新型電力系統(tǒng)的構(gòu)建不是一蹴而就的事，必須經(jīng)歷一個(gè)漸變的過程，電網(wǎng)企業(yè)要盡快啟動(dòng)戰(zhàn)略性的規(guī)劃和專題研究，使新型電力系統(tǒng)的構(gòu)建在戰(zhàn)略的前提下漸變。電網(wǎng)要主動(dòng)適應(yīng)這種大規(guī)模新型能源的接入。”
——中電聯(lián)電力發(fā)展研究院專家 常浩
2021年6月8-9日，“第二屆智能配電網(wǎng)建設(shè)研討會(huì)”在江蘇省南京市舉辦，主題為“數(shù)字化轉(zhuǎn)型·建綠色配電網(wǎng)”。中電聯(lián)電力發(fā)展研究院專家常浩先生在會(huì)上發(fā)表題目為《構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)的幾點(diǎn)思考》的主題演講，相關(guān)內(nèi)容摘錄如下，以饗讀者。
常浩：各位來(lái)賓，女士們，先生們，大家早上好！很高興在這里和大家交流以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)的構(gòu)建。
習(xí)近平總書記在75屆聯(lián)大提出了我們國(guó)家的“雙碳”目標(biāo)，即：2030年我們國(guó)家要達(dá)到碳達(dá)峰，2060年要實(shí)現(xiàn)碳中和。對(duì)于我國(guó)以化石能源為主的國(guó)家提出這個(gè)要求，確實(shí)彰顯了我們國(guó)家是一個(gè)負(fù)責(zé)任的大國(guó)。
回顧“雙碳”目標(biāo)，世界共同行動(dòng)的歷史，兩個(gè)重要的會(huì)議，一個(gè)是京都議定書，全球應(yīng)對(duì)氣侯變化的一個(gè)總體框架，人類已經(jīng)意識(shí)到了全球氣候?qū)φ麄€(gè)人類帶來(lái)的災(zāi)難性的后果。自工業(yè)革命以來(lái)，18世紀(jì)蒸汽機(jī)的出現(xiàn)，碳排放的量是劇增，那個(gè)時(shí)候主要以化石能源為主，排放大量的二氧化碳。有統(tǒng)計(jì)，工業(yè)革命以來(lái)到2019年，我們?nèi)虻亩趸嫉臐舛容^工業(yè)革命前已經(jīng)升高了66%，升高了很多，氣侯產(chǎn)生了溫室效應(yīng)，海平面上升。如果讓這種情況繼續(xù)下去，整個(gè)人類都將面臨著災(zāi)難，海平面上升，動(dòng)植物的滅亡，這是生態(tài)的災(zāi)難。
整個(gè)世界意識(shí)到了嚴(yán)重性，所以有一個(gè)應(yīng)對(duì)全球氣候變化的協(xié)議，我們簡(jiǎn)稱京都議定書，各國(guó)應(yīng)對(duì)氣候變化總體框架。
2015年《巴黎協(xié)議》，對(duì)全球的2020年以后全球怎么應(yīng)對(duì)氣侯變化？應(yīng)對(duì)溫度的上升，有一個(gè)統(tǒng)一的行動(dòng)綱要。按照《巴黎協(xié)議》，要盡早達(dá)到碳達(dá)峰，并在本世紀(jì)下半葉要實(shí)現(xiàn)碳中和，全球都要遵守履行。習(xí)總書記在75屆聯(lián)大也提出了我們國(guó)家的路線圖，2030年碳達(dá)峰，2060年碳中和。
歐盟在90年代已經(jīng)碳達(dá)峰，美國(guó)是2007年碳達(dá)峰，歐盟和美國(guó)現(xiàn)在都提出2050年實(shí)現(xiàn)碳中和。發(fā)達(dá)國(guó)家他們從碳達(dá)峰到碳中和用了50年到60年的時(shí)間，我們國(guó)家只有30年的窗口期，2030年到2060年也就是30年的窗口期，這個(gè)形勢(shì)是很嚴(yán)峻的，特別是像我們以化石能源為主的國(guó)家，要在這么短的時(shí)間內(nèi)走過歐美已經(jīng)走過的路，時(shí)間是很緊迫的。我國(guó)提出了我們的行動(dòng)路線圖，充分彰顯了我們作為大國(guó)的責(zé)任與擔(dān)當(dāng)。
