今年上半年，国家电网公司贯彻习近平总书记关于“积极发展清洁能源，推动形成绿色发展方式和生活方式”的重要指示，落实国家关于解决清洁能源“三弃”问题的要求，积极促进清洁能源消纳，服务新能源发展措施有力，解决“三弃”问题成效明显。本文以西北电网为例，深入报道其通过开展风光水火联合统一调度，促进清洁能源消纳的有益探索。
新能源的发展摆在一个巨大的天平上。天平一端放着新能源装机总量，另一端则是全国用电需求。“十二五”期间，新能源装机快速增长，年均增长42.2%。而我国经济进入新常态后，用电需求增长放缓，“十二五”期间全社会用电量的年均增速仅为6.3%。
用电市场无法支撑新能源装机的快速增长，在新能源集中的“三北”地区，供大于求的矛盾更加突出。体量巨大的新能源像是一个沉重的负担，也成为新能源消纳难题的主因。重压之下，电力调度控制手段的创新，为天平的另一端增添砝码。
今年上半年，国家电网公司大力开展全网统一调度，加强可再生能源跨区现货交易，挖掘电网调峰潜力，促进新能源大范围配置和消纳，经营区域分别消纳风电、太阳能发电1302亿千瓦时和483亿千瓦时，同比增长21%和78%;弃风弃光电量同比下降18%，弃风弃光率下降6.9个百分点。半年里，公司服务新能源发展措施有力、解决“三弃”成效明显，这些都在西北电网得到了印证。
面对消纳难题，西北电网一直在探索出路。过去，新能源还未呈现井喷式发展，西北电网的电力调控的组织形式是先实现省内平衡，再由西北电网统一协同。然而，随着新能源装机不断增加，西北各省省内平衡能力逐渐变弱，旧有调度模式无法满足新能源大规模消纳需求，只有在更大范围内运用风光水火联合统一调度手段，才能进一步优化能源资源配置，破解新能源消纳困局。
上半年，西北新能源发电量528亿千瓦时，同比增长39.1%;发电占比15.9%，同比提高3.1个百分点;弃电量155亿千瓦时，同比降低17.3%;弃电率22.7%，同比减少10.4个百分点，新能源消纳实现“双升双降”目标。
优先调度新能源
在青海海西蒙古族藏族自治州，柴达木盆地以北，新疆、青海、甘肃三省交界处，一个名叫鱼卡的小乡村，在地缘上与西北新能源消纳息息相关。
鱼卡西面集中了西北地区大部分新能源资源，哈密、酒泉千万千瓦级风电基地均驻扎此地。由于我国能源资源逆向分布，且“十二五”以来用电需求增速趋于放缓，西北地区无法实现就地平衡，亟需外送满足新能源消纳。鱼卡是西北新能源往东外送的必经之地，在鱼卡北面，有天中、祁韶两条特高压直流线路。“挤”着上网的新能源电量汇聚鱼卡、居高不下，使其成为紧张的电力抢夺环节，在整个西北电网是“兵家必争之地”。因此，如果从鱼卡东面画一条弧线，穿过敦煌、莫高、酒泉、河西四地，将与鱼卡组成一个巨大的扇形，这个扇形就是制约西北地区新能源消纳的通道断面，被电力专业人士称为“四鱼断面”。
“断面以东好比一个巨大的蓄水池，只有将西边源源不断的水安全送过来，我们才能利用风光水火统一调度，有序分配蓄水池里的存量水。”国网西北电力调控分中心主任张振宇说，现实情况是，天中直流年度计划355亿千瓦时，祁韶直流年度计划65.9亿千瓦时，全部由甘肃组织送出。而今年西北地区的新能源装机预计将达8100万千瓦。除了就地平衡和通过特高压交流线路送往东部消纳的电量，大多数新能源都依赖线路外送。
如何更大程度地发挥调度作用、促进新能源消纳，是摆在电力调度面前的现实问题。当甘肃、新疆、青海三省同时要求外送新能源，如何解决拥堵难题?
