碳中和、碳达峰目标下,构建新型电力系统成为电力发展的必然

电力大力士 2021-10-19

新能源电力新能源技术

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我国力争在2030前实现二氧化碳达峰,在2060前实现碳中和的目标(简称“3060”目标)已经确定。2021年3月15日,中央财经委员会第九次会议研究实现碳达峰、碳中和的基本思路和主要举措,会议指出要“构建以新能源为主体的新型电力系统”(简称“构建新型电力系统”)。

近半年来,国内外众多能源电力智库及专家、学者从不同出发点、不同目的、不同角度、不同层面开展了众多研究,但构建新型电力系统具有高度复杂性,涉及法规、政策、体制、技术及框架构建等各个方面,这一领域的研究整体上处于前期探索阶段。凡事预则立,不预则废,构建新型电力系统的“预”就是要做好“顶层设计”,且“构建”就有“顶层设计”之义。顶层设计是“纲”,纲举目张,“纲”包含了构建中国特色的新型电力系统的基本定位、基本特色、基本功能、基本机制、基本动力、基本进程、基本保障等。

基本定位

第一,构建新型电力系统是“国之大者”。中央财经委员会第九次会议提出,实现“3060”目标“是党中央经过深思熟虑作出的重大战略决策,事关中华民族永续发展和构建人类命运共同体”。习近平总书记讲,要把碳达峰碳中和纳入经济社会发展和生态文明整体布局。同时,能源本身就是国之大者,而电力是能源的核心。因此,构建新型电力系统就是“国之大者”,对其开展深入研究,不是要不要“构建”,而是坚决贯彻执行和如何“构建”好的问题。

第二,构建新型电力系统是电力发展的必然。电力系统从来没有停止过创新发展和更新换代。当前,正在进行着第三代电力系统的建设和完善(《中国电力百科全书综合卷》2014年5月第三版)。从生态文明建设需要、人类可持续发展需要、共建人类命运共同体需要、中国新阶段高质量发展的需要看,构建新型电力系统是必然趋势。

第三,构建新型电力系统的目的是电能生产和消费系统实现零碳(近零碳)排放。正在变革中的中国电力系统,电能生产仍然是化石能源为主体,消费的电能仍然是高碳/中碳电能。而新型电力系统是新能源为主体,非化石能源占绝对主导,低碳化的少量化石能源作安全稳定保障的系统,消费的电能是低碳/近零碳电能,这一定位是新型电力系统顶层设计的核心。

第四,新能源“主体”应是数量主体、功能主体和责任主体。新能源在电力系统中数量占比大小固然重要,但不能单纯从新能源发电装机或者发电量的数量占比大小来判断是否为主体能源,而是要在安全经济目标前提下,从电力系统整体功能实现上来判断新能源是否成为主体能源。

第五,新型电力系统的主要约束是能源安全下的系统经济性。新能源发电主体主要是指太阳能和风电(不排除在个别地区生物质发电、地热发电比太阳能、风能更具有开发利用价值)。例如光伏发电技术早在几十年前已经成熟,但因成本过高,主要用于特别场合。当今,光伏、风电成本显著下降,在发电上网环节已经可以与化石能源同台竞争。但是,新能源接入电网节点时的成本并不是终端用户电能成本。当新能源为主体时,要从系统成本的大小看是否与化石能源具有竞争性。系统成本包括但不限于:发电环节成本(接入电网前成本)、电网为消纳新能源进行的升级改造成本、电力系统新风险防范如战略备用电源和长周期储能系统等成本等。即便新能源发电不接入电网,但用户仍需要电网提供安全用电保障时,起保障作用的电力系统成本也应计入。同时,应当将新能源的正外部性效益(即把低碳和资源节约等对社会公共利益的好处)在总成本中扣除。

国家电网甘肃电力连心桥(张掖丹霞)共产党员服务队队员在新能源光伏电站进行巡视。资料图

基本特色

第一,在现代电力系统之上构建新型电力系统。中国是后发国家,经过几十年的努力,已经建成世界上规模最大、技术水平总体先进、部分领先的现代电力系统。中国构建新型电力系统不是在几十年前“一穷二白”一张白纸的基础上构建,不能“先破后立”,而是要在现代电力系统基础上逐步升级换代成新型电力系统。

