風起大海之濱，日照戈壁大漠。從東部海濱的海風長廊到西部廣袤的“沙戈荒”基地，一臺臺風力發(fā)電機成排矗立，巨大葉片迎風晝夜旋轉;一個個太陽能光伏板矩陣，在陽光下熠熠生輝……大自然的能量被現代能量單位“千瓦、兆瓦、吉瓦”重新衡量。從“高碳粗放”向“智慧低碳”躍遷，新型電力系統(tǒng)建設提速。人工智能破解新能源發(fā)電預測難、穩(wěn)定性差等問題，大數據、衛(wèi)星、無人機、地面機器人“天空地”立體保障電力安全高效，能源結構“綠意”更濃，國家能源安全根基更穩(wěn)。
捕風捉日 綠能躍增
在寧夏中寧縣，騰格里沙漠邊緣一望無際的光伏板鋪陳延展，組成蔚為壯觀的大型“沙戈荒”光伏基地。這是我國首個“沙戈荒”大基地外送特高壓直流工程——寧夏—湖南±800千伏特高壓直流輸電工程的綠電來源。2025年，“寧電入湘”工程正式建成投運后，每年可向1600公里外的湖南省輸送超360億度電，其中50%是新能源電量。
昔日的“沙戈荒”地區(qū)自然條件惡劣，生態(tài)脆弱，被視為荒蕪之地。隨著科技的進步和對新能源的深入探索，這些看似貧瘠的土地被發(fā)現蘊藏著巨大的能源潛力。豐富的太陽能和風能資源，成為新能源開發(fā)的寶藏，一個個超級新能源大基地正在火熱建設。
旋轉的大風車、成片的光伏板、密集的輸電線星羅棋布，勾勒出一幅綠能躍動的生動畫面。
我國在內蒙古、青海、甘肅、寧夏、新疆等18個省(區(qū))及新疆生產建設兵團，統(tǒng)籌安排了第一批“沙戈荒”大型風電光伏基地項目50個、裝機9736萬千瓦。截至2024年年底，第一批基地建成9199萬千瓦，投產9079萬千瓦。
國家能源局新能源和可再生能源司副司長潘慧敏表示，以“沙戈荒”為重點的大型風電光伏基地是新能源發(fā)展的主戰(zhàn)場、主陣地，是新能源裝機增長的基本盤。中央經濟工作會議對加快“沙戈荒”新能源基地建設進行了專門部署。下一步國家能源局將用好第一批基地建設成果經驗，繼續(xù)抓好第二、三批大型風電光伏基地建設，為保障電力安全供應、促進清潔低碳轉型作出更大貢獻。
據統(tǒng)計，截至2024年年底，國家電網新能源累計并網裝機達11.4億千瓦，占全世界的30%以上，新能源利用率連續(xù)多年保持在95%以上。國家電網公司積極構建新型電力系統(tǒng)、服務“雙碳”目標，全力推動“沙戈荒”大型風電光伏基地新能源并網，加快電網工程建設步伐，累計建成38項特高壓工程，跨省跨區(qū)輸電能力超過3.4億千瓦。
中國電力企業(yè)聯合會預測，2025年年底我國煤電裝機占比將降至33%，其中風電和太陽能發(fā)電合計裝機規(guī)模將首次超過火電，標志著能源結構轉型進入新階段。這一轉型得益于政策推動與技術迭代的雙重驅動。
新能源發(fā)電逐漸成為電量供應主體，煤電將向兜底保供、靈活調節(jié)電源轉變，煤電與新能源進行深度融合，“風光水火儲氫”一體化發(fā)展局面逐漸清晰，大型清潔能源基地與分布式新能源電力共存的并行推進策略逐步形成。
馴化綠電 匯集遠輸
風光電能源源不斷、清潔綠色環(huán)保，但也任性不受約束：“撒起歡兒來”電能滿格停不下來，陰天無風時則動能缺失。清潔能源功率的劇烈波動、隨機性和間歇性挑戰(zhàn)著電網的安全穩(wěn)定運行。
如何將“任性而為、桀驁不馴”的清潔能源大規(guī)模馴化為持續(xù)穩(wěn)定的電能供給?科技創(chuàng)新是一把“金鑰匙”。
在河北壩上草原，上百米高的白色大風機成群結隊矗立，一旁是一排排追光發(fā)電的光伏板。世界上第一個集“風力發(fā)電、光伏發(fā)電、儲能系統(tǒng)、智能輸電”于一體的國家風光儲輸示范工程就坐落在這里。該工程通過風、光、儲多組態(tài)聯合運行模式，將張北新能源基地、承德豐寧儲能基地等與北京負荷中心相連，連接起壩上上百家風電場、數千家光伏電站。該工程不僅能匯集輸出平穩(wěn)可控的綠色電能，還破解了大規(guī)模新能源集中并網、集成應用的世界性技術難題，達到國際領先水平。依靠自主創(chuàng)新，該工程突破了運行可靠性低等三大世界級技術難題，創(chuàng)造了12項“世界第一”。
日前，伴隨著隆隆的機器轟鳴聲，粵港澳大灣區(qū)首個變速抽水蓄能工程正式開工。今年，在粵港澳大灣區(qū)和北部灣經濟區(qū)，9個總投資近700億元的千萬千瓦級抽蓄電站群將陸續(xù)投產，裝機總規(guī)模達到1080萬千瓦。全部建成后每年最多可消納清潔能源244億千瓦時，相當于1100萬居民用戶一年的用電需求，促進南方區(qū)域3億千瓦新能源穩(wěn)定接入電網。
