中國儲能網訊：新型電力系統(tǒng)的構建是一個演化過程。從概念提出，開始構建，再到全面建成，實現(xiàn)碳達峰、碳中和目標，不同階段有其不同的主要矛盾和關鍵要素。較長期存在的主要矛盾是如何破解經濟—安全—環(huán)境這一“矛盾三角形”，也就是如何在三者相互制約下實現(xiàn)能源電力的協(xié)調發(fā)展。
在碳達峰、碳中和目標下，構建新型電力系統(tǒng)是極具前瞻性、開創(chuàng)性的戰(zhàn)略挑戰(zhàn)和系統(tǒng)工程。實現(xiàn)這一目標對現(xiàn)存電力系統(tǒng)運行安全、管理機制和電力市場機制等方面提出了哪些挑戰(zhàn)？新型電力系統(tǒng)構建又會使我國傳統(tǒng)電力系統(tǒng)發(fā)生哪些大的變革？8月16日，帶著上述問題，本報記者采訪了中國工程院院士、中國電力科學研究院名譽院長郭劍波。
■■■從全局視角看新型電力系統(tǒng)
中國能源報：您認為什么是新型電力系統(tǒng)？
郭劍波：自從新型電力系統(tǒng)概念提出以后，社會各界的反響是積極的。各行業(yè)、企業(yè)、學者都對新型電力系統(tǒng)的概念、特征、目標、關鍵技術等做了一些詮釋和解讀。社會普遍認為，新型電力系統(tǒng)的內涵是，以確保能源電力安全為基本前提、以滿足經濟社會發(fā)展的電力需求為首要目標，以堅強智能電網為樞紐平臺，以源網荷儲互動與多能互補為支撐，具有清潔低碳、安全可控、靈活高效、智能友好、開放互動等基本特征的電力系統(tǒng)。
新型電力系統(tǒng)是在“四個革命、一個合作”能源安全新戰(zhàn)略、“清潔低碳，安全高效”現(xiàn)代能源體系以及碳達峰碳中和目標之后提出的，它既跟前三個概念一脈相承，也是其具體的實現(xiàn)路徑。所以，在認識和構建新型電力系統(tǒng)的時候，我們要統(tǒng)籌考量上述各方面。新型電力系統(tǒng)是一個各參與主體、各關鍵要素都能和諧生長的生態(tài)系統(tǒng)，是一個以電力系統(tǒng)為樞紐平臺的多行業(yè)和多能源耦合協(xié)同的信息物理社會巨系統(tǒng)，是一個以電力為核心的能源新體系（system of systems）。
中國能源報：我國電力系統(tǒng)將發(fā)生哪些革命性變化？
郭劍波：新型電力系統(tǒng)帶來的變革和挑戰(zhàn)很多，主要體現(xiàn)在七個方面。首先是新的功能定位。據有關預測，到2060年，非化石能源占一次能源比重將達80%，電力在終端能源的消費比重將達70%左右，電力對國民經濟全局性、系統(tǒng)性的影響更明顯。所以，建設新型電力系統(tǒng)時，要從全局系統(tǒng)視角來看待這個問題，它承載著支撐實現(xiàn)全社會碳達峰、碳中和的使命，而不是簡單地看某一個行業(yè)或地區(qū)是否實現(xiàn)了碳達峰、碳中和，甚至爭著提前達峰或中和。
第二，新的供需特點。由于新能源電力具有強不確定性和低保障性，要重新審視電力系統(tǒng)安全的定義和相關理論，保障電力系統(tǒng)供給安全、運行安全，要有底線思維。例如，去年美國得克薩斯州電力供應緊張，導致電價飆升到了每度9美元。一戶居民一個月電費要達1萬美元。今年6月，澳大利亞電力市場停擺，電價達每度15.1澳元，相當于70元人民幣一度。嚴峻的供需形勢不僅造成了停電損失，更帶來了用戶難以承受的極端電價。所以，怎么結合新型電力系統(tǒng)的特點和新能源的特點，調動各方積極性，穩(wěn)定投資者的預期至關重要。
第三，新的產業(yè)鏈。我國出現(xiàn)的風電搶裝潮使得巴沙木原材料供應緊張，價格從5000多元漲到15000元人民幣。與此同時，鋰礦也漲了七八倍，鋰電池產業(yè)原材料也面臨供應難題。如何穩(wěn)定新能源產業(yè)鏈的需求與供應是整個行業(yè)要思考的關鍵。
第四，新的電網形態(tài)。新能源發(fā)電空間分布廣、單體數(shù)量大、運行特性復雜。目前，國家電網公司接入的大型新能源場站超過4000個、低壓接入的分布式發(fā)電系統(tǒng)約170萬個。未來，全國集中式和分布式新能源發(fā)電單元將達數(shù)千萬個，運行控制層級多、信號數(shù)量可達數(shù)十億，這使得新型電力系統(tǒng)成為一個多時空尺度、多層級、多系統(tǒng)耦合的復雜巨系統(tǒng)。隨著越來越多利益主體參與，電網形態(tài)將發(fā)生深刻變革。
