在浙江，窥见“未来电网”

用电量多寡常被用来衡量地方经济发展水平。作为中国经济最具活力的省份之一，浙江是名副其实的“用电大省”。然而在大多数时间，浙江用电电力的三分之一需要依靠外省输入。

“用电大省”并非“发电大省”，凸显出浙江用电的矛盾，从传统能源到新能源时代皆是如此。“七山一水两分田”的浙江，并不具备大规模发展集中式风光电站的自然禀赋。

不过，在“双碳”目标的驱动下，浙江依然有着雄心勃勃的新能源计划，正在实施“风光倍增”工程，计划到2025年全省光伏发电装机容量达到2750万千瓦左右，分布式光伏装机比重超过50％。

不同于集中式光伏电站，分布式光伏位于用户侧，可能就在一家工厂的屋顶之上，传统意义上用电侧与发电侧的界限变得模糊。分布式电源正是新能源的发展趋势，但是这也会给电网带来挑战。

“很多普通人没有感受到电力系统面临的困境，认为家中可以点亮电灯、使用电器，就不存在问题。其实电力系统近年正经历非常痛苦的转型过程，夏、冬两季迎峰度夏、迎峰度冬压力巨大。”有浙江电网人士这样向《中国新闻周刊》记者感慨，浙江电网正面临外来电占比较高与新能源大规模并网的双重挑战，电网需要被“重塑”。

如何迎接新能源，这不仅是浙江电网所面临的挑战，也是中央在2021年提出构建新型电力系统要解决的问题。2021年年中，国家电网公司发布《构建以新能源为主体的新型电力系统行动方案（2021-2030年）》，选取三省三区“推进新型电力系统示范区建设”，“三省”便包括浙江、青海、福建。

相比于传统清洁能源大省青海，和核电、风电大省福建，“用电大省”浙江该如何发掘分散的新能源潜力，并且在外来电与新能源双重不确定性之下保证电网的平稳运行？浙江电网希望能够给出问题的答案。

分布式光伏“星火燎原”

2022年9月中旬，国网宁波市北仑区供电公司党委书记高颂九对即将过境的台风有些担忧。9月14日晚，今年第12号台风“梅花”在浙江登陆，它是1971年以来影响当地最为强劲的台风。

让高颂九担心的是北仑区众多屋顶光伏能否安然度过极端天气，幸好最终它们都经受住了台风的考验。

近两年，屋顶光伏在北仑区迅速扩张。谭智是浙电（宁波北仑）智慧能源服务有限公司的负责人，这家国有合资企业主营业务包括清洁能源、智慧用能等。他告诉《中国新闻周刊》，2021年以来，分布式光伏装机明显提速，“北仑区年度新增目标在65兆瓦左右。截至10月初，今年的目标已经达成”。

“业内一般认为适于发展分布式光伏的‘优质屋顶’具备几个条件：一是屋顶产权清晰，二是水泥屋顶优于彩钢瓦屋顶，三是屋顶不被遮挡，此外还要考虑企业有足够的消纳能力。”谭智坦言，其实今年北仑区剩下的“优质屋顶”已是凤毛麟角。

位于北仑区的众多工业企业是安装分布式光伏最为积极的用户。北仑区共有15个工业社区，灵峰工业社区是其中之一，78家企业中已有29家安装了屋顶光伏，总装机量34兆瓦。“社区已经对企业情况进行摸排，屋顶适合安装光伏的企业基本均已安装，如今峰谷电价差较大，投资六七年就可以回本。”灵峰工业社区党群服务中心负责人告诉《中国新闻周刊》。

旭升汽车技术股份有限公司位于灵峰工业社区，旗下9座工厂中已有4座工厂建成投产分布式光伏，还有1座工厂正在安装。目前光伏发电量占企业用电总量约5％，未来两年可能达到10％左右。达成这一目标，意味在光照充足时段，企业用电量一半来自光伏。高颂九告诉记者，这其实也是灵峰工业社区的目标，即用电高峰时段，用电量一半来自企业分布式光伏，一半来自大电网。灵峰工业社区一年的用电量为5亿千瓦时，其中包括不少“用能大户”，社区建设园区级新型电力系统的主攻方向就是绿色转型。

