一、我国新能源大规模基地化开发利用现状

近年来，我国以风电、光伏发电为【wéi】代表的【de】新能【néng】源发【fā】展【zhǎn】成【chéng】效显著，装机【jī】规模稳居全球【qiú】首位，发电量占【zhàn】比稳步提升，成本快速下【xià】降，已基【jī】本进入平价【jià】无补贴发展的新阶段，为【wéi】后续大规模【mó】、高比【bǐ】例、市场化发【fā】展奠定了坚实基础。“碳【tàn】达峰、碳中和”进程加快，促使以光【guāng】伏、风电【diàn】为主的新能源实现【xiàn】爆【bào】发式增长。目【mù】前，我【wǒ】国新能源【yuán】发【fā】电装【zhuāng】机规模约7亿千瓦【wǎ】，占全国发电总装机的29%。陆上风【fēng】电、光伏发电成本快速下【xià】降，2021年二者【zhě】平均度电成本较2012年分别下降48%和【hé】70%。

在已取得丰硕【shuò】成果的基础上【shàng】，我国仍在有条不【bú】紊【wěn】地继续推动【dòng】新能源【yuán】基地集群建【jiàn】设。《中华人民共【gòng】和国【guó】国民【mín】经【jīng】济和社会发展第【dì】十四个五年规划和【hé】2035年【nián】远景目标纲要【yào】》指【zhǐ】出，为【wéi】推【tuī】进【jìn】能源革【gé】命，将建设金【jīn】沙江上下游、雅砻江流域、黄河上【shàng】游和【hé】几【jǐ】字湾、河西走廊、新疆【jiāng】、冀北【běi】、松辽等清洁【jié】能源基地，建设广东、福建、浙江、江苏、山【shān】东等【děng】海上风电基地。2022年【nián】初，国家发【fā】展改【gǎi】革委、国家能源局发布的【de】《以沙【shā】漠【mò】、戈壁、荒漠地区为重点【diǎn】的大型风电光伏基地规划布局【jú】方【fāng】案》明确【què】，计划以库【kù】布齐、乌【wū】兰布和、腾格里、巴丹吉林沙【shā】漠为重点，以其他【tā】沙漠【mò】和戈【gē】壁地区为补充【chōng】，综合考【kǎo】虑【lǜ】采煤沉【chén】陷区，规划建设大型风电光伏基【jī】地【dì】。到2030年【nián】，规划建设风光基地总装机约4.55亿千瓦。其中库布齐【qí】、乌兰布和、腾格里、巴丹吉林沙漠【mò】基地规划装【zhuāng】机2.84亿千瓦，采煤沉陷区规划装【zhuāng】机0.37亿千瓦，其他沙漠和戈【gē】壁地区规划装机1.34亿千瓦。

二、新能源大规模基地化开发利用仍存在制约因素

（一）电力电量空间维度平衡挑战大

电力空间平衡的【de】挑战【zhàn】和需求大，需解【jiě】决【jué】能【néng】源负荷失衡、输电通道和电【diàn】网安全稳定支撑【chēng】强度等问【wèn】题。

从能【néng】源分布情况【kuàng】来【lái】看，我国新【xīn】能源所在地区与电力消费负荷地区基本呈逆向【xiàng】分布：76%的煤炭、80%的风能、90%太阳能都分【fèn】布在西【xī】部【bù】和北部地区，80%的水能分布在西南地【dì】区【qū】，但70%以上的电【diàn】量消耗【hào】都【dōu】分布在东部、中部地区。从【cóng】风【fēng】能、太阳能、水能富【fù】足的西部、北部、西【xī】南【nán】部【bù】地区输送【sòng】到能源消耗量大的东【dōng】部、中部地区，输送【sòng】距离约1000～4000千米左右【yòu】。

从输电通道资源情况【kuàng】来看【kàn】，目前已存在多个密集输电通道，而后续输电通【tōng】道【dào】建【jiàn】设可能【néng】增加现有密集输电通道规模，或【huò】产【chǎn】生【shēng】新的【de】密集输【shū】电【diàn】通道，多回【huí】通道同时【shí】故障概率增加。同时，跨区输电通道【dào】资源紧张，与【yǔ】地方规划、自然【rán】保护【hù】区、环境保护等因【yīn】素的矛【máo】盾愈发明显，前期工作协调难度大。此外，大型风【fēng】光基地【dì】输电通道的起点【diǎn】主【zhǔ】要位于【yú】沙漠、戈壁和荒漠，高【gāo】海【hǎi】拔、重冰区、极【jí】低温，施工【gōng】难度大、建【jiàn】设成本高、运维【wéi】条件差。