第二,在全国一盘棋原则下构建新型电力系统。中国是一个14亿人口的大国,也是一个能够集中力量办大事的大国,更是一个有着人类命运共同体理念的负责任大国。同时,在能源资源不平衡、能源消费不平衡、自然环境差别大的广袤国土之内,新能源发电具有显著的时、空特点,大范围优化配置与就地平衡配置并举是必然之举,因此,必须坚持系统思维,在全国一盘棋内构建新型电力系统。

第三,“压缩型”减碳进程中构建新型电力系统。发达国家能源电力转型基本上是自然进程。中国要用发达国家不到一半时间完成由高碳电力系统过渡到低碳(近零碳)电力系统,必然是“压缩型”低碳转型。作为世界上电力生产量和消费量都是第一的大国,从电力转型基本规律看,必然是快速渐进与合理超越相结合的进程。这就需要一方面要充分汲取全人类能源转型经验,另一方面,决不能照搬任何一个国家的整体性、系统性经验。需要注意的是,世界上本来就不存在模板意义上的国家层面“新型电力系统”,中国提出构建新型电力系统是一项基于国情的伟大创新。

第四,在生态文明框架和能源安全新战略基础上构建新型电力系统。构建新型电力系统已有坚实基础。一是中国电力供需矛盾由长期短缺发展为近几年的在综合实力上可以支撑整体供需平衡。二是自2006年中国《可再生能源法》颁布以来,尤其是党的十八大以来,在习近平生态文明思想和能源安全新战略指引下,加快新能源发展和强化能源安全的法规、政策、标准不断完善。特高压技术和工程、电力系统智能化建设、分布式能源发展等不断取得新进展,以光伏、风电为代表的新能源发电成就巨大,以电动汽车充换电、化学电池为代表的新业态以及抽水蓄能、新型物理储能等技术、工程积极推进,煤电机组灵活性改造也为促进新源消纳发挥了巨大作用。三是《电力系统安全稳定导则》和《电力系统技术导则》新修订后颁布实施,为加快新能源建设及解决新能源发展过程中电力系统安全稳定运行提供了新的技术遵循。

基本功能

第一,满足国民经济和社会发展需求。随着我国现代化建设持续推进,经济社会发展对能源需求将显著呈现以电能为主的特征。当前,中国终端能源消费中天然气占比仅7.8%(发达国家占比约25%),电能消费占26%左右(比发达国家平均水平略高)。要使中国能源消费清洁化,大力、持续提高天然气占比并不是最佳选项:一是天然气成本总体太高,二是对外依存度高,三是天然气也是化石能源。因此,在大力发展新能源背景下,提高电能在终端能源消费占比是最佳选择。综合我个人和多个机构预测,我国人均用电量到2060年碳中和时将比2020年的5320千瓦时还要翻一番。在用电结构上人均生活用电量、第三产业用电量比重将会不断提高。尤其是信息传输、软件和信息技术服务、新能源车辆整车制造、太阳能、风能设备制造业、充换电、储能等新业态用电量增长会更快。

第二,满足合理的电力安全需求。人类使用电能初期,电气化的标志之一是电灯,即便当时电能质量不高、停电频繁,但人们可以方便用蜡烛或者油灯替代,并不会对生活造成大的影响。当电能普遍用于公共事业、工业动力时,电能短缺对经济社会的影响显著增加。当终端能源以电能(包括以新能源发电电解制氢)为主时,电能将渗透到经济、社会、文化的各个方面,全面影响到人类的衣食住行及工作、信息沟通、社交、文化等领域,成为像空气一样须臾不可离开的基本物质,其重大电力安全风险将成为国家和人民难以承受之重。因此,电力安全水平随着人民生活水平的提高而进一步提升,同时,电力安全水平与经济承受能力的关系更为密切,满足不同用户的合理电力安全需求也非常重要。

新能源的随机性、不稳定性、间歇性特点是电力供应安全风险的主要根源,在数字化智能化平台之上建立的电力控制及运行系统,被黑客和敌对方攻击的风险也是重大新型电力安全风险,二者叠加更具有破坏性。虽然在理论上,在现有的技术条件下,只要不惜经济代价是可以防范重大风险的(如再备份一个以化石能源为主体的电力系统),但是,不惜经济代价的前提在决策和实施过程中是不成立的。所以,新型电力系统构建要同步深化新型风险研究和防范,重构电力安全理论和防范风险体系。

