“氣候變化正對我國糧食安全、生態(tài)、能源、經濟發(fā)展帶來嚴峻挑戰(zhàn)。在此背景下，我國提出‘二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現碳中和’的目標。”中國工程院院士邱愛慈近日在浙江海寧市人民政府等主辦的“‘雙碳’目標下城市能源互聯(lián)網發(fā)展合作論壇”上表示。
落實減碳目標，電力行業(yè)責任重大，發(fā)展以新能源為主的新型電力系統(tǒng)已成為時代使命。針對如何科學構建新型電力系統(tǒng)，與會專家獻言獻策。
目標：“風光”發(fā)電成主力
實現碳達峰、碳中和目標需要清潔能源持續(xù)發(fā)展。我國明確提出“到2030年非化石能源占一次能源消費比重達到25%左右，風電和太陽能發(fā)電總裝機容量達到12億千瓦以上”。對此，國內研究機構就如何構建新型電力系統(tǒng)進行了相關解讀。
清華大學氣候變化與可持續(xù)發(fā)展研究院去年10月發(fā)布的《中國長期低碳發(fā)展戰(zhàn)略與轉型路徑研究》顯示，溫控2攝氏度情景下，能源消費2030年左右達峰，2050年消費約52億噸標準煤；二氧化碳排放2025年左右達峰，2050年下降至29億噸，加上碳捕捉和儲存（CCS）、森林碳匯，屆時二氧化碳凈排放約20億噸。
國家可再生能源中心2019年11月發(fā)布的《中國可再生能源展望》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“風光”占比73%。國家發(fā)改委能源研究所研究員時璟麗指出，2021年2月最新一版成果顯示，非化石能源比重達78%。
時璟麗認為，以風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、生物質發(fā)電至少在2030年前額外增量空間非常有限，“風光”發(fā)電裝機和電量增量方面將是主力。經測算，“十四五”風光新增裝機在5億千瓦左右，“十五五”新增裝機約6億千瓦-7億千瓦。“預計2021年，全國‘風光’發(fā)電量占全社會用電量比重達11%左右，后續(xù)逐年提高，確保2025年非化石能源消費占一次能源消費的比重達到20%左右。”
挑戰(zhàn)：如何平衡“不可能三角”
“風光”量升的同時，還要對電力系統(tǒng)內部組織進行提質。清華大學能源互聯(lián)網創(chuàng)新研究院副院長高峰指出，構建新型電力系統(tǒng)關鍵在于共建新型電力生態(tài)。“發(fā)輸配用、源網荷儲，整個產業(yè)鏈條上的各環(huán)節(jié)都需要實現協(xié)同，需要新能源企業(yè)、化石能源企業(yè)、電網、用戶等共同參與，共建生態(tài)，合作推進。”
當然，共同構建難度不小。時璟麗表示，由于能源和經濟體系慣性，近期難以迅速實現溫控2攝氏度情景的減排路徑。國網能源研究院副總工程師兼能源數字經濟研究所所長鄭厚清也認為，“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、經濟與低碳綠色的協(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15%后，系統(tǒng)成本將呈加速上升趨勢。”
大規(guī)模消納新能源抬高系統(tǒng)成本，與其“天性”密切相關。邱愛慈表示，我國新能源最小出力處于較低水平，對電力平衡支撐能力不足。“2019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%，新能源最小瞬時出力水平分別為0.2%、1.1%，區(qū)域間互補效果不明顯。”
邱愛慈進一步指出，構建新型電力系統(tǒng)帶來諸多挑戰(zhàn)，其中包括電力安全供應、系統(tǒng)穩(wěn)定運行等。“樞紐變電站存在停電風險或為隱患之一。我國西北部能源集中送出地區(qū)、東中部負荷中心普遍存在接入大量特高壓、超高壓線路的樞紐變電站，一旦遇險可能引發(fā)大面積停電。”
路徑：與電力市場建設互為支撐
到底如何構建新型電力系統(tǒng)？
時璟麗表示，新能源實現高比例、高質量、市場化發(fā)展，關鍵在于新能源與能源系統(tǒng)的融合。“要解決好西部和北部地區(qū)大規(guī)模可再生能源利用的并網消納，解決好電力系統(tǒng)的靈活性調峰資源。另外，新增可再生能源參與電力市場以及配額制下的可再生能源綠色證書交易市場建設，并擴展可再生能源應用場景，加快分布式能源建設步伐。隨著‘風光’進入平價階段，市場在可再生能源資源配置中將起決定性作用。”
鄭厚清認為，能源數字經濟是構建新型電力系統(tǒng)的重點方向之一。“電力大數據具有價值密度高、分秒級實時準確、全方位真實可靠等特點，基于新型電力系統(tǒng)的能源電力大數據，將推動電力市場、碳市場和能源數據市場的融合發(fā)展。”