“最好的办法是将本省的‘风光’和外省的‘水火’放在一个篮子里，从点、线、面上统筹考虑，取长补短，探索最适合新能源输送与消纳的统一调度模式。”张振宇告诉记者，“点”上的办法是主控制区置换。主控制区是指西北电网直接调管的优质大型火电和水电，置换的目的是将新能源大省的火电开机减至最低，为新能源发电做准备。当某省新能源不足时，利用主控制区发电补足新能源发电缺口，等该省新能源大发时再减少主控制区出力完成置换。截至7月26日，今年西北电网主控制区电量置换共计完成2108笔，增发新能源30.45亿千瓦时。
从“线”上看，国网西北电力调控分中心利用西北各省省间差异，加大新能源外送力度和消纳力度。以甘新通道互济为例，甘肃、新疆新能源外送均受“四鱼断面”影响，当出现外送拥堵，优先输送新能源大发省份的电量，两省实现互济交易，尽可能把通道送满，提升联网通道利用率。
“如果把外送通道比喻成高速公路，两省新能源是等待排队通行的两支车队，那调度就是交警。我们会让车辆更多的队伍先行，以最大程度地提升公路的利用率。”张振宇说，从前开展电力日前交易，一般是按照预测结果给各省提前分配外送指标。然而预测结果不可避免地存在一定误差，导致通道利用率不高。实行甘新通道互济后，通道利用效率大幅提升，有利于新能源消纳。截至7月26日，今年甘新通道互济累计完成248笔，增发新能源3.03亿千瓦时。
如果从“面”上统筹考虑，必须通过统一调度保证现货交易开展，在新能源外送拥堵时制定公平合理的通道分配规则——“新能源优先、自用优先、外送均摊”。新能源优先即保障新能源优先调度。自用优先指的是在“四鱼断面”外送电量中，省内新能源消纳电量优先于跨省区新能源电量。外送均摊则是在保障自用优先的基础上，各省外送电量平分通道富余容量。
月盈则亏，水满则溢。国网西北电力调控分中心在中长期电力交易中留出了一定裕度，给日前和实时交易腾出空间，调整实时产生的出力变化，解决电网实时调度过程中的电力不平衡问题，平抑新能源的间歇性和波动性，最大程度地发挥电力调度的实时调整作用。
解决新能源消纳问题，更根本的方式是加快外送通道建设，为新能源在全国范围消纳创造条件。针对西北地区新能源发电本地消纳难、跨区送出难的困局，国家电网公司一直通过各种方式向有关部门沟通汇报，争取尽早核准特高压外送电力通道。如今，河西第二通道工程正在加快规划与建设。如果国家有关部门能意识到新能源电源、电网工程协调发展的重要性、紧迫性，超前核准电力外送通道项目，从规划层面解决断面受限问题，才能真正保障新能源充分消纳，推动风光水火联合统一调度发挥更大作用。
补上调峰这块短板
承担“一次能源可储、二次能源可控”的调峰作用，是火电被赋予的第二属性。在西北地区，比例较高的热电联产机组承担了调峰的主要责任，用以应对负荷峰谷差变化，提高新能源消纳比重。但在弃风弃光现象频发的冬季供暖期间，热电联产机组调峰能力变弱，新能源消纳难上加难。
供热管理乱象从源头上压减了调峰空间。记者在调查中发现，过去，西北地区热电联产机组没有明确的调峰依据，各地供热面积迥异，针对供热需求热电联产机组和管理部门往往各执一词，很难有统一标准，经常出现热电联产机组规避调峰责任的情况，供热管理亟待规范。
为此，国网西北电力调控分中心促请政府有关部门推动开展陕西、甘肃火电(热电)最小开机方式及调峰能力核查工作，通过核查压减热电联产机组水分，给出调峰的明确依据。西北能源监管局市场监管处副处长吕锐介绍，西北能源监管局已经组织实施了宁夏热电联产机组调峰能力核查工作，正在组织开展陕西热电联产机组调峰能力核查。