第三,满足生态环保新要求。在第三代电力系统建设中,中国煤电大气污染物控制已经达到世界领先水平。二氧化硫、氮氧化物、颗粒物三项常规污染物的年排放总量全部加起来不到200万吨,低于美国煤电污染物总排放量(我国煤电发电量是美国2.5倍左右)。从生态环境要求看,电力常规污染物控制已经不是中国污染排放控制的主要任务。且由于煤炭用量逐步减少,从整体上看煤烟型污染物对环境造成的影响会越来越小。

但从局部看,由于燃气轮机发电还要继续较大发展,且主要集中在城市,其排放的氮氧化物对局部环境质量的影响还需密切关注和严格控制。

从宏观上看,新能源发展中会产生由新材料生产、设备制造、设施建设运行、设备退役等新的生态环境问题;同时,与新能源发展相配套的化学电池生产、运行、服役期满后的污染物处置问题也逐步加重。这些都需要在新能源发展中同步做好生态环境管理。

基本机制

新型电力系统的基本要素包括,电源、电网、负荷、储能、战略备用几个部分。与传统的电力系统比,不仅是增加了“储能”和“战略备用”,而且原有的要素也发生了质的变化。新型电力系统运行的基本机制可以简要归类为三个方面,即多元化电源支撑,大电网与分布式微网并举的供需耦合机制,新电力安全风险防范机制。

第一,新能源为主体的多元电源支撑体系。大力、有序发展新能源。这是构建新型电力系统的核心。不论从指导思想上、战略布局上以及重点工程措施上,都是要围绕新能源发展这主题做工作。新能源与其他能源发展的关系犹如中药方中各味药之间的“君臣佐使”的关系,新能源为“君”,其他主要是为“君”发挥作用而提供各种功能,从而构成安全、低碳、经济的电能供应系统。新能源为“君”并不意味着无序盲目发展。电力系统本身就是一个严格按照物理规律运行的人工系统,无序发展不仅给电力系统带安全稳定风险,而且会严重影响到新能源自身快速健康发展。

第二,大电网与分布式微网并举,智能化与市场化支撑的供需耦合机制。随着新能源发电比重逐步提升,电力系统中发、输、变、配、用各要素逐步发生变化,新问题不断出现,应对新问题的措施也不断加强,以解决问题为导向电力系统也逐步改变。

电能的生产、输送及消费方式的重大变化,使得新型电力系统的运行机制与传统“源随荷动”的电力系统相比发生重大变化,传统电力运行控制的渐变性规律向非线性、突变、非典型规律变化。如在能源危机及电力供需矛盾以短缺为主的时代,电力需求侧(“荷”侧)管理手段,可以一定程度减轻电力供应侧(“源”侧)压力,从而达到能源资源的节约配置的目的。在新能源大力发展初、中期,通过市场手段使电力需求方自愿响应电力系统安全稳定运行要求调节或转移负荷,以提高新能源电能利用率。随着新能源渗透率不断提高,电力系统的复杂性越来越大,供需双方不断融合,需求响应机制也发生重大变化,转变为在高度智能化、高度市场化支撑的对源网荷储备进行一体化管理的机制,也可称之为供需耦合机制。

第三,新风险防范机制。在传统的电力系统中,为了防范电力安全风险在相关规定中有明确的电源备用要求,但这些备用电源基本上指的是检修备用、事故备用、负荷备用。备用总容量根据系统可靠分析确定,一般为电力系统最高负荷的25%——30%,这些备用在新型电力系统发展过程中仍将继续存在,但具体要求应根据系统变化进行调整,使之能够满足变化了的日常电力系统运行的要求。

所谓战略备用,是笔者为了解决非传统电力安全问题而提出的。如在传统电力系统中,长时间、大范围的阴雨天对电力系统的“源随荷动”机制并不构成电力供应风险(或者风险很小),但在新能源主体的电力系统中,由于新能源发电与气象要素的必然关联性,如连续的、大面积阴雨天对光伏发电有极其重大影响,主要用于解决新能源发电日周期内的随机性、波动性储能措施,无法应对“灰犀牛”“黑天鹅”类重大电力供应风险。应对重大新型电力安全风险,必须要有“战略备用”发电容量资源,以及配备一定的中、长周期储能设施。

对此,在新型电力系统构建中,要对风险防范进行分级分类,以确定新型电力系统的技术边界、成本边界、责任边界。

一是要对电力用户进行电力风险防范的分类分级,依据分类分级提供相应等级的电力风险防范。从降低全社会成本角度看,对有的电力用户应比现在的安全防范要求更高,但对另一些电力用户则可以降低安全防范等级,甚至可以较长时期(如多天甚至数月)中断电力供应。