為了進(jìn)一步落實(shí)這些承諾，今年三月，習(xí)總書記主持的中央第九次財(cái)經(jīng)會(huì)議提出：十四五是碳達(dá)峰的關(guān)鍵期，窗口期，要重點(diǎn)做好構(gòu)建清潔低碳安全高效的能源體系，控制化石能源的總量，著力提高利用效率，實(shí)施可再生能源的替代行動(dòng)，深化體制改革，構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)。今后五年，我國(guó)能源電力領(lǐng)域要緊緊抓住碳達(dá)峰的關(guān)鍵期和窗口期，緊緊圍繞著2030年碳達(dá)峰的要求開展工作，突破口就是以構(gòu)建新能源為主體的新型電力系統(tǒng)。這里也給了我們很多的發(fā)展空間。
大家知道，全球經(jīng)歷了兩次工業(yè)革命，第一次是十八世紀(jì)的蒸汽機(jī)，第二次工業(yè)革命是十九世紀(jì)中葉，電的出現(xiàn)，電在工業(yè)革命中扮演了非常重要的角色。兩次工業(yè)革命主要的能源消耗是燒煤。這次提出了以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)的構(gòu)建，我的理解，可能就是第三次工業(yè)革命的前夜。也有人說第三次工業(yè)革命是信息、計(jì)算機(jī)，但是從長(zhǎng)期的過程來(lái)看，計(jì)算機(jī)、信息畢竟是弱電，還不是以一次能源消耗為特征的革命。我講的第三次工業(yè)革命對(duì)傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)提出了挑戰(zhàn)，提出了新的要求。現(xiàn)在大量的新能源建了以后，對(duì)傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。
圍繞著構(gòu)建新型電力系統(tǒng)，怎樣構(gòu)建？這里我有幾點(diǎn)思考，供大家參考。
我們的電力系統(tǒng)有發(fā)電方、用戶方、電網(wǎng)方共同參與，共同組建形成的電力系統(tǒng)。我從各方參與的角度來(lái)看新型電力系統(tǒng)應(yīng)該如何構(gòu)建，才能使得大家在新型電力系統(tǒng)各自負(fù)起自己的責(zé)任，共同維護(hù)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定低碳高效運(yùn)行。
首先，從發(fā)電側(cè)方面來(lái)看，今后的電源肯定是以新能源為主體，現(xiàn)在新能源還沒有一個(gè)確切的定義，我的理解，新能源就是相對(duì)于于傳統(tǒng)的能源而言的能源。傳統(tǒng)的能源就是煤電、火電、水電、核電，這個(gè)都是現(xiàn)在的電力系統(tǒng)里面有的，屬于傳統(tǒng)的一次能源。新能源的主體是風(fēng)電、光伏，包括后面可能還有的氫能。今后的化石能源將逐步淡出電力系統(tǒng)，煤電的容量會(huì)不斷的下降，因?yàn)槊弘娨糯罅康亩趸迹?060年要零排放，大的目標(biāo)在這里，煤電今后會(huì)不斷的萎縮。
從嚴(yán)控煤到去煤到零煤，這是一個(gè)比較長(zhǎng)的過程，特別是現(xiàn)在碳捕捉技術(shù)還不成熟，碳捕捉技術(shù)會(huì)有大的發(fā)展，今后的生態(tài)就是大中小容量并存，有的是集中開發(fā)，有的是分散開發(fā)，集中式和分布式的布局也并存，網(wǎng)內(nèi)網(wǎng)外的電源并存，電源的智能化、多能源的價(jià)值要彰顯。
2020年，我們國(guó)家的電力系統(tǒng)的裝機(jī)總量是22億千瓦，這里火電的裝機(jī)有12.5億千瓦，主要是煤電，占了22億千瓦裝機(jī)的57%，有大量的二氧化碳排放，風(fēng)電、太陽(yáng)能總共的裝機(jī)是5.3億千瓦，占電力系統(tǒng)整個(gè)裝機(jī)的24%，水電的裝機(jī)容量大概是3.7億千瓦，占17%，還有5000萬(wàn)的核電，這就是22億千瓦裝機(jī)的構(gòu)成。
