如何科學(xué)構(gòu)建新型電力系統(tǒng)？

“氣候變化正對(duì)我國(guó)糧食安全、生態(tài)、能源、經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來(lái)嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。在此背景下，我國(guó)提出'二氧化碳排放力爭(zhēng)于2030年前達(dá)到峰值，努力爭(zhēng)取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和'的目標(biāo)?！敝袊?guó)工程院院士邱愛(ài)慈近日在浙江海寧市人民政府等主辦的“'雙碳'目標(biāo)下城市能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展合作論壇”上表示。

落實(shí)減碳目標(biāo)，電力行業(yè)責(zé)任重大，發(fā)展以新能源為主的新型電力系統(tǒng)已成為時(shí)代使命。針對(duì)如何科學(xué)構(gòu)建新型電力系統(tǒng)，與會(huì)專(zhuān)家獻(xiàn)言獻(xiàn)策。

目標(biāo)：“風(fēng)光”發(fā)電成主力

實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)需要清潔能源持續(xù)發(fā)展。我國(guó)明確提出“到2030年非化石能源占一次能源消費(fèi)比重達(dá)到25%左右，風(fēng)電和太陽(yáng)能發(fā)電總裝機(jī)容量達(dá)到12億千瓦以上”。對(duì)此，國(guó)內(nèi)研究機(jī)構(gòu)就如何構(gòu)建新型電力系統(tǒng)進(jìn)行了相關(guān)解讀。

清華大學(xué)氣候變化與可持續(xù)發(fā)展研究院去年10月發(fā)布的《中國(guó)長(zhǎng)期低碳發(fā)展戰(zhàn)略與轉(zhuǎn)型路徑研究》顯示，溫控2攝氏度情景下，能源消費(fèi)2030年左右達(dá)峰，2050年消費(fèi)約52億噸標(biāo)準(zhǔn)煤；二氧化碳排放2025年左右達(dá)峰，2050年下降至29億噸，加上碳捕捉和儲(chǔ)存（CCS）、森林碳匯，屆時(shí)二氧化碳凈排放約20億噸。

國(guó)家可再生能源中心2019年11月發(fā)布的《中國(guó)可再生能源展望》指出，高比例可再生能源情景下，終端用能電氣化比例66%，非化石能源發(fā)電占比91%，其中“風(fēng)光”占比73%。國(guó)家發(fā)改委能源研究所研究員時(shí)璟麗指出，2021年2月最新一版成果顯示，非化石能源比重達(dá)78%。

時(shí)璟麗認(rèn)為，以風(fēng)光為主的可再生能源電力電量要在“十三五”規(guī)模上大幅增加。水電、核電、生物質(zhì)發(fā)電至少在2030年前額外增量空間非常有限，“風(fēng)光”發(fā)電裝機(jī)和電量增量方面將是主力。經(jīng)測(cè)算，“十四五”風(fēng)光新增裝機(jī)在5億千瓦左右，“十五五”新增裝機(jī)約6億千瓦-7億千瓦?！邦A(yù)計(jì)2021年，全國(guó)'風(fēng)光'發(fā)電量占全社會(huì)用電量比重達(dá)11%左右，后續(xù)逐年提高，確保2025年非化石能源消費(fèi)占一次能源消費(fèi)的比重達(dá)到20%左右。”

挑戰(zhàn)：如何平衡“不可能三角”

“風(fēng)光”量升的同時(shí)，還要對(duì)電力系統(tǒng)內(nèi)部組織進(jìn)行提質(zhì)。清華大學(xué)能源互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新研究院副院長(zhǎng)高峰指出，構(gòu)建新型電力系統(tǒng)關(guān)鍵在于共建新型電力生態(tài)。“發(fā)輸配用、源網(wǎng)荷儲(chǔ)，整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈條上的各環(huán)節(jié)都需要實(shí)現(xiàn)協(xié)同，需要新能源企業(yè)、化石能源企業(yè)、電網(wǎng)、用戶(hù)等共同參與，共建生態(tài)，合作推進(jìn)?！?/p>