二是要研究确定不同主体(各级政府、电力企业、用户)的电力风险防范责任。大电网必须更加强大,但要明确功能,它是解决全局性(区域性)、重大性、节点性、支撑性电力安全的坚强保障,要由中央政府层面来管理,万万不可粗心大意,进一步优化电网大范围能源资源配置的能力。而中等范围、局部的电力安全责任,将更多地由地方政府、分布式微电网承担,将安全风险分级、分散到各个更小的单元。

三是根据安全等级不同,确定风险防范措施及相应的电能价格。在一定意义讲,新型电力系统就是一个分散电力安全风险的系统,使大、中、小电力安全风险能够经济、有效、快速、协调解决,使国民经济和人民生活的影响减少到最低程度。

基本进程

新型电力系统构建必然贯穿于整个碳达峰、碳中和进程。由于新型电力系统构建是与各种要素之间互相协调配套的,不会发生先建一个新型电力系统,然后各要素再归其位的情况。所以,在这个过程中,新型电力系统将逐步由化石能源电源为主导的电力系统,转换为化石能源与新能源在功能主体上各占半壁江山的电力系统,再转换成以新能源主体的新型电力系统。从时间段上看,2035年左右是智能电网为主要特征的新能源与化石能源各占半壁江山的系统,此后电力系统加快向新能源为主体的形态转变,到碳中和阶段,新型电力系统实际上演变成了一个高度智能化的能源互联网系统。

有关新型电力系统的十点思考

一、构建新型电力系统是一个新能源逐步发展为主体能源的动态过程,不同发展阶段要重点解决不同的基本矛盾。

在新能源逐步发展为主体能源中的各个不同阶段,政策设计上要统筹兼顾好发展和减排、整体和局部、短期和中长期的关系,在充分考虑煤电有序转型和气电适度发展需要的同时,积极推动和友好消纳不同分布形态的新能源发展,并与其不同发展阶段的技术特征、成本特性相适应。

构建新型电力系统,持续推动新能源成为主体能源,大致可分为三个阶段:第一阶段,推动新能源发展成为电力装机主体;第二阶段,推动新能源发展成为电量、电力供应主体,新能源不仅是电力供应数量的主体,而且是能够保障新型电力系统安全稳定运行的功能主体与责任主体;第三阶段,推动新能源发展为全社会的产用能主体,新能源利用与工业、建筑、交通等各行各业的产用能方式深度耦合,形成“新能源+”“数字+”“交易+”等产业能源融合的各种新形态,支撑未来社会发展高度电气化、低碳化、数字化、智能化、交互化,高质量实现国家碳中和目标。

构建以新能源为主体的新型电力系统是一个不断动态演化的过程,在不同发展阶段,都要围绕积极推动和友好消纳不同分布形态的新能源发展进行针对性的政策设计。无论是集中开发,亦或分布式利用,还是光伏整县开发等集中规划与分布式利用并存的融合形态,都要根据新能源利用的技术特征与成本特性的变化,不断迭代优化新能源发展模式,并对政策作出相应调整。

二、决定新型电力系统演进方向与进程根本特征的决定性因素,是统筹兼顾社会用能阶段性的承受能力和安全约束条件下的长期经济性。构建新型电力系统,若着眼经济视角,必然表现为是一个能够在不同发展阶段高经济性地解决能源转型成本、新增系统成本和产业低碳零碳用能成本的动态过程。

不同发展阶段的政策设计,要抓住确保长期经济性这一主要矛盾,寻求对能源转型成本、新增系统成本和产业低碳零碳用能成本的高经济性解决方案。

在不同发展阶段,针对构建新型电力系统的政策设计,都要聚焦解决特定发展阶段的主要成本增长难题。

总体上,要从初始阶段的重点解决新能源发电成本,转向综合解决煤电转型成本、新增系统成本与产业低碳零碳用能成本等成本增长难题。

过去10年,得益于产业政策扶持、技术资源聚集以及资本持续投入,新能源发电成本显著降低。

研究表明,2026年前后,中国的光伏、陆上风电的平准化度电成本将低于煤电成本。

但是,新能源接入电网节点时的成本并不是终端用户电能成本。实践表明,新能源电量渗透率超过15%后,系统成本将明显上升。同时,未来的发展必须同步考虑煤电逐步退出与现有煤电机组利用小时大幅下降等能源转型成本,以及碳达峰、碳中和背景下各行各业产业加速升级的成本。各行各业从高碳技术路线切换到低碳、零碳技术路线,需要投入大量的技术创新成本与用能方式转换成本。