“2016年秋季，西北能源监管局、宁夏自治区经信委联合印发《宁夏电网热电联产机组发电调峰能力核定管理办法(试行)》后，宁夏的热电联产机组已根据核定要求完成一个采暖季的安全稳定运行，为新能源充分消纳增加助力。”吕锐介绍。参与此次核定的供热机组共21台，装机719.9万千瓦，占宁夏直调总装机55.7%。据参与核定的有关专家介绍，核定结果实施后，供暖期增加宁夏电网调峰能力约96.7万千瓦，为新能源腾出了消纳空间。
核查之后便是大刀阔斧地改造供热机组，使之适应新能源发电需求。今年，西北能源监管局会同国网西北电力调控分中心，构建西北区域调峰辅助服务市场，运用市场化手段调节供热资源。市场这只“无形的手”，让不参与调峰的供热机组给予参与调峰的机组以适当补贴，用经济手段激励供热机组改造，增强供热机组参与调峰辅助服务的积极性。今年以来，国网西北电力调控分中心通过调峰能力核查、热电联产机组核查及机组深度调峰，共释放调峰空间303万千瓦，为今年近4%的新能源装机腾出了消纳空间。
无论是刚刚闭幕的公司年中工作会议，还是2016年底出炉的公司新能源消纳20条，均对火电机组调峰能力建设提出明确要求，必须按照国家“十三五”规划确定的改造目标加快推进改造。按照公司部署，国网西北电力调控分中心配合开展火电机组调峰改造规划和计划，优化火电机组开机方式。今年以来，西北电网常规能源备用降至120万~220万千瓦，基本降至保证安全的最小备用水平。同时，西北电网按照公司要求，打破分省备用模式，发挥西北全网备用互济作用，实现甘肃、宁夏、新疆常态负备用。
一个有趣的现象是，陕西巨大的峰谷差在西北地区独树一帜。“这是一条曲线和几条直线的差别。”张振宇表示，由于民用负荷多、高耗能工业相对较少，与西北其他省(区)相比，陕西的负荷结构更接近于中东部省份，白天负荷增长较快，夜间负荷大幅回落。如此大的峰谷差对合理安排火电开机方式提出了更高要求，既要满足高峰时段用电需求，又要避免低谷时段增加额外的外送压力。“解决方法是通过西北电网统一优化和调度，高峰时段其他省份给陕西备用，通过日前和实时交易满足陕西高峰时段电力购入需求，低谷时段则反之。”张振宇说。
陕青互济是专门针对调峰的省间互济方式。青海的负荷峰谷差较小，中午时段有大量光伏发电，调峰困难，无法充分就地消纳;同一时段，陕西减少火电出力留出备用，用以接纳青海光伏发电。进入后半夜，陕西处于负荷低谷期，此时青海停止光伏发电，接纳陕西外送电调峰。“这种调峰互济新模式利用陕西和青海调峰特性差异，在实时调度过程中开展调峰互济交易，提升两省电网平衡能力和新能源消纳水平，达到削峰填谷的作用。”青海电力调控中心副主任方保民说。截至7月26日，陕青互济今年累计开展交易102笔，减少弃电4.0亿千瓦时。
“除了运用调度运行手段，国网西北电力调控分中心还从交易角度出发，组织西北地区新能源发电企业、本省自备电厂及西北地区以外的火电厂开展发电权替代等市场化交易，挖掘新能源消纳空间。”北京电力交易中心交易六部刘瑞丰告诉记者，2016年下半年以来，煤价上涨致使自备电厂等获利空间变小，为发电权替代创造了良好条件。自备电厂参与系统调峰，提前预留电量空间，在电网调峰困难时降低自备电厂出力，实现按需调用，腾出电量空间给新能源增发。
绿色低碳发展是国家电网的期许。目前，促进新能源消纳的形势依旧严峻，任务依然艰巨，如何让挤着上网的新能源更加快速有序地外送消纳，电力调度正持续发力。
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