第五，新的體制機制。豐饒和短缺交織的市場形態(tài)將催生新的商業(yè)模式，物質鏈、信息鏈和價值鏈可能被重塑。市場和政策機制設計需要考慮新能源與常規(guī)電源以及用戶的配合機制，協(xié)調市場內多利益主體，實現(xiàn)價值提升和價值創(chuàng)造。
第六，新的技術裝備。比如，隨著跨學科融合與新技術的應用，數(shù)字孿生和人工智能技術可應用于能源電力多個領域。要應對復雜性和不確定性，就要提升系統(tǒng)的智能化水平。
第七，新的政策法規(guī)。新型電力系統(tǒng)構建是一項復雜的系統(tǒng)工程，需要各級政府、各行各業(yè)協(xié)同配合，通過政策、法規(guī)和體制機制創(chuàng)新，業(yè)態(tài)、市場和電價機制創(chuàng)新，以及技術創(chuàng)新共同來解決。例如，隨著產銷者的出現(xiàn)，就需適當修訂現(xiàn)行的《電力法》，使其適應新型電力系統(tǒng)，簡單說就是責權對等。我們在鼓勵新商業(yè)模式和商業(yè)形態(tài)興起的同時，也應該賦予其同等的責任。
■■■“矛盾三角形”將長期存在
中國能源報：目前，在構建新型電力系統(tǒng)過程中，我們正面臨哪些矛盾？
郭劍波：新型電力系統(tǒng)的構建是一個演化過程。從概念提出，開始構建，再到全面建成，實現(xiàn)碳達峰、碳中和目標，不同階段有其不同的主要矛盾和關鍵要素。目前，物聯(lián)網、儲能等行業(yè)和企業(yè)的科技工作者做了大量工作。我個人覺得，較長期存在的主要矛盾是如何破解經濟—安全—環(huán)境這一“矛盾三角形”，也就是如何在三者相互制約下實現(xiàn)能源電力的協(xié)調發(fā)展。
中國能源報：在您看來，如何破解或協(xié)調“矛盾三角形”？
郭劍波：首先是科技進步。無論是治理環(huán)境、提升經濟效益，還是安全保供，都離不開科技進步。其次，上述三個要素都是政策相關性要素。因此，在制定新型電力系統(tǒng)相關政策和法律法規(guī)時，銜接、配套和協(xié)同異常重要，不能強調一方面而忽略其他方面，或是強調某一地區(qū)某一部門的目標，忽略整體目標。再次，三個要素互為發(fā)展指標，也互為約束性指標，需要因勢而動、動態(tài)改進。
中國能源報：電網如何提高電力系統(tǒng)靈活性？
郭劍波：靈活性的需求是針對波動性的平衡機制要求的。因此，需從增加應對波動性的平衡能力和減少波動性兩個方面來考慮。新型電力系統(tǒng)的波動性主要來自新能源的波動和不穩(wěn)定。據分析，到2060年，新能源10分鐘至15分鐘最大功率波動可占電力系統(tǒng)峰值負荷的10%，一小時最大波動可達20%以上，一天最大波動能達到60%到70%。
為應對波動性，提高靈活性，需要從三個方面著手。電源側，增加機組調節(jié)能力和爬坡速度、增加新能源預測精度，比如當前開展的比較有效的火電靈活性改造這項工作。電網側，加強電網建設，增加交換能力、互濟能力，利用時空尺度效應平抑波動，對比區(qū)域電網和省級電網24h級波動，風電波動減少42個百分點，光伏減小10個百分點。負荷側，增加可控性，儲能、多能互補、多行業(yè)互動和社會廣泛參與都很重要。
■■■隱性成本和需求逐漸顯化
中國能源報：如何降低構建新型電力系統(tǒng)所帶來的經濟性挑戰(zhàn)？
郭劍波：雖然新能源發(fā)電設備的單位容量成本不斷下降，但大電網的匹配成本、平衡成本和建設投資并不會因新能源增加而減少，考慮系統(tǒng)成本下的綜合成本仍呈現(xiàn)增加趨勢。同時，隨著新能源占比的提高，新型電力系統(tǒng)很多隱性成本和隱性需求會逐漸顯性化。
應對上述挑戰(zhàn)，我有以下幾個方面的建議：一是依靠科技創(chuàng)新，大量應用新技術、新產品、新標準規(guī)范等；二是把握好發(fā)展節(jié)奏，處理好安全—經濟—環(huán)境的動態(tài)關系；三是倡導綠色生產生活方式，要倡導簡約適度、綠色低碳的生活方式。不把能耗水平降下來，不僅“雙碳”目標很難實現(xiàn)，經濟性挑戰(zhàn)也巨大。
中國能源報：在構建新型電力系統(tǒng)的大背景下，我國應如何推動電力回歸商品屬性？
郭劍波：我理解你所說的是指電力作為商品的價值和使用價值屬性。前者反映的是生產者的預期回報，后者反映的是消費者的獲得感。商品的價值要通過生產者和消費者的交換才能實現(xiàn)，“隨行就市”即通過用戶實現(xiàn)，由用戶買單。能源還有“社會公平屬性”，社會生產生活需要充足、可持續(xù)、可支付的能源。這里有幾個關鍵要素需要統(tǒng)籌考慮：一是生產者的投資意愿和回報能力；二是消費者的理性消費和支付能力；三是政府的機制設計和管控能力。