比如,就解决新能源高渗透率条件下的新增系统成本而言,未来的政策设计,要坚持政府和市场两手发力。

一方面,要充分考虑能否有效激励新型电力系统通过分层分区,将大系统划分为若干自治小系统,利用高精度预测技术、灵活市场机制等方式实现局部自平衡,减少大系统需要的平衡功率,从而降低增量成本投入。

另一方面,要充分考虑能源电力与产业系统的高度耦合,激励推动系统平衡手段从利用抽水蓄能、电化学储能等电力灵活性资源向储冷储热、电热协同、电氢耦合等综合能源跨网互济、多能互补方向发展,以电为载体,以数字化为支撑,以高度发达的市场交易为手段,最大限度利用广泛分布在工业、建筑、交通等领域的灵活性资源,低成本解决未来电力系统的平衡难题,支撑经济社会的电气化、低碳化、数字化、智能化转型。

三、构建以新能源为主体的新型电力系统面临着全新的物理系统安全挑战。确保物理系统安全韧性是影响新型电力系统的演进进程与成本特征的重要决定因素。

不同发展阶段的政策设计,要主动适应电力系统不断演进的物理特性变化与新的安全规律约束,目的就是要建设一个具有强系统安全韧性,能够应对极端天气、灾害、各种局部袭击和数字化网络攻击挑战的能源电力物理系统。

确保物理系统安全一直是电力系统发展的底线和首要责任。与传统电力系统相比,确保以新能源为主体的新型电力系统物理安全韧性的内涵和内容都在出现方向性的变化。

现有研究表明,预计到2060年,风电光伏装机占比将超过85%,发电量占比近70%。新能源发电的随机性、波动性、间歇性引发的电力供应安全稳定问题全面升级,需要同步深化新型风险研究和防范,重构电力安全理论和防范风险体系。

比如,新能源出力受天气因素影响明显,随着新能源渗透率的不断攀升,即便是现在看来习以为常的气候现象(如南方的梅雨季),未来也将导致电网出现较大功率缺额的风险,更不必说极端天气、灾害、局部袭击带来的风险。同时,在数字化、智能化平台之上建立的电力控制及运行系统,被黑客和敌对方攻击的风险也是重大新型电力安全风险,二者叠加更具有破坏性。

四、构建以新能源为主体的新型电力系统面临着全新的国家经济安全挑战。

不同发展阶段的政策设计,要立足国家经济安全的高度,坚持系统观念,坚持以国内大循环为主体、国内国际双循环相互促进,坚持高水平的科技自立自强,统筹考虑不同发展阶段的资源安全、科技安全、产业安全、数据安全。

资源安全方面,一方面要看到构建以新能源为主体的新型电力系统有助于国家能源安全新战略的落实,降低油气行业的对外依存度(目前我国原油对外依存度超过70%,天然气对外依存度超过40%),有利于增强我国能源资源的供应韧性;另一方面也要看到新能源大规模发展所带来的矿物资源供应挑战。

研究表明,清洁能源技术的部署依赖于充足的关键矿物供应,如锂、钴、铜、镍等关键矿物是制造各种清洁能源设备的基础。据IEC(国际电工委员会)的有关研究,一辆普通的电动汽车对矿物的需求量是普通汽车的6倍;建造陆上风力发电厂所需要的矿物是同等容量燃气电厂的9倍。关键矿物的供应短缺和市场价格波动,将严重影响新能源的大规模发展。

目前我国铜、锂、钴、镍、锰等原材料对外依存度高达70%。一方面,与国际相比,我国新能源产业发展有高国产化率的巨大优势,以光伏产业为例,国内企业在上中游产业均在全球占据龙头位置;另一方面,我国在关键装备、关键技术方面还存在着不小差距,如风电大兆瓦级主轴承,IGBT, CCUS、氢能利用、气候预测、灵活性资源、数字化等核心装备技术都需要高水平的科技自立自强。