到2030年要碳達(dá)峰，前面已經(jīng)說了京都議定書、巴黎協(xié)議，對(duì)發(fā)達(dá)國(guó)家有一個(gè)碳達(dá)峰、碳中和的時(shí)間進(jìn)度表，對(duì)發(fā)展中國(guó)家也有一個(gè)時(shí)間進(jìn)度表，我們國(guó)家的進(jìn)度表習(xí)總書記已經(jīng)表態(tài)了，2030年碳達(dá)峰，還有30年的時(shí)間達(dá)峰，火電可能還會(huì)增加一點(diǎn)，但是增加的量非常有限，電源主要的增加要靠新能源?，F(xiàn)在經(jīng)濟(jì)要發(fā)展，負(fù)荷水平不斷的增長(zhǎng)，今后滿足增長(zhǎng)的主體是新能源。按照4～6%的增長(zhǎng)速度，增量是一個(gè)非常巨大數(shù)字，因?yàn)槲覀兊幕鶖?shù)大。22億千瓦的裝機(jī)基數(shù)，5%的增長(zhǎng)速度，每年需新增裝機(jī)超過1億千瓦，才能滿足負(fù)荷增長(zhǎng)的需要。
到2030年，新能源的總的裝機(jī)要達(dá)到16億千瓦，其中新增的量要達(dá)到10億千瓦及以上，新增裝機(jī)主要靠新能源。新能源有它的不確定性，系統(tǒng)還要有一定的穩(wěn)定的電源，來(lái)保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定的運(yùn)行。電有它的特點(diǎn)，即發(fā)即用，發(fā)電和負(fù)荷要實(shí)時(shí)平衡均。因此，要有一定的電源支撐系統(tǒng)的運(yùn)行，可能還會(huì)裝一些氣電，裝一些靈活的交流電源，比如煤電的改造，煤可以變成油來(lái)燒，這樣就可以少排碳。
可預(yù)計(jì)到2030年能源消費(fèi)的總量是59億噸標(biāo)煤，到2030年按照GDP 4～6%的增長(zhǎng)率，能源總的銷量大概是59億噸標(biāo)煤，其中風(fēng)電可以占到25%，太陽(yáng)能占到10%，核電占到3%，水電12%，煤電31%，這大概就是2030年的狀況。這個(gè)時(shí)候還有一定數(shù)量的煤電，2030年以后它要禁排放，那個(gè)時(shí)候碳中和的技術(shù)就要上來(lái)，碳捕捉，它排出來(lái)的二氧化碳要想辦法把它捕捉到，想辦法把它封存。就像火電廠的除塵、除硫，這些技術(shù)都已經(jīng)成熟了。二氧化碳的捕捉技術(shù)還需要進(jìn)一步的研發(fā)。
目前我國(guó)的風(fēng)電、太陽(yáng)能的發(fā)電仍然是一種粗放式的發(fā)展，低電壓的穿越能力方面都比較脆弱，特別是風(fēng)電，電壓低了它自己就跑了，現(xiàn)在高電壓也有這個(gè)問題，電壓高了它也是自保，未來(lái)風(fēng)電和太陽(yáng)能發(fā)電能力的標(biāo)準(zhǔn)要提高，風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電的變流器要具備自主支撐運(yùn)行的能力，電壓低了以后它不跑，可以支撐，對(duì)系統(tǒng)就是很大的幫助，如果大家都跑了，這個(gè)系統(tǒng)也就垮了。新能源要具備自己支撐的能力，這就需要國(guó)家提高對(duì)風(fēng)電和太陽(yáng)能發(fā)電企業(yè)的各項(xiàng)要求，希望國(guó)家能出臺(tái)相關(guān)的政策，來(lái)緩解未來(lái)電網(wǎng)的壓力。
