摘要：概述了广东绿色电源资源的开发潜力和绿色电源的现状，进行了绿色电源发展和广东电网建设适应性分析。通过广东绿色电源优化模型运算分析，提出广东绿色电源发展方案和目标，及加快智能电网建设和发展储能技术的建议。
关键词：绿色电源；可再生能源发电；智能电网
电源只是能源中的一种，由其他能源转化而得。严格的说，“电”本身就是“绿色”的、干净的能源，关键是各种能源转变为电源的过程是否绿色。通常认为可再生能源（主要指风能、太阳能、生物质能、地热能和海洋能、水能等）发电是绿色电源。
1.广东绿色电源资源丰富
广东省地处于低纬度地区临近海洋，以亚热带季风气候为主，其风能、太阳能、生物质能、海洋能资源等可再生资料较丰富。陆上风资源主要分布在沿海地区和粤东西北海拔较高的山区，根据广东省气象局《广东省风能资源详查和评估报告》，全省年平均风功率密度≥200瓦/平方米具有开发潜力的地区可开发量约为1900万千瓦；其中风功率密度≥250瓦/平方米，目前可开发的地区开发量约为1650万千瓦；风功率密度≥300瓦/平方米风资源良好的地区开发量约为1400万千瓦。
广东海岸线长4114.4千米，海域面积41.93万平方公里，沿海风能资源丰富。沿海风能资源可达3-6级，自近岸向海中递增的趋势。海面60米高度层上，近海海域年平均风速可达6米/秒以上，随离岸距离的增加，风速递增速率较快，在离岸略远的海上，风速可达8-9米/秒或以上。海上风能资源丰富，浅水区5米-30米水深海上风电估算可开发容量约1315万千瓦，近海深水区30米-50米水深海上风电估算可开发容量约7500万千瓦。
太阳能年辐射总量约4200-5000MJ/m2，年平均辐照时数2200小时左右，呈南高北低格局，南部属于太阳能资源三类地区，以粤东粤西沿海地区为主，其他地区属四类地区。
生物质能资源丰富，主要来源于农作物秸秆、农产品加工废弃物、能源作物林果、林产废弃物、畜禽粪便、城市生活垃圾，可利用量每年约7000-8000万吨标准煤。
广东地热资源丰富，可开采量约每天64万立方米，其中天然温泉约每天24万立方米；广东沿岸可开发利用的潮汐能总装机容量为57.3万千瓦，波浪能资源理论平均功率174万千瓦。
2.绿色电源发展与电网适应性
从目前广东能源使用状况看，广东绿色能源主要指风能、太阳能、生物质能、水能和来自外省的水电和光伏电力，广东绿色电源装机和发电的比例见表1和表2。
表1.绿色电源装机比例
表2.绿色电源发电量比例
随着技术进步和产业规模效应影响，绿色电源的造价不断下降，发电成本逐步靠近传统石化能源机组的电价水平，展现令人鼓舞的发展前景。然而绿色能源的动力来自大自然，风能、太阳能等可再生能源发电存在间歇性、随机性，出力难以准确预测，缺乏传统石化能源机组发电的稳定性和可控性。对于以化石能源为燃料的大机组、超高压互联大电网、高度集中发电、送电为特征当代电网，大规模的绿色电源并网给传统电网安全稳定运行带来巨大挑战。
2.1增大电网调峰的容量
风电、太阳能光伏发电稳定性较差，风力大小随时变化，云层时薄时厚，发电出力具有随机性和间歇性，大量风电和太阳能发电并入电网后，电网可能需要增加调峰备用容量。
2.2提高供电的经济成本，影响电网的经济运行
风电、太阳能光伏发电的成本高于煤电、气电等传统能源和核电，大量风电和太阳能光伏建成发电，将提高电网的购电成本。在国家补贴政策退出后，将会增加用户的用电费用。
风电、太阳能光伏发电和西电的运行成本很低，但风电、太阳能光伏发电随机性很强，电网需要额外增加一定容量的旋转备用，对电网经济运行具有双重影响：一方面分担了传统机组的部分负荷，降低了电力系统的燃料成本，另一方面又增加了电力系统的可靠性成本。
2.3增加电网运行的安全风险
可再生能源机组调频调压能力有限，光伏发电并联到电网时没有转动惯量，使得大规模光伏接入后系统的特性发生变化，使传统的转动惯量降低，降低了系统电网无功和电压的调节能力，危机情况还会使频率、电压变化变大，超出允许范围内，保护失控。
风电机组低压穿越能力不足时，当系统运行参数超过一定范围时会自动停机，对电能质量的影响主要表现为频率波动、电压波动、电压闪变、电压跌落及谐波等。当并网的可再生能源发电机组启停或输出功率波动时．将导致电网频率波动、电压波动，引起电压闪变和跌落等问题，影响电网安全运行。
2.4增加调度管理的难度