与此同时,数据作为新型生产要素,在构建新型电力系统中将发挥牵引力与推动力的双轮驱动作用。一方面,新型电力系统可以实现物理系统与数字化技术的深度融合,有效防范信息网络攻击所产生的安全风险;另一方面,确保能源电力数据、社会生产数据、经济数据等数据安全与数据的高质量分析应用,将会日益成为影响国家经济安全和提升国家竞争力的重大发展因素。

五、新型电力系统将日益演变为一个主要由技术、数据、算力、算法驱动的能源流、电力流、稀缺性灵活性资源流、信息流、碳流、资金流高度耦合和高效运行的能源电力资源配置系统。

不同发展阶段的政策设计,要围绕新型电力系统运行要素的巨大变化,聚焦多流的相互作用与高度耦合,促进能源电力资源优化配置,服务能源电力经济与产业经济的高质量发展,推动国家碳达峰、碳中和进程。

新型电力系统是数字化技术与物理系统深度耦合的系统,以技术+数据+算法+算力为驱动力,以现代能源网络体系、信息支撑体系、国家碳交易体系和能源电力市场为载体,赋能能源行业全要素优化配置,实现能源流、电力流、碳流、稀缺性灵活性资源流、信息流、资金流的高度耦合和高效运行,推动能源电力经济与产业经济的高质量发展。

因此未来的政策设计,一方面,要高度重视培育技术、数据、算力、算法等新型驱动要素,加快发展“大云物移智链”等新一代数字技术,发挥数据的新型关键生产要素作用,依托强大的算力和算法,通过海量信息数据分析和高性能计算技术,打通源网荷储各个环节信息,与技术、知识等其他生产要素有效融合,全面提升能源电力系统的运行效率,服务产业能源融合发展的全新生。

另一方面,要全力推动包括能源流、电力流、碳流、稀缺性灵活性资源流、信息流、资金流在内的多流高度耦合。在技术驱动赋能的基础上,推动构建新型电力系统以数字电网为枢纽,以数据流和信息流的有序流动,将电力用户、电网企业、发电企业、供应商等在内的设备、人和物连接起来,同时与其他能源系统有机融合,打通电力流和能源流。

柔性、平衡的电力系统使高比例新能源特别是风能、太阳能和智能电网以及各种储能等灵活性资源相互集成。随着区块链等数字技术和数据要素在碳市场交易中的推广应用,碳市场、电力市场协同发展,承载着碳计量与交易信息的碳流汇入到能源流、电力流,通过去中心化的新机制、新模式与新业态,打通系统中各节点、各主体间的服务流、信息流、碳流、资金流,实现能源电力与社会资源的优化配置。

六、新型电力系统将日益演变为一个多元计量无处不在,多元交易无处不在,多元创新无处不在,多元力量全域泛在,促使各种社会资源,特别是各方闲置资源能够得到最广泛调动和优化的配置。

不同发展阶段的政策设计,要围绕新型电力系统运行特征的巨大变化,着眼实现社会资源特别是闲置资源得到广泛调动和优化配置。

新型电力系统是能源-信息-社会深度耦合的系统,连接着能源主体、用户主体、产业主体和政策主体,是实现能源与用户高效互动,能源与产业协调升级、能源与政策高度匹配的重要枢纽。构建新型电力系统的核心目标是为了实现高投入产出比,旨在以更高效率的方式广泛调用全社会的产业生态资源,以更经济的方式为经济社会发展和国家碳达峰、碳中和目标提供高质量的能源电力保障。

不同发展阶段的政策设计,要适应其核心运行特征的巨大变化。一要适应多元计量无处不在的发展要求。随着新型电力系统对数据的及时性、真实性、广域性和互联性要求不断提高,传感基础设施将作为新型电力系统中信息采集和边缘处理的核心支撑底座,对大、中、小、微型源、网、荷、储多端的传感和计量无处不在。

二要适应多元交易无处不在的发展要求。随着生态文明、数字文明和能源革命的相融并进,新型电力系统的构建要有利于将能源活动、生产活动和生活活动,并将碳足迹、电足迹等全部纳入交易体系中,基于电力+算力+算法挖掘数据价值,建立可测量、可报告、可核定的碳排放信息体系,推动形态各异的交易实时化、常态化、多样化和去中心化发展,促进电力交易和碳交易模式的不断迭代升级,实现各种社会资源的优化配置。