为了满足欧美市场对于绿电使用的要求，灵峰工业社区的工业企业对绿电的需求可谓刚性。2020年年底，全国第一笔点对点绿电交易便在北仑区促成，服饰企业申洲集团为了在欧美市场争取更多出口配额，自建屋顶光伏仍不能满足其绿电需求，便向中营风能购买1700万千瓦时风电。2021年，浙江绿电交易量3亿千瓦时，其中宁波交易5000千瓦时。

工业企业密布的北仑区是浙江的缩影，分布式光伏装机正在浙江，特别是其中的工业园区迅速增长。浙江正在实施“风光倍增”工程，“十四五”期间，全省新增海上风电、光伏装机翻一番，增量确保达到1700万千瓦。其中新增光伏装机1245万千瓦以上，力争达到1500万千瓦。

“尖山新区用电有三个特征：一是负荷密度高，二是新能源渗透率比较高，众多工厂原本闲置的屋顶都被用来发展分布式光伏，三是高精尖企业对电能质量要求高。这是未来一些工业园区用电的共性特征。”国网海宁市供电公司党委书记肖龙海告诉《中国新闻周刊》。

尖山新区是嘉兴市海宁市下辖的工业园区，站在园区制高点可以看到厂房屋顶密布的太阳能电池板，以及位于江边滩涂的风机。

肖龙海告诉记者，海宁市政府成立了光伏专班，规划“十四五”期间将闲置屋顶“应装尽装”，装机量达到180万千瓦。“此前有学者推算，达成‘双碳’目标，中国光伏或其他新能源装机量需达到人均1千瓦。按照户籍人口计算，海宁市今年已经达到人均1.11千瓦，尖山新区更是达到9.87千瓦，是浙江人均水平的40多倍。”

目前海宁光伏装机量为79万千瓦，年发电量约为6.5亿千瓦时，约占全市用电量5％～6％，未来的目标是达到三分之一，而尖山新区已经达到这一目标。

光伏装机量的迅速提升，显然与“双碳”目标的提出密不可分。国网浙江电力发展部副主任孙可告诉《中国新闻周刊》，实现“双碳”目标，本质是改变人类对化石能源的高度依赖。无论是全球，还是全国，化石能源仍占比85％左右。扭转人类100多年来形成的能源使用习惯并不容易，路径和手段便是推动新能源利用。煤炭、石油等传统能源通过燃烧也可以被利用，而风、光必须转化为电能才能被人类利用，电作为媒介的意义不言而喻。

但伴随风光等新能源装机量提升，电网正面临从未有过的挑战。

新能源+“大受端”，浙江电网挑战几何？

浙江电网是典型的“大受端”电网，外来电占比达三分之一，负荷高峰期外来电力超过3000万千瓦，低谷时也有1000万千瓦。

省内最大电力来源仍是煤电机组，统调煤电机组加上分散于各地的“小火电”，总装机规模约4800万千瓦。天然气机组、核电、水电的装机量分别约为1265万千瓦、280万千瓦、600万千瓦。

除此之外便是以光伏为主的新能源，天气状况良好时，光伏每日出力可以达到1100万～1200万千瓦。风电更加不稳定，每日出力在四五十万千瓦到两三百万千瓦之间波动。

相比于传统的火电、核电、水电机组，风光等新能源更加“不可控”。“对于电力系统这样的复杂系统，只有‘可控’才能较好管理其经济性、安全性，而且电力系统还需要实时平衡，即‘发多少用多少’。新能源电源带来的最大挑战便是‘靠天吃饭’。”孙可说。

对于“靠天吃饭”的新能源出力预判至关重要。浙江电网调度员楼贤嗣告诉记者，以光伏为例，每一天，都会对光伏曲线进行预测，再以此确定火电机组的开机方式。浙江原则上光电、风电发出多少，便上网多少，不会弃光、弃风。

因此火电机组是否开机、开机时段、负荷率等都要根据对新能源出力的预测确定，煤电机组开机后的负荷率会在40％至100％间调整。一旦光伏实际出力与预测偏差较大，就需要火电机组紧急补位，否则只能购买外来电，但是如果遇到类似今夏的极端情况，购电也会比较困难。