传统的发电计划基于电源的可靠性以及负荷的可预测性，但部分可再生能源电站出力的不可控性和随机性使得对其既不能进行可靠的负荷预测，也不可能制定和实施正确的发电计划。随着这类随机电源容量比例的增加，必将给电网调度带来不少压力。
当代电网并不适应绿色电源大规模的发展。
3广东绿色电源发展方案和目标
当今世界，绿色发展已经成为一个重要趋势，许多国家把发展绿色产业作为推动经济结构调整的重要举措，突出绿色的理念和内涵。以《巴黎气候变化协定》签署和生效为标志，世界各国将加强对气候变化威胁的全球应对，践行绿色发展。
中国政府向国际社会承诺，到2020年，非化石能源占一次能源消费总量比重达到15%左右，单位国内生产总值二氧化碳排放量比2005年下降40%至45%。到2030年中国二氧化碳排放达到“峰值”并争取尽早实现，2030年单位GDP二氧化碳排放比2005年下降60%至65%，非化石能源占一次能源消费比重达到20%左右。
3.1广东绿色电源发展方案
按《广东省能源发展“十三五”规划》，2020年生物质能发电装机120万千瓦，“十三五”新增装机35万千瓦；太阳能光伏发电装机万600千瓦，新增装机515万千瓦；风电发电装机800万千瓦，新增装机554万千瓦；西电送电4000万千瓦，新增500万千瓦。
2025年2030年绿色电源的发展规模主要考虑资源可开发潜力和各种发电技术比较优势，基本方案按目前技术发展可以实现的情景，加快绿色能源发展方案则需要加大资源开发力度才可能实现的情景。
表3.广东绿色电源发展基本方案（新增装机）单位：万千瓦
表4.广东绿色电源加快发展方案（新增装机）单位：万千瓦
3.2广东绿色电源发展目标
通过建立广东绿色电源优化模型，针对绿色电源发展基本方案和加快发展方案设置了2030年SO2排放总量比2015年减排11%、20%、30%，2030年CO2排放总量比2015年增加30%、40%、50%共六种排放限值的情况，进行电源优化计算。
综合考虑电力系统发展高效、安全、智能、灵活、兼容、多元等各方面因素。结合广东省能源发展的要求和社会经济发展的需要，提出广东绿色电源体系的发展目标。
3.3绿色电源发展基本目标
基本发展目标2030年绿色电源装机占全省装机的33%，绿色电源发电量占全省用电量29%。能够满足2030年SO2排放总量比2015年减排30%，CO2排放总量比2015年增加50%。
表5.绿色电源发展基本目标（新增发电装机）单位：万千瓦
3.4加快发展目标
加快发展目标2030年绿色电源装机占全省装机的37%，绿色电源发电量占全省用电量34%。能够满足2030年SO2排放总量比2015年减排30%，CO2排放总量比2015年增加30%。
表6绿色电源加快发展目标（新增发电装机）单位：万千瓦
4加快发展智能电网和储能技术
为了践行应对全球气候变化的国际承诺，提高非化石能源的比重，广东必须大力发展绿色能源。
可再生能源逐渐成为能源转型发展的主力，为实现可再生能源灵活友好并网和充分消纳，需要加快安全高效的输电网、可靠灵活的主动配电网以及多种分布式电源广泛接入互动的微电网建设，应用智能化大规模储能系统及柔性直流输电工程，建立适应分布式电源、电动汽车、储能等多元化负荷接入需求的智能化供需互动用电系统，需要加快建设适应新能源高比例发展的新一代电网体系。
5结束语
今后随着绿色能源发展，广东电网面临更新的要求：一是风电、光伏的大规模接入；二是企业、机构、社区和家庭根据各自条件，因地制宜投资建设太阳能、风能、生物质能发电以及燃气“热电冷”联产等各类分布式电源的消纳；三是大容量储能、电动汽车充电基础设施等多元化负荷接入；四是大量云南、藏东南、金沙江中游大量水电的输入；五是大量核电的消纳需求。为了适应绿色电源的发展，广东电网必须向下一代电网——智能电网的发展。
参考文献：
[1]广东省经济技术研究发展中心，广东省“十三五”能源发展思路和规划研究[R]，2016
[2]广东省经济技术研究发展中心，广东省绿色电源体系建设研究[R]，2017
[3]广东省产业发展研究院，广东省“十三五” 新能源产业发展规划研究[R]，2016
论文作者:段瑶1,覃芸2,李建华3,吴今今4,郭贤明5
论文发表刊物:《电力设备》2018年第3期
论文发表时间:2018/6/15
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