键，浙江同时探索蓄能、储能技术，不浪费每一阵风、每一束光。为解决风光电力稳定性弱的问题，浙江在已有基础上加快推进抽水蓄能电站等项目。根据规划，到2025年，抽水蓄能电站装机将达798万千瓦，将对新能源起到有效调节作用。
在丽水，风光水储能源汇集站模式实现各种电源时空耦合、互补互济，提升清洁能源发展效益效率，将区域内的风、光、水等能源汇集在一起，充分发挥了光与风、光与光、风与风之间的互济和支援能力，释放电网弹性消纳空间，提高电网资源配置效率。
11月，浙江省发改委发布《关于浙江省加快新型储能示范应用的实施意见》，提出2021至2023年，全省建成并网100万千瓦新型储能示范项目，“十四五”力争实现200万千瓦左右新型储能示范项目发展目标。
“浙江正加快建设以新能源为主体的新型电力系统，预计到2025年，新能源容量倍增并全额消纳，特高压交流环网建成，坚强承载省外清洁电力馈入，电网高效满足多元主体的接入和分布式电源的消纳，储能达到千万千瓦规模，负荷与储能调节能力达到最大负荷的10%，终端用能清洁率超过30%。”
国网浙江电力发展部主任郭云鹏表示，到2030年，浙江省内新能源将超过6000万千瓦，成为装机占比最高的电源类型，电网形成“一环四直”的大受端格局，储能规模超过2000万千瓦，有力支撑电网安全可靠运行。远期看，浙江煤电在新能源安全可靠替代的基础上逐步退出，新能源逐步成为电力供应主体，浙江新型电力系统在安全可靠、经济高效、绿色低碳等方面达到国际先进水平。
天津：智慧电力注入绿色新动能
轮发电机组方案。“这样不仅经济效益好，节能效果明显，运行也十分可靠。”卢德志说。
天津渤化永利化工股份有限公司是中国制碱工业的摇篮和近代化学工业的发源地，该企业拥有四台410蒸吨/小时的锅炉，蒸汽在经过减温减压器后，会产生大量未被利用的热能。综合能源服务提供的方案是新建总装机容量22兆瓦的背压式汽轮发电机组，替代原有减温减压器，将减温减压的能量损失转化成电能，使该厂实现电力自发自用。热能这个过去“烟消云散”的能源，也实现了有效利用。
“预计余热发电项目并网后，年发电量达1.12亿千瓦时，每年节省用能成本3200万元，减排二氧化碳5.45万吨，这对企业节能增效帮助可太大了。”天津渤化永利化工股份有限公司项目技术负责人闫凯兴奋地说。
在长城汽车天津哈弗分公司，综合能源服务帮助该公司确定光伏组件排布情况，开展屋顶承重能力测试，并进一步对接企业能源管理系统需求。“国网为我们提供了光伏发电、建设综合能源平台等可行性项目实施方案，不仅解决了实际用能难题，还有效降低了用能成本。”长城汽车天津哈弗分公司项目负责人陈文涛感慨地说。
截至目前，国网天津电力已完成10余家企业的综合能源提升改造工程，在“十四五”期间，还将以工业园区、大型公共建筑等为重点，拓展用能诊断、能效提升、多能供应等综合能源服务，最终指向提升全社会的终端用能效率。
综合能源服务从根上帮企业提高用能效率，对电力公司看似是笔“亏本”的买卖，但随着这些大企业用能结构更趋于合理，对电网运行的稳定性、拓展电能使用场景都是有帮助的，关键是会创造更高的社会效益，这笔生态“大账”显然更划算。
优化整合 实现智慧控能
中新天津生态城不动产登记服务中心是天津市较早应用清洁能源和节能减排技术的建筑。近年来建筑内用电设备增多，密封条、老旧光伏发电设备等设施逐渐老化，建筑自发电量已无法满足能耗需求。为此，国网天津电力与中新天津生态城管委会合作，对其开展了产能、储能、控能、用能、节能“五能”改造。
国网（天津）综合能源服务有限公司项目负责人于波在该中心的能量管理调度室熟练打开智慧能源管理系统，从调度室屏幕上可以清晰地看到，通过光伏发出的电能源源不断储存进蓄电池，光伏、多联机空调、储能……能量被管理系统“指挥”着在各个节能系统模块间有序流动。改造后的整个建筑能源供给智能化、集约化程度大幅提高。