第二，對(duì)用戶側(cè)的要求。用戶側(cè)要積極的參與，目的就是消納新能源。許多現(xiàn)在示范項(xiàng)目將來(lái)都會(huì)變成現(xiàn)實(shí)，現(xiàn)在很多的示范項(xiàng)目形成新型電力系統(tǒng)有機(jī)的組成部分，比如隨著新能源汽車越來(lái)越多，大規(guī)模新能源汽車充放電設(shè)施參與供需互動(dòng)，以及地區(qū)性的調(diào)峰調(diào)頻就有可能實(shí)現(xiàn)。電動(dòng)汽車不僅僅是一個(gè)消費(fèi)用戶，它有可能還是一個(gè)發(fā)電方。
在用戶側(cè)還要打通電和其他能源的協(xié)同，比如車聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)讓電和交通領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了協(xié)同，將來(lái)的峰谷電價(jià)可能會(huì)差別非常大，新能源的隨機(jī)性，波動(dòng)性，使得峰谷電價(jià)相差很大，現(xiàn)在國(guó)家基本上沒有出臺(tái)峰谷電價(jià)，階梯電價(jià)在很多省份已經(jīng)實(shí)施了，將來(lái)的峰谷電價(jià)的差別會(huì)很大，通過一些手段，家庭可以采用多種措施，多用谷電，電比較多的時(shí)候鼓勵(lì)大家多用電，在工業(yè)園區(qū)，晚上可以利用低谷的電制熱制冷儲(chǔ)存起來(lái)，白天用，有利于新能源的消納。
用戶側(cè)還要解決供需互動(dòng)，互動(dòng)以后在電便宜的時(shí)候用，電多的時(shí)候用，緊張的時(shí)候就不用或者少用，還要實(shí)現(xiàn)多能協(xié)同。電力營(yíng)商環(huán)境全面優(yōu)化，用戶要有知情權(quán)參與權(quán)，選擇權(quán)等權(quán)益得到充分保障，實(shí)現(xiàn)用電即發(fā)電，綠色低碳用電成為新風(fēng)尚。
第三，對(duì)電網(wǎng)企業(yè)的基本要求。電網(wǎng)在這里面扮演了非常重要的角色，從發(fā)電側(cè)的發(fā)展來(lái)看，60%以上的發(fā)電量為風(fēng)電和太陽(yáng)能發(fā)電，10%以上為核電，10%以上為水電，還要有10%以上的燃?xì)猓@大概就是2030年電力系統(tǒng)中電源的構(gòu)成，電網(wǎng)必須要考慮這個(gè)事。還要考慮一定容量的具備碳撲捉的煤電調(diào)峰機(jī)組。在沒有出現(xiàn)特別大變革性技術(shù)的前提下，未來(lái)這個(gè)發(fā)電結(jié)構(gòu)將是可預(yù)測(cè)的形式。
在這種情況下，電網(wǎng)企業(yè)必須解放思想，主動(dòng)變革。目前，我國(guó)的電網(wǎng)由幾個(gè)特大型的同步電網(wǎng)構(gòu)成。將來(lái)，我們的電網(wǎng)一定要柔性化，實(shí)行風(fēng)電光伏基地和負(fù)荷中心的柔性互聯(lián)。
比如一個(gè)區(qū)域有大規(guī)模的風(fēng)電，在幾十或幾百公里外有大量的光伏，中間要實(shí)現(xiàn)時(shí)空互補(bǔ)，要充分發(fā)揮柔性電網(wǎng)的間接儲(chǔ)能作用。因此，電網(wǎng)的柔性互聯(lián)互通是波動(dòng)性新能源實(shí)現(xiàn)相對(duì)平穩(wěn)的重要手段。以柔性直流為代表的新型輸電技術(shù)，具備上千公里的新能源電力輸送能力。將來(lái)，在以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)中，必然會(huì)有以柔性直流為主導(dǎo)的先進(jìn)輸電技術(shù)的大量應(yīng)用?，F(xiàn)在柔直技術(shù)已慢慢趨于成熟，價(jià)格在不停的下降，今后具備應(yīng)付新能源大量接入的要求。將來(lái)的電網(wǎng)形態(tài)應(yīng)該是以柔性輸電占據(jù)重要位置的新一代電網(wǎng)。