三要适应多元创新无处不在的发展要求。大力鼓励技术创新、模式创新、机制创新和管理创新等多元创新发展,创新能源产品,推动数字能源发展,形成新技术、新产业、新业态、新模式。

四要适应多元力量全域泛在的发展要求。推动政府和社会各方以更便捷、更经济和更低碳的方式参与能源电力的生产交易活动,系统运行动力由“主要依靠大引擎拉动”逐步变成“更多依靠引擎集群合力推动”,全域泛在合力促进,构建一个全民参与、资源得到充分利用的新生态,打造社会资源优化配置的新格局。

七、新型电力系统会逐步发展成为一个融合能源基础设施、数字基础设施、计量基础设施、交易基础设施、安全基础设施、应急基础设施,以及制度基础设施的国家综合基础设施系统。

不同发展阶段的政策设计,要立足创新建设国家新型基础设施,聚焦融合创新与综合建设,构建以新能源为主体的新型电力系统。

新型电力系统作为高度融合型、创新型的国家综合基础设施系统,包含了能源基础设施、数字基础设施、计量基础设施、交易基础设施、安全基础设施、应急基础设施,以及背后隐含的制度基础设施等,将发展成为国家数字转型、智能升级、融合创新、协同发展的重要基础设施支撑单元。

不同发展阶段的政策设计,都要坚持系统观念,推动综合发展、融合创新,符合建设国家融合基础设施和综合基础设施的客观规律。

一是要有利于推动能源基础设施的融合。传统能源基础设施之间由于体制机制、管理模式、技术等原因存在明显割裂,随着能源技术与信息数字技术的深度融合,多种能源基础设施将突破物理形态上的壁垒,通过数据的自由流动实现多种能源互济互补和高效利用。

二是要有利于推动数字基础设施的融合。要积极推动通信网络基础设施、新型技术基础设施、算力基础设施之间的融合,促使5G技术、大数据中心、云计算等数字基础设施加速成为能源数据信息传输、存储、计算、处理的一体化载体,服务构建数据驱动的新型电力系统。

三是要有利于推动计量基础设施和交易基础设施的融合。多元计量无处不在和多元交易无处不在是新型电力系统建设的重要特征。要积极推动大、中、小、微型源、网、荷、储多端传感和计量,加快建设多元化的交易基础设施,支撑形式多样的交易场景和交易市场的融合。

四是要有利于推动安全基础设施和应急基础设施的融合。安全的不确定风险在新型电力系统中体现地更加明显,同时产业链各环节的安全应急能力也将呈现为基础设施建设中的“木桶效应”。为保证网络安全、数据安全、技术安全、系统安全,应对各种紧密情况,需要建立起能够保障各环节之间的协同联动,具备提前预防、快速感知、快速响应、快速处置和快速恢复等功能的融合型安全基础设施和应急基础设施。

五是要有利于推动制度基础设施的融合。新型电力系统的建设不仅需要技术上的创新应用,新交易、新业态、新模式也需要配套制度作为基础保障。因此,新型电力系统的建设绝不仅是能源电力行业的范畴,而是立足国家新型基础设施全局。

八、新型电力系统会逐步发展成为一个能够与各行业由高碳技术路线转向低碳、零碳技术路线相适应、始终有助于各行业实现产业跨越式升级的产业能源综合协同系统。

不同发展阶段的政策设计,要立足构建能源产业新型协同关系,聚焦服务国家产业加速升级和经济高质量发展,构建以新能源为主体的新型电力系统。

国家碳达峰、碳中和战略背景下,各行业技术和产业的跨越式升级,必然体现在用能效率提升、用能结构调整以及低碳清洁发展方式上。未来我国产业发展必然走向高度电气化、低碳化、数字化、智能化的道路。构建新型电力系统天然具有与行业技术进步、产业升级协同发展的特性。

因此,不同发展阶段的政策设计,要充分认识新型电力系统所具有的能源要素属性和能源产业属性,积极推动构建产业能源新型协同关系,服务国家产业升级和经济高质量发展。

各行业的技术升级和低碳、零碳转型,需要清洁高效、智慧互动、开放共享的能源系统相支撑。要充分发挥能源要素功能,着眼打通产业能源壁垒,加强产业能源协同,匹配各行业低碳、零碳技术发展需求,实现发输配用各领域、源网荷储各环节、电力与其他能源系统之间、能源系统与其他产业之间的协调联动,不断贯通国民经济循环的各个环节,提高各行业的社会资源配置效率。