當(dāng)然，共同構(gòu)建難度不小。時(shí)璟麗表示，由于能源和經(jīng)濟(jì)體系慣性，近期難以迅速實(shí)現(xiàn)溫控2攝氏度情景的減排路徑。國(guó)網(wǎng)能源研究院副總工程師兼能源數(shù)字經(jīng)濟(jì)研究所所長(zhǎng)鄭厚清也認(rèn)為，“能源不可能三角”是首要挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)發(fā)展模式難以兼顧安全、經(jīng)濟(jì)與低碳綠色的協(xié)同發(fā)展。“度電成本降低不等于系統(tǒng)成本同步降低，新能源滲透率超過(guò)15%后，系統(tǒng)成本將呈加速上升趨勢(shì)?！?/p>

大規(guī)模消納新能源抬高系統(tǒng)成本，與其“天性”密切相關(guān)。邱愛(ài)慈表示，我國(guó)新能源最小出力處于較低水平，對(duì)電力平衡支撐能力不足?！?019年，各省、各區(qū)域新能源最小日平均出力水平分別為3.6%、8%，新能源最小瞬時(shí)出力水平分別為0.2%、1.1%，區(qū)域間互補(bǔ)效果不明顯。”

邱愛(ài)慈進(jìn)一步指出，構(gòu)建新型電力系統(tǒng)帶來(lái)諸多挑戰(zhàn)，其中包括電力安全供應(yīng)、系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行等?！皹屑~變電站存在停電風(fēng)險(xiǎn)或?yàn)殡[患之一。我國(guó)西北部能源集中送出地區(qū)、東中部負(fù)荷中心普遍存在接入大量特高壓、超高壓線(xiàn)路的樞紐變電站，一旦遇險(xiǎn)可能引發(fā)大面積停電。”

路徑：與電力市場(chǎng)建設(shè)互為支撐

到底如何構(gòu)建新型電力系統(tǒng)？

時(shí)璟麗表示，新能源實(shí)現(xiàn)高比例、高質(zhì)量、市場(chǎng)化發(fā)展，關(guān)鍵在于新能源與能源系統(tǒng)的融合?！耙鉀Q好西部和北部地區(qū)大規(guī)模可再生能源利用的并網(wǎng)消納，解決好電力系統(tǒng)的靈活性調(diào)峰資源。另外，新增可再生能源參與電力市場(chǎng)以及配額制下的可再生能源綠色證書(shū)交易市場(chǎng)建設(shè)，并擴(kuò)展可再生能源應(yīng)用場(chǎng)景，加快分布式能源建設(shè)步伐。隨著'風(fēng)光'進(jìn)入平價(jià)階段，市場(chǎng)在可再生能源資源配置中將起決定性作用?！?/p>

鄭厚清認(rèn)為，能源數(shù)字經(jīng)濟(jì)是構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的重點(diǎn)方向之一。“電力大數(shù)據(jù)具有價(jià)值密度高、分秒級(jí)實(shí)時(shí)準(zhǔn)確、全方位真實(shí)可靠等特點(diǎn)，基于新型電力系統(tǒng)的能源電力大數(shù)據(jù)，將推動(dòng)電力市場(chǎng)、碳市場(chǎng)和能源數(shù)據(jù)市場(chǎng)的融合發(fā)展?！?/p>

鄭厚清進(jìn)一步指出，當(dāng)前能源數(shù)據(jù)等新型生產(chǎn)要素亟待盤(pán)活?！叭绾慰创娋W(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施功能的變化？電力大數(shù)據(jù)如何監(jiān)測(cè)電力系統(tǒng)減排成效？如何構(gòu)建數(shù)字化產(chǎn)品服務(wù)社會(huì)雙碳發(fā)展？這些問(wèn)題有待在實(shí)踐中尋找答案?！?/p>