从电网特【tè】性和运行机理来看，随着大【dà】型风光基【jī】地【dì】开发外送，分布式新能【néng】源、海上风电并举发展，以及【jí】电力系【xì】统中大规模【mó】直流接入，电力系统“双高【gāo】”特【tè】征愈发显著，交【jiāo】直流耦合【hé】日趋紧密。在此【cǐ】趋【qū】势下，直流故障易【yì】引发【fā】系【xì】统内大范围的【de】电【diàn】压【yā】、频率失【shī】衡，电【diàn】力系统动态调节能力将逐渐吃紧，电网“强直弱交”、支【zhī】撑电源“空心化”的【de】问题难【nán】以避【bì】免【miǎn】。

（二）电力电量时间维度平衡难度大

新能源【yuán】出力受天气因素影响【xiǎng】，具【jù】有波动性大、波动持续时间长、季节【jiē】性差异大等特点【diǎn】。风【fēng】力发电主要【yào】集中【zhōng】在春冬两季（约占【zhàn】60%），光伏发电主要集中在夏【xià】秋两季（约占【zhàn】60%）；大【dà】小【xiǎo】风年的风电利用小【xiǎo】时数相差超过20%，光伏利用小时数相差约10%。长时间【jiān】尺【chǐ】度的平衡【héng】难度大【dà】、保供压【yā】力大。例如，2021年东【dōng】北电网全网【wǎng】新能源最【zuì】小出力同时率【lǜ】仅1%左【zuǒ】右，且持续数小时；2018年新疆风【fēng】电大波动最长持【chí】续时间超过【guò】2天，风电低于装机容量20%的【de】低出力最【zuì】长持【chí】续时【shí】间超过8天。

据【jù】中国电力科学研究院预测，2030年【nián】全国新【xīn】能源【yuán】出力【lì】占系统总负【fù】荷的比【bǐ】重为5%～51%，2060年新能源出力占系统总负荷的比【bǐ】重为16%～142%。新能源出力波动【dòng】性【xìng】大使电力【lì】供应紧张和弃【qì】风【fēng】弃光问题同时存在。新能源低出力时段【duàn】，电力系统需要高可靠出力电【diàn】源实现电力平衡；新【xīn】能源【yuán】高出力【lì】时段【duàn】则给【gěi】电力系统消纳安【ān】全和储能技术带【dài】来巨【jù】大挑战。

三、新能源大规模基地化开发利用有关思考

新能源大规模基地化开发利用，离不【bú】开稳定安全【quán】可靠【kào】的特高压输变电【diàn】线路。特高压直【zhí】流输【shū】电是点对【duì】点传输模【mó】式【shì】，具有【yǒu】输送功率大、距离长、可【kě】以【yǐ】实现【xiàn】异步输电的优【yōu】势。特高【gāo】压交流是同步电网【wǎng】，具有【yǒu】瞬时调剂的能力，以及输【shū】电和构建网络的双重【chóng】属性，对于电力【lì】的接入、传输和【hé】消纳十【shí】分灵活。特【tè】高压交【jiāo】直流具备的优势在承担电力远距离输送【sòng】方面具有不可替代的作用，可【kě】以解决【jué】新能源发电端和用户【hù】端【duān】的空【kōng】间错配问题。

长期以来，我【wǒ】国特高压电【diàn】网普遍存在“强直弱【ruò】交”的问题，特【tè】高压交流网架难以支撑特【tè】高压直流【liú】通【tōng】道满【mǎn】功【gōng】率送电，即特高压直流功【gōng】率受到扰动时【shí】，其【qí】激发出的【de】超出既定设防标准或设防能力的强扰动无法由交【jiāo】流网【wǎng】架【jià】承【chéng】受，进一步导【dǎo】致连锁故障发【fā】生，致使全局性【xìng】安全水【shuǐ】平明显下降。

构【gòu】建合【hé】理的电网网架是电力【lì】系统安全稳定【dìng】运行的【de】基础。面向强直弱交型混联电网，协调直【zhí】流【liú】与交流输电系统【tǒng】发展【zhǎn】，提升电网安全稳定【dìng】水平，涉及以下【xià】两个方面：