九、新型电力系统会发展成为一个能够持续创造新技术、新装备、新业态、新模式、新产业,从而不断形成新经济的新社会价值创造系统。

不同发展阶段的政策设计,要立足积极构建新型电力系统的产业孵化功能,高质量培育新产业、新经济,为中国经济高质量发展创造更多社会价值。

新型电力系统是能源系统与社会系统的协同发展、交互发展的载体,在国家碳达峰、碳中和目标落地以及高度电气化、数字化、智能化的催化下,将诞生高质量的新社会价值创造系统。

不同发展阶段的政策设计,一要有利于装备、技术的创新。推动我国加速突破新能源发电、高韧性电网、高效率高安全大容量储能、氢能及燃料电池、高效率光伏发电材料、新型绝缘材料、超导材料、宽禁带电力电子器件等一批关键技术,重点攻关CCUS、高效率低成本新能源发电、大规模海上风电、虚拟电厂、源网荷储协调运行、主动需求响应、电氢技术、综合能源系统、数字化技术、市场交易技术、碳技术等新技术、新装备,畅通能源经济在生产、流动、分配和消费等各环节的发展堵点,加快低碳技术示范、应用和推广,有助于能源电力行业清洁低碳发展和产业跨越升级加快储能技术与数字孪生、人工智能技术融合,中国超大规模的市场优势和资源优势可以为新技术的应用、推广、迭代、创新提供更加有利的条件。

二要有利于持续催生创造新模式、新业态。分布式与集中式并举成为未来能源供需的典型模式,各类风光水火电源的互动模式,电源与电网的互动方式,大电网与配电网、微网的互动模式都将实现“量变”到“质变”的突破,各类V2G、V2H等具备双向互动功能的电动汽车上路,将更大范围更高效率实现灵活性资源的建设、聚合与应用。积极推动现有电力系统以电力供应+可靠性为目标函数的发展模式加速向多市场主体互动、生态化共存的共赢模式转变。新型电力系统在规划建设、运行维护、资源互济、多能互补等方面将重塑能源电力的产业链供应链格局,实现新能源发电与用户直签、园区社区微网运营、节能创新型产业集群、能源数字化产业的规模化发展。

三要有利于持续高质量培育新产业、新经济。充分认识构建新型电力系统的产业孵化属性和数字化经济属性,持续创造新产业、新经济。随着新型电力系统的数字化属性日渐加深,将逐步形成随时随地利用资源、跨时间空间调配资源、容纳海量市场主体创造价值的能源数字经济新形态,相对于传统经济形态,能源数字经济将成为迸发出更多数字经济、网络经济、平台经济特征的能源新经济业态,为我国经济社会高质量发展注入能源与数字双引擎。

十、新型电力系统必然会发展成为一个具有显著中国特色,能够灵活适应国家碳达峰、碳中和的不同发展阶段需要,持续满足生态文明建设、共同富裕和国家能源安全新战略要求的新时代中国电力系统。

不同发展阶段的政策设计,要立足中国国情和国家重大战略选择,符合中国经济社会高质量发展的内生需要,坚持走中国特色新型电力系统构建之路。

构建以新能源为主体的新型电力系统,是党中央立足新发展阶段、贯彻新发展理念、构建新发展格局,在加快推进生态文明建设和人类命运共同体建设、深入贯彻落实国家能源安全新战略的背景下,提出的新思想、新论断,具有鲜明的中国特色。

不同发展阶段的政策设计,都要坚持走具有中国特色的新型电力系统构建之路。一要坚持符合我国国情。要充分考虑我国的发展阶段,统筹兼顾产业发展进程、技术进步进程、市场培育进程和能源结构调整节奏;要充分考虑国际竞争格局;要符合我国源荷分布、能源禀赋与体制机制现实。

二要满足我国经济社会高质量发展的内生需要。能够积极推动我国企业抢占产业升级和能源转型发展的制高点,争取全球产业竞争的主动权;能够积极推动高水平的科技自立自强;能够积极推动实现经济社会环境的创新协调可持续发展。

三要适应国家重大战略发展道路选择。构建新型电力系统与我国生态文明建设、共同富裕、国家能源安全新战略、创新驱动发展等重大战略息息相关,既是这些重大战略的有机组成部分,也要按照国家持续出台的重大战略部署不断迭代优化路径与策略。

文章来源: 中国能源报, 中国电业

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来自:电力大力士
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