走进中心的地下室，480块蓄电池整齐储存在室内。“这些新能源电池安全性能高、使用寿命长，还部署了电池管理系统，可以对蓄电池的温度与电压实时监测。”于波说，“智慧能源管理系统将各种能源打通整合，实现产能、储能和控能综合提升，建筑本身变得更节能。”
产能方面，依托光伏、太阳能热水、地源热泵、风力发电等技术应用，每年的可再生能源发电量大于23.4万千瓦时，年减排二氧化碳约234吨，能源自给率超过100%；储能方面，配置150千瓦时高性能锂离子电池，能够在电网停电的情况下，实现中心3小时以上离网运行不停电，对于公共建筑来说供电可靠很关键；控能方面，通过大数据、物联网等技术，为用户提供更加合理、优化的节能方案，实现智慧控能。
“十四五”期间，国网天津市电力将依托电制热（冷）技术，推进公共建筑供热（冷）清洁化，重点在医院、酒店、商场、写字楼等大型公共建筑推广热泵、电锅炉、电蓄冷技术，高效满足建筑用热（冷）需求，并因地制宜实施公建节能改造，逐步构建起覆盖全市的建筑能耗监测和节能运行监管体系。
据《天津电力“碳达峰、碳中和”先行示范区实施方案》规划，到2025年实现天津外受电比例达到1/3以上，外受电中绿电占比达到1/3，本地新能源装机占比达到25%，电能占终端能源消费比重达到38%，新能源利用率达到100%。
□记者 毛振华 天津报道
渐入深冬，室外冷风呼啸，走进位于中新天津生态城的“零能耗小屋”，感受到的却是一阵暖意。“全屋恒温、恒湿，所有能源供给全部依靠太阳能，包括采暖。”参与小屋建设的国网天津滨海公司营销部该项目负责人贺瑞说，这座极具代表性的智慧建筑，本身的可再生能源年产能大于或等于建筑全年用能，基本达到“零能耗”。
得益于国网天津电力的智慧能源小镇建设，类似“零能耗小屋”这样靠绿色能源驱动的智慧建筑成果，正在天津多个区域推广。不仅如此，为加快绿色低碳发展，天津电力行业提速清洁能源并网、开展综合能源服务、推行智慧能源管理……这些应用探索的不断落地，为整个城市的运行源源不断注入绿色新动能。
全额消纳 并网清洁能源
从室外望去，百余平方米的“零能耗小屋”屋顶布满太阳能光伏板，这些太阳能光伏板承担了小屋所有能源供给。“我们充分考虑了屋顶结构、光照角度和周边环境，安装了60片共计20千瓦的光伏板。在光照条件较好的情况下，每天可发100多度电，全年能够发电两万度以上。”贺瑞说。
得到充分利用的除了太阳能，还有风能。在滨海新区大港太平镇大苏庄田间，十多台风力发电机随风旋转，风车下果树郁郁葱葱，形成了一幅别有风味的诗意画卷。
龙源天津滨海新区大苏庄风电场一期项目2019年底开工建设，总装机容量为37.4兆瓦，共安装17台2200千瓦的风力发电机组，2020年12月6日成功并网。数据显示，运行仅半年多上网电量就达4612万千瓦时，相当于节约1.4万吨标准煤，环保效应十分可观。
当然，风电并不稳定，发电多没有及时消纳，就可能导致弃风现象。针对这一问题，国网天津滨海公司调控中心主任周昊兵说：“我们专门建设了集中式储能电站，接入‘源网荷储’调度控制系统，清洁能源发电若有剩余就会直接存储在储能站里，电网负荷大时储能站会把电能释放出来，就像电网的‘充电宝’。”
经过多年培育，天津以清洁能源为主的能源发展新格局已悄然形成。2020年底，天津地区清洁能源消纳比例100%，可再生能源装机占比达到9%，风电装机116万千瓦，光伏发电装机80万千瓦，累计新增替代电量94亿千瓦时。国网天津电力通过推动地区新能源开发利用，实现了新能源发电全额消纳，取得经济与社会双重效益。
因企施策 算好生态“大账”
