从全局视角看新型电力系统,2023年该如何实现“安全经济低碳”?

电力大力士 2023-01-06
2567 字丨阅读本文需 6 分钟

自从新型电力系统概念提出以后,社会各界的反响是积极的。各行业、企业、学者都对新型电力系统的概念、特征、目标、关键技术等做了一些诠释和解读。社会普遍认为,新型电力系统的内涵是,以确保能源电力安全为基本前提、以满足经济社会发展的电力需求为首要目标,以坚强智能电网为枢纽平台,以源网荷储互动与多能互补为支撑,具有清洁低碳、安全可控、灵活高效、智能友好、开放互动等基本特征的电力系统。

新型电力系统是在“四个革命、一个合作”能源安全新战略、“清洁低碳,安全高效”现代能源体系以及碳达峰碳中和目标之后提出的,它既跟前三个概念一脉相承,也是其具体的实现路径。所以,在认识和构建新型电力系统的时候,我们要统筹考量上述各方面。新型电力系统是一个各参与主体、各关键要素都能和谐生长的生态系统,是一个以电力系统为枢纽平台的多行业和多能源耦合协同的信息物理社会巨系统,是一个以电力为核心的能源新体系(system of systems)。

新型电力系统带来的变革和挑战很多,主要体现在七个方面。

首先是新的功能定位。据有关预测,到2060年,非化石能源占一次能源比重将达80%,电力在终端能源的消费比重将达70%左右,电力对国民经济全局性、系统性的影响更明显。所以,建设新型电力系统时,要从全局系统视角来看待这个问题,它承载着支撑实现全社会碳达峰、碳中和的使命,而不是简单地看某一个行业或地区是否实现了碳达峰、碳中和,甚至争着提前达峰或中和。

第二,新的供需特点。由于新能源电力具有强不确定性和低保障性,要重新审视电力系统安全的定义和相关理论,保障电力系统供给安全、运行安全,要有底线思维。例如,去年美国得克萨斯州电力供应紧张,导致电价飙升到了每度9美元。一户居民一个月电费要达1万美元。今年6月,澳大利亚电力市场停摆,电价达每度15.1澳元,相当于70元人民币一度。严峻的供需形势不仅造成了停电损失,更带来了用户难以承受的极端电价。所以,怎么结合新型电力系统的特点和新能源的特点,调动各方积极性,稳定投资者的预期至关重要。

第三,新的产业链。我国出现的风电抢装潮使得巴沙木原材料供应紧张,价格从5000多元涨到15000元人民币。与此同时,锂矿也涨了七八倍,锂电池产业原材料也面临供应难题。如何稳定新能源产业链的需求与供应是整个行业要思考的关键。

第四,新的电网形态。新能源发电空间分布广、单体数量大、运行特性复杂。目前,国家电网公司接入的大型新能源场站超过4000个、低压接入的分布式发电系统约170万个。未来,全国集中式和分布式新能源发电单元将达数千万个,运行控制层级多、信号数量可达数十亿,这使得新型电力系统成为一个多时空尺度、多层级、多系统耦合的复杂巨系统。随着越来越多利益主体参与,电网形态将发生深刻变革。

第五,新的体制机制。丰饶和短缺交织的市场形态将催生新的商业模式,物质链、信息链和价值链可能被重塑。市场和政策机制设计需要考虑新能源与常规电源以及用户的配合机制,协调市场内多利益主体,实现价值提升和价值创造。

第六,新的技术装备。比如,随着跨学科融合与新技术的应用,数字孪生和人工智能技术可应用于能源电力多个领域。要应对复杂性和不确定性,就要提升系统的智能化水平。

第七,新的政策法规。新型电力系统构建是一项复杂的系统工程,需要各级政府、各行各业协同配合,通过政策、法规和体制机制创新,业态、市场和电价机制创新,以及技术创新共同来解决。例如,随着产销者的出现,就需适当修订现行的《电力法》,使其适应新型电力系统,简单说就是责权对等。我们在鼓励新商业模式和商业形态兴起的同时,也应该赋予其同等的责任。