鄭厚清進一步指出，當前能源數據等新型生產要素亟待盤活。“如何看待電網基礎設施功能的變化？電力大數據如何監(jiān)測電力系統(tǒng)減排成效？如何構建數字化產品服務社會雙碳發(fā)展？這些問題有待在實踐中尋找答案。”
落實減碳目標，電力行業(yè)責任重大，發(fā)展以新能源為主的新型電力系統(tǒng)已成為時代使命。針對如何科學構建新型電力系統(tǒng)，與會專家獻言獻策。
目標：“風光”發(fā)電成主力
實現碳達峰、碳中和目標需要清潔能源持續(xù)發(fā)展。我國明確提出“到2030年非化石能源占一次能源消費比重達到25%左右，風電和太陽能發(fā)電總裝機容量達到12億千瓦以上”。對此，國內研究機構就如何構建新型電力系統(tǒng)進行了相關解讀。
清華大學氣候變化與可持續(xù)發(fā)展研究院去年10月發(fā)布的《中國長期低碳發(fā)展戰(zhàn)略與轉型路徑研究》顯示，溫控2攝氏度情景下，能源消費2030年左右達峰，2050年消費約52億噸標準煤；二氧化碳排放2025年左右達峰，2050年下降至29億噸，加上碳捕捉和儲存（CCS）、森林碳匯，屆時二氧化碳凈排放約20億噸。
國家可再生能源中心2019年11月發(fā)布的《中國可再生能源展望》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“風光”占比73%。國家發(fā)改委能源研究所研究員時璟麗指出，2021年2月最新一版成果顯示，非化石能源比重達78%。
時璟麗認為，以風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、生物質發(fā)電至少在2030年前額外增量空間非常有限，“風光”發(fā)電裝機和電量增量方面將是主力。經測算，“十四五”風光新增裝機在5億千瓦左右，“十五五”新增裝機約6億千瓦-7億千瓦。“預計2021年，全國‘風光’發(fā)電量占全社會用電量比重達11%左右，后續(xù)逐年提高，確保2025年非化石能源消費占一次能源消費的比重達到20%左右。”
挑戰(zhàn)：如何平衡“不可能三角”
“風光”量升的同時，還要對電力系統(tǒng)內部組織進行提質。清華大學能源互聯(lián)網創(chuàng)新研究院副院長高峰指出，構建新型電力系統(tǒng)關鍵在于共建新型電力生態(tài)。“發(fā)輸配用、源網荷儲，整個產業(yè)鏈條上的各環(huán)節(jié)都需要實現協(xié)同，需要新能源企業(yè)、化石能源企業(yè)、電網、用戶等共同參與，共建生態(tài)，合作推進。”
當然，共同構建難度不小。時璟麗表示，由于能源和經濟體系慣性，近期難以迅速實現溫控2攝氏度情景的減排路徑。國網能源研究院副總工程師兼能源數字經濟研究所所長鄭厚清也認為，“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、經濟與低碳綠色的協(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15%后，系統(tǒng)成本將呈加速上升趨勢。”
大規(guī)模消納新能源抬高系統(tǒng)成本，與其“天性”密切相關。邱愛慈表示，我國新能源最小出力處于較低水平，對電力平衡支撐能力不足。“2019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%，新能源最小瞬時出力水平分別為0.2%、1.1%，區(qū)域間互補效果不明顯。”
邱愛慈進一步指出，構建新型電力系統(tǒng)帶來諸多挑戰(zhàn)，其中包括電力安全供應、系統(tǒng)穩(wěn)定運行等。“樞紐變電站存在停電風險或為隱患之一。我國西北部能源集中送出地區(qū)、東中部負荷中心普遍存在接入大量特高壓、超高壓線路的樞紐變電站，一旦遇險可能引發(fā)大面積停電。”
路徑：與電力市場建設互為支撐
到底如何構建新型電力系統(tǒng)？
時璟麗表示，新能源實現高比例、高質量、市場化發(fā)展，關鍵在于新能源與能源系統(tǒng)的融合。“要解決好西部和北部地區(qū)大規(guī)模可再生能源利用的并網消納，解決好電力系統(tǒng)的靈活性調峰資源。另外，新增可再生能源參與電力市場以及配額制下的可再生能源綠色證書交易市場建設，并擴展可再生能源應用場景，加快分布式能源建設步伐。隨著‘風光’進入平價階段，市場在可再生能源資源配置中將起決定性作用。”
鄭厚清認為，能源數字經濟是構建新型電力系統(tǒng)的重點方向之一。“電力大數據具有價值密度高、分秒級實時準確、全方位真實可靠等特點，基于新型電力系統(tǒng)的能源電力大數據，將推動電力市場、碳市場和能源數據市場的融合發(fā)展。”
鄭厚清進一步指出，當前能源數據等新型生產要素亟待盤活。“如何看待電網基礎設施功能的變化？電力大數據如何監(jiān)測電力系統(tǒng)減排成效？如何構建數字化產品服務社會雙碳發(fā)展？這些問題有待在實踐中尋找答案。”