不久前，国网（天津）综合能源服务有限公司技术工程部项目负责人卢德志带领技术团队，走访天津渤化永利化工股份有限公司，给该企业能耗情况把脉问诊。根据企业蒸汽热负荷全年稳定这一特点，为其量身定制了背压式汽
青海：在“世界屋脊”打造清洁电力高地
□记者 解统强 西宁报道
从青海省海南藏族自治州的塔拉滩出发，沿着一路的铁塔和输电线前行，一排排光伏发电板向天际延伸，犹如蓝色海洋。这里是青海省打造的两个千万千瓦级清洁能源基地之一的海南州新能源发电区。
塔拉滩常年风沙肆虐，草场大面积退化为荒漠和半荒漠化土地，也是黄河上游风沙危害的重灾区。近年来，以光伏发电为主的新能源产业在海南州半荒漠化土地上快速崛起，不仅年均超百亿元的投资对当地经济形成巨大拉动，而且园区的光伏板大大减缓了风沙，当地生态环境得到明显改善。
目前，海南州新能源发电区中光伏、风电和光热等新能源装机容量已突破1000万千瓦，新能源年均发电量超90亿千瓦时。青海电网总装机规模达4070万千瓦，新能源装机达2485万千瓦，占比达到61%，位于“世界屋脊”的青海省成为全国清洁能源、新能源装机占比最高的省份。
对于太阳能和风能发电不稳定的问题，国网青海电力调度控制中心主任方保民说，受太阳能、风能特性制约，通常新能源在电网输送能源中占比在30%左右，剩余要靠水火常规能源来调节和平衡。在省域电网中新能源占比超过一半且安全稳定运行，是对电网和电力系统前所未有的挑战，这也推动新能源相关技术不断创新发展。
“新能源直流特高压运行中，最担心出现类似跳闸的双极闭锁情况，这会在极短时间内出现电压大幅波动。”国网青海电力公司调度员卢国强说，光伏和风机遇到电压大幅波动时会自动脱网，大量电源集中脱网，意味着电力输送瞬时骤减，导致大面积停电造成安全事故。
今年，首批11台调相机在青海建成投运。安装在电源侧的分布式调相机，是避免电压出现大幅波动导致光伏和风机脱网的安全装置。青海电力部门联合哈尔滨电机厂等单位，仅用不到8个月时间就完成了世界首台分布式调相机的设计、制造和验证，最终顺利投入使用。分布式调相机也是青海新能源领域技术大创新的缩影。
新能源白天高峰发电，而用电高峰一般在夜晚，供电和用电时间不匹配问题突出。“储能技术可以解决当前新能源发电稳定性不足，以及用电峰值不同造成的资源浪费和收益率低等问题，提升电网系统对新能源发电的承载能力、调节能力。”业内人士表示，储能技术的发展是未来新能源发展必不可少的要素。
此前，青海省已有青海格尔木50兆瓦光伏电站加装锂电池储能系统、德令哈塔式熔盐储能光热电站等诸多储能项目实践。今年，青海贵南哇让、格尔木南山口等11个抽水蓄能电站项目纳入国家“十四五”重点实施计划，项目装机总容量1870万千瓦。这些项目将适应新型电力系统建设和大规模高比例新能源发展需要，也是青海省在探索新能源科技创新领域取得的重大突破。
“结合青海优势和资源，打造国家清洁能源产业高地”，这是国家对青海省建设体现本地特色的现代化经济体系的要求。多年来，青海也在清洁能源转型升级中为高质量发展探索道路。
今年3月，青海省能源局起草打造国家清洁能源产业高地的初步思路，其中明确了打造清洁能源产业高地需要把握的重要原则和实施路径，要求“生产以清洁主导”“消费以电能主导”的“双主导”和“能源发展与碳脱钩”“经济发展与碳排放脱钩”的“双脱钩”推进产业高地建设。
青海举全省之力，总结以往建设国家清洁能源示范省的实践，结合清洁能源发展实际，完成《青海打造国家清洁能源产业高地行动方案（2021-2030年）》的编制。今年7月，这个行动方案正式印发实施。青海从生产、消费、储能、电力系统、技术等方面，提出系统思维和循环理念，以“十年规划”为青海推动能源产业转型升级，为绿色低碳高质量发展提供指导。