在“雙碳”進程中，抽水蓄能技術被賦予了新的重任。它的原理非常簡單，在山上、山下建設兩個水庫，用電低谷時，用富余的新能源電力將山下的水抽到上游水庫儲存起來，在用電高峰時放水發(fā)電,使電能在時間、空間上得以重新調節(jié)分配。抽水蓄能電站靈活可靠、啟停快，被視為新能源發(fā)電的“穩(wěn)定器”和“調節(jié)器”。
同時，抽水蓄能之外的新型儲能也正迎來大發(fā)展。有業(yè)內人士對此用“忽如一夜春風來，千樹萬樹梨花開”來形容。日前，工業(yè)和信息化部等八部門正式印發(fā)《新型儲能制造業(yè)高質量發(fā)展行動方案》，標志著我國新型儲能制造業(yè)進入了一個新的發(fā)展階段。截至2024年年底，全國已建成投運新型儲能項目累計裝機規(guī)模達7376萬千瓦/1.68億千瓦時，約為“十三五”末的20倍，較2023年年底增長超過130%。
中國科學院科技戰(zhàn)略咨詢研究院副院長陳文開表示，新型儲能發(fā)展前景廣闊，儲能技術迭代進步將有效促進能源生產消費開放共享，實現多能協(xié)同，為社會全面綠色轉型和可持續(xù)發(fā)展作出更大貢獻。
2024年，國家發(fā)展改革委、國家能源局、國家數據局印發(fā)《加快構建新型電力系統(tǒng)行動方案(2024—2027年)》，聚焦新型電力系統(tǒng)建設亟待突破的關鍵領域，選取典型性、代表性的方向開展探索，重點部署開展九項專項行動，推動新型電力系統(tǒng)建設取得實效。
智能調度 穩(wěn)供保需
“儲能+新能源”的良性互動為新能源消納提供了有力保障，但如何進一步提升新能源利用效率，仍是電網和用戶共同面臨的挑戰(zhàn)。在此背景下，虛擬電廠應運而生。
1月14日，我國首個百萬千瓦級居民虛擬電廠在江蘇啟動建設，依托江蘇新型電力負荷管理系統(tǒng)，借助大數據、物聯網和人工智能等技術，居民家中空調、熱水器等分散的家用電器被聚合在虛擬能量池中。當預測到用電可能緊張時，電力部門利用軟件給居民手機上發(fā)送邀約，鼓勵居民主動調節(jié)大功率智能家電的溫度，減少用電，從中獲得電費獎勵。此舉將提升新能源發(fā)電的使用效率。據電力部門測算，空調每變化1℃，能夠調節(jié)負荷約0.06千瓦。聚沙成塔，江蘇近4300萬居民空調都調節(jié)1℃，就可以讓出近260萬千瓦電能。
居民虛擬電廠只是通俗可感的一種形式。作為未來電力系統(tǒng)的重要組成部分，虛擬電廠是一種基于數字化技術和智慧能源管理系統(tǒng)的創(chuàng)新能源模式，大量應用在企業(yè)層面。它通過智能化技術和軟件平臺，將分散的能源資源(如太陽能光伏、風力發(fā)電、生物質能、地熱能、儲能系統(tǒng)等)整合起來，形成一個虛擬的集中能源系統(tǒng)。通過實時監(jiān)測、數據分析和智能控制，虛擬電廠能夠實現能源的高效利用和供需平衡。
新型電力系統(tǒng)發(fā)展進程中，電動汽車、虛擬電廠等新業(yè)態(tài)新模式不斷涌現，電力用戶不再僅僅是“負荷”，而是成了“電源”、成了能夠主動參與電力供需平衡的“需求側資源”。
中國工程院院士劉吉臻凝練出新型電力系統(tǒng)的基本特征：多源互補、源網協(xié)同、供需互動、靈活智能。
隨著大模型技術引發(fā)人工智能算力需求爆發(fā)式增長以及能源革命的不斷深化，對能源管理、智能電網、智能調度、電力交易等方面提出了更穩(wěn)定、更強大以及更智能化的需求。“智算+新能源”融合發(fā)展成為構建新型電力系統(tǒng)的必然要求。
2024年12月30日19時45分，湖南長沙供電公司供電服務指揮中心調度員陳明收到了智能助手“光明”的提示：“監(jiān)測到10千伏荷塘變電站金星一回線路負荷快速增長，預計15分鐘后出現過載，為保障供電可靠性和設備安全，已為您推薦負荷轉供方案，請確認。”收到提示后，陳明迅速根據“光明”推薦的方案執(zhí)行調度操作，僅用時約1分鐘，便成功消除了該線路的重過載風險。
“光明”是長沙供電公司自主開發(fā)的可解釋人工智能應用，于2024年12月19日正式亮相，并隨即在長沙供電公司“上崗”。自2024年迎峰度冬以來，長沙供電公司依據“光明”生成的方案，提前對14條線路的運行方式進行了調整，完成了91戶雙電源客戶的電源倒換，有效保障了電力供應的穩(wěn)定。
國家電網大力開展人工智能技術在電力領域的應用探索，已建成覆蓋公司總部和27家省級公司的統(tǒng)一開放人工智能技術創(chuàng)新平臺，推動電力與算力協(xié)同賦能。
全力布局人工智能戰(zhàn)略性新興產業(yè)發(fā)展，成為電力企業(yè)積極應對能源轉型挑戰(zhàn)、破解新型電力系統(tǒng)源網荷儲協(xié)同難題的關鍵舉措。( 張翼)