但对于光伏出力的预测并不容易。国网浙江电力调度控制中心自动化处处长钱建国告诉《中国新闻周刊》，一朵云是否出现，在什么时间出现，都会影响光伏出力。“如果一朵云在光伏出力还在爬坡阶段的八九点出现，影响有限。但是如果在中午这样的出力高峰时段出现，则影响较大。每日光伏出力的峰值可以达到1300万千瓦，但是如果赶上下雨天，又可以低至一两百万千瓦。”

在以光伏为代表的新能源出力峰谷差异如此之大的情况下，电网正面临双重考验，一方面是如何在不弃光不弃风的情况下解决消纳问题；另一方面是风光机组无法做到按需发电，如何在无风无光时保证用户用电需求。

在特定时段，浙江新能源消纳已经面临一定压力。比如春节前后，负荷较小，遇到光伏出力较多的时段，可能需要将煤电机组降至技术出力下限之下，甚至被迫停机，但是煤电机组在出力下限之下的可调空间十分有限。而在同一天夜间，伴随光伏出力减少，煤电机组的负荷率又需要提升至90％以上。

“北仑区既是能源消耗大户，也是发电大户。因为毗邻港口，煤炭运输便利，北仑电厂一度是全国最大火力发电厂。但随着更多分布式光伏并网，如何平衡传统发电方式与新能源利用之间的关系，这对电网系统调节能力的提升带来更大考验。”高颂九告诉记者。

即使在夏季，光伏每日发电的时长也不足8小时，而其中真正高效的时长约为4小时。每天16点之后光伏出力会明显下降，但是傍晚居民用电负荷又会上升，由此带来的负荷缺口如何迅速填补？钱建国认为，面对新能源“靠天吃饭”带给电源侧的不确定性，“当下仍需火电机组‘保底’，目前，浙江正在对火电机组进行灵活性改造。”

除去新能源电源带来的不确定性，浙江作为“大受端”电网，外来电可调节幅度较小，遇到2022年夏季这样的极端天气时不确定性较大。显然，2000公里外的四川水电，难以完全配合浙江需求供给。

“传统电力系统中唯一不可控的因素是负荷，不可能提前获知用户用电时间、用电量。如今发电侧也变得越来越不可控。而当不可控的新能源电源越来越多，电力系统需要适应这样的不确定性，完成整个系统的平衡。”孙可认为，这正是新型电力系统要解决的最为关键的问题。

火电机组的灵活性改造，是在增加源、网、荷、储四侧中电源侧的可调节能力。增强四侧的可调节性，这是2020年国网浙江电力提出建设“多元融合高弹性电网”的目标，这也是建设新型电力系统的目标之一。如今更强调“数字化牵引”的作用，其中就包括通过数字化手段对“不可控”的负荷进行需求侧管理。

重新认识“电网数字化”

2022年“十一”假期前后，浙江迎来几日凉爽的天气。但是钱建国告诉记者，电力供需依旧紧张。“今年夏季面临极端高温，浙江单日最高负荷曾达到1.1亿千瓦，9月末单日最高负荷虽然降至7000余万千瓦左右，但是夏季火电机组长时间在45℃高温的环境下接近满负荷运行，需要检修，为迎峰度冬做准备，因此供电能力有阶段性下降。”

极端高温天气，叠加四川因旱情外送水电减少，今年夏季浙江用电“调峰”压力显而易见。

杭州市萧山区是工业重镇，高能耗企业占比较高，可被视为“负荷大省”浙江的缩影。今年夏季有序用电形势最严峻时，单日瞬时最高压降负荷达到119万千瓦，占据杭州整体压降额度的一半，但日常萧山负荷仅占比杭州21％。“在今夏19天有序用电时段，有3天曾进行如此幅度的降负荷，需要全区4700余家企业参与。”国网杭州市萧山区供电公司执行董事、党委书记徐巍峰告诉《中国新闻周刊》。

有序用电时段，企业会被分为ABCD四类，效益较好的A类企业用电需求需要保证。反之，D类企业属于高耗能企业，需要更大幅度地降低用电需求。

国网浙江电力相关负责人告诉记者，调峰时，电网更多关注工业企业的可调节负荷，比如1000家工厂在特定时段均降低一定负荷，就能极大缓解电网尖峰时刻的压力。压降负荷的指标一般逐层分解，从省级层面一直分解到县级。