一【yī】方面是增强【qiáng】交【jiāo】流的冲击承载能力。一是优化交流一次主干网架【jià】，适应直流【liú】有功【gōng】强冲击。加强送端与主网的【de】电气联系，提高网【wǎng】架汇集能力【lì】，解决好受端电压支撑【chēng】和潮流疏【shū】散等问题。二是加【jiā】强动态电压支撑能力，适应直流强无功冲【chōng】击【jī】。客观【guān】要求直流【liú】大规模有功【gōng】输送，必须匹【pǐ】配大【dà】规模动态无功，即“大直【zhí】流输电【diàn】、强【qiáng】无【wú】功【gōng】支【zhī】撑”。有效为直流换流站提供充【chōng】裕的动态无功，支撑交流电压快速恢复，需充分【fèn】利用已建的常【cháng】规发电机组，优化布点【diǎn】新建的【de】调相【xiàng】机以及增建【jiàn】的SVG等无功补偿装置。三是【shì】改【gǎi】善源网控【kòng】制及【jí】其协调【diào】控制能力【lì】。优化【huà】机组调节控制系统，通过能够等效常规同【tóng】步【bù】发电机运行特征的【de】同【tóng】步【bù】发电机【jī】技【jì】术【shù】，使【shǐ】风电、光伏发电设备更加智能化，具备频【pín】率自适应能力【lì】，提供电网暂态稳定支撑能力【lì】，让【ràng】新能源由“我行我素”的【de】“自【zì】转”变为“协调统一【yī】”的“公转”，实现清洁能源【yuán】友好并网。四是增强风电、光【guāng】伏新能源发电设备【bèi】的【de】扰动耐受能力，提升新能源涉网性能【néng】。挖【wā】掘新能源场站自【zì】身动态有功、无功调节能【néng】力【lì】，参与系统调频【pín】调压【yā】，防范由【yóu】于【yú】新能源大规模脱网【wǎng】引发连【lián】锁反应的风【fēng】险。

另一方面是减少直流冲击发生的概率【lǜ】。一是开展系统研究，优【yōu】化【huà】直流落点和接入系统【tǒng】方式，实现【xiàn】直通合理分组，避【bì】免【miǎn】直【zhí】流送【sòng】、受端发【fā】生故障时互相影响扩【kuò】大【dà】故障范围。二【èr】是【shì】通过【guò】优【yōu】化控制策略、使用先进设备，降低直【zhí】流逆变器换相【xiàng】失败【bài】的发生概率。

国家规划中以沙【shā】漠、戈壁【bì】、荒【huāng】漠地区为重点的大型风电光伏基地多处于西【xī】部【bù】、北部地区，其中【zhōng】大部分位于库布【bù】齐【qí】、乌兰布和、腾格里、巴丹吉林四大沙漠，从地域上看四【sì】大沙漠基本位【wèi】于华【huá】北地区【qū】西部及西【xī】北地区东部，处于大电网的末端、薄弱【ruò】区域，既缺乏负荷本地消纳，又【yòu】没【méi】有既有的【de】电网加以【yǐ】支撑外送。但该区【qū】域属于【yú】华北同步【bù】电网，在华北特高压电网延伸覆【fù】盖范围【wéi】之内，具有依【yī】托华【huá】北特【tè】高【gāo】压电【diàn】网送出的先天优势。可以利用近区煤电【diàn】提供一定【dìng】的支撑【chēng】，将【jiāng】华北特高【gāo】压主【zhǔ】网架向该【gāi】区域延伸。从【cóng】源头规划建设“强交强直【zhí】”的特高压格局，交【jiāo】流网架【jià】用于【yú】汇集输送自【zì】用新【xīn】能源、向华北电网【wǎng】京津冀【jì】鲁地区送电【diàn】、发挥【huī】直【zhí】流故障时【shí】的潮流转移的作用，兼顾促进【jìn】调峰资【zī】源的互济【jì】，提高新能源【yuán】消纳水平；特【tè】高【gāo】压直流通道以【yǐ】此【cǐ】为【wéi】依托，向华北以【yǐ】外的地区实现跨区【qū】送电。依托大【dà】电网，实现以【yǐ】“四大沙漠”为【wéi】主的新能源大基地的消纳与送出【chū】。