面临“安全—经济—低碳”这一“可能三角”的挑战

国务院发展研究中心资源与环境政策研究所副所长郭焦锋在接受记者采访时表示,2023年全国能源工作会议表明能源产业融合发展是必经之路,能源产业融合发展的一大目的就是构建新型电力系统,但构建新型电力系统面临“安全—经济—低碳”这一“可能三角”的挑战,既要实现安全可靠,又要做到经济可行,还要满足“双碳”目标要求。

自“双碳”目标提出后,我国能源产业和经济结构面临全面转型升级。

在国家发改委价格监测中心高级经济师刘满平看来,“双碳”对煤炭、油气、新能源等一次能源与二次能源电力的影响是不一样的,对一次能源只是其应用方式的改变,是用、不用或者怎么用的关系,是“形”的改变;而对电力来说,是根本性的改变,不仅包括前端生产结构的改变、终端电气化的提升,还包括新型电力系统的构建和改变,是“神”的改变。

当前,中国“富煤少油”的能源禀赋决定以煤为核心的能源消费结构在相当长一段时期内不会改变。同时,风电、光伏等新能源发电又存在不可预测性、不稳定性等特点,短期内难以挑起能源安全的“大梁”。

“今后随着具有波动性和不稳定性的光伏、风电装机和并网数量的逐步增加,对灵活性电源的需求也将不断上升,在短期内对相对便宜、更加可靠的煤电及煤炭的需求会有所增加,同时电化学储能和物理储能、电网智能化和数字化等技术也将逐步成熟、成本不断降低,对煤电及煤炭的总体需求也会有所减少。总体而言,在未来一段时期内煤炭及煤电仍将发挥能源及电力供应灵活调节、兜底保障作用。”郭焦锋表示。

党的二十大报告首次提出了要加快规划建设新型能源体系,明确了未来一个时期能源领域的重点任务和工作方向。

在刘满平看来,能源电力融合发展是抓住了未来能源发展的趋势,在融合发展中电力是核心。但刘满平提醒,目前讨论“双碳”背景下不同种类能源发展前景时,都是就某单一能源而论的,没有从能源整体、系统方面来讨论。例如,大家在预测未来煤炭、石油、天然气消费峰值时,大都认为因为碳减排,煤炭、油气要减少多少消费量,很少考虑“双碳”背景下,不同能源融合发展后,是否会带来一些变化,或者一些增量等。

2022年12月29日,中国能源研究会碳中和产业合作中心与南方电网能源发展研究院联合发布的《“双碳”背景下能源产业融合发展报告》指出,能源产业的融合发展机遇一方面是“量”上的结构性变化,即电力、煤炭、油气等能源在“十四五”末或更远的时间点之前,增量差异引起能源领域的变革;另一方面是“质”上的,各行业通过统筹协调、相互支持实现更高效、更绿色、更可持续的融合发展。

“在讨论能源融合发展所带来机遇的同时,还要讨论未来可能面临的一些风险,例如产能过剩、价格上涨过快、收益不及预期、资产搁浅风险、金融风险、贸易摩擦风险、安全风险等。”刘满平说。

郭焦锋认为,要实现能源“安全可靠—经济可行—清洁低碳”这一“可能三角”,必须走能源产业融合发展之路。

2023年可重点考虑以下三项措施:

第一,将煤电节能降耗改造、供热改造和灵活性改造与光伏、风电基地建设有机结合,提升光伏、风电发展空间和并网水平。

第二,将燃气发电与光伏、风电技术深度融合,大幅提升可再生能源发电的可靠性、稳定性。

第三,将水力发电与光伏、风电发展有效结合,挖掘水力发电灵活性调节功能和水电基地的风电资源潜力,提升水力等资源综合利用水平。

文章来源: 中国能源报,中国经济时报

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