電網(wǎng)的電壓穩(wěn)定、頻率穩(wěn)定和功角穩(wěn)定是一個(gè)大問題?？梢栽O(shè)想，將來(lái)的電網(wǎng)可以分區(qū)網(wǎng)格化。比如像背靠背柔性直流技術(shù)的應(yīng)用，既能實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，又能縮小同步電網(wǎng)的范圍。
新型電力系統(tǒng)的構(gòu)建不是一蹴而就的事，必須經(jīng)歷一個(gè)漸變的過程，電網(wǎng)企業(yè)要盡快啟動(dòng)戰(zhàn)略性的規(guī)劃和專題研究，使新型電力系統(tǒng)的構(gòu)建在戰(zhàn)略的前提下漸變。電網(wǎng)要主動(dòng)適應(yīng)這種大規(guī)模新型能源的接入。
新型電力系統(tǒng)的構(gòu)建路徑，必須以戰(zhàn)略引領(lǐng)，分步實(shí)施，制定好規(guī)劃，盡快實(shí)現(xiàn)柔性化、電力電子化，且保證可控、安全。在構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的過程中，許多新型電力設(shè)備會(huì)出現(xiàn)，新型區(qū)域型的直流嵌入交流網(wǎng)絡(luò)、交流網(wǎng)絡(luò)嵌入直流網(wǎng)絡(luò)、直流交流混聯(lián)的保護(hù)技術(shù)和設(shè)備等等，都要去研究。
第四，需分步實(shí)施。
新型電力系統(tǒng)的構(gòu)建，需要分步實(shí)施，分階段進(jìn)行。我們國(guó)家的發(fā)電裝機(jī)容量巨大，而且化石能源的裝機(jī)容量現(xiàn)在還占主導(dǎo)，也要慢慢的把它替換下來(lái)，它有一個(gè)過程。況且現(xiàn)在電化學(xué)儲(chǔ)能的原料還有一定的欠缺，加上技術(shù)尚不太成熟，全面采用化學(xué)儲(chǔ)能作為調(diào)峰電源的時(shí)機(jī)還未到來(lái)，還有很多的問題要去研究，去解決。而在儲(chǔ)能作為大規(guī)模靈活電源之前，儲(chǔ)能還不能承擔(dān)這個(gè)重任的時(shí)候，我們還必須依靠天然氣發(fā)電或者經(jīng)過靈活性改造的煤電作為靈活電源。煤電的靈活改造，煤變油的技術(shù)也很成熟了，現(xiàn)在只是價(jià)格的問題。
到2030年，我國(guó)的非化石能源一次消費(fèi)比重將達(dá)到25%，這個(gè)25%是電量的概念，2030年非化石能源的銷量要達(dá)到25%在儲(chǔ)能沒有大規(guī)模發(fā)展的前提下，如果2030年我國(guó)的靈活電源占比能達(dá)到14%，電力系統(tǒng)可以支持非化石能源一次消費(fèi)比重25%的目標(biāo)。
如果多種類型的大規(guī)模儲(chǔ)能和氫能等技術(shù)發(fā)展迅速，并用作靈活電源，可以在一定程度上抵消規(guī)?；烊粴獍l(fā)電。當(dāng)然，屆時(shí)要充分研究規(guī)?；瘍?chǔ)能和氫能全壽命周期成本。還有一種可能就是電力系統(tǒng)還有一定比例的靈活調(diào)峰火電和天然氣，并輔助CCUS（碳捕捉、利用與封存）技術(shù)，滿足碳中和的要求。
最后，以新能源為主體的六類關(guān)鍵技術(shù)：1）高效低成本新能源發(fā)電技術(shù)；2）高可靠性低損耗新型電力電子元器件和系統(tǒng)集成技術(shù)；3）新型電力系統(tǒng)模式結(jié)構(gòu)及其分析控制保護(hù)技術(shù)；4）安全高效低成本長(zhǎng)壽命新型儲(chǔ)能技術(shù)；5）氫能生產(chǎn)儲(chǔ)運(yùn)轉(zhuǎn)化和應(yīng)用技術(shù)；6）數(shù)字化、人工智能和能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。如果不解決上述關(guān)鍵技術(shù)，新型電力系統(tǒng)構(gòu)建就是一句空話。
謝謝大家。
