中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，意味著風(fēng)電和光伏將是未來電力系統(tǒng)的主體，煤電降成輔助性能源。
269年前，當(dāng)富蘭克林從空中接下雷電開始，人類就和電結(jié)下了不解之緣。電的發(fā)現(xiàn)，也讓人類的工業(yè)社會(huì)發(fā)展進(jìn)入到了一個(gè)日新月異的新時(shí)代。時(shí)至今日，無論是生產(chǎn)或人們生活的方方面面，都被這樣的一張巨大的電網(wǎng)所包圍。而在2022年3月召開的一次財(cái)經(jīng)會(huì)議上，關(guān)于這張“網(wǎng)”又有了一個(gè)新的概念，那就是要構(gòu)建以新能源為主體的全新電力系統(tǒng)。
眾所周知，新能源主要就是指風(fēng)電和光伏，新能源屬于可再生能源，后者包括了風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電、光熱發(fā)電、水電、生物質(zhì)發(fā)電等。構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，意味著風(fēng)電和光伏將是未來電力系統(tǒng)的主體，煤電降成輔助性能源。
由此看來，“新型電力系統(tǒng)”這個(gè)新的概念可謂具有著變革性的意義。那么，具體來說新型電力系統(tǒng)都涵蓋哪些方面？我國將如何建設(shè)新型電力系統(tǒng)？今天，請(qǐng)跟隨《中國科技信息》一起來聊聊這個(gè)話題。
新型電力系統(tǒng)從源頭上實(shí)現(xiàn)能源綠色轉(zhuǎn)型
我國為什么需要建設(shè)新型電力系統(tǒng)？根本上是由能源的轉(zhuǎn)型來推動(dòng)的。當(dāng)前，我國新能源正由補(bǔ)充型電源逐步向主力型電源發(fā)展。在以單一系統(tǒng)縱向延伸為主的傳統(tǒng)能源發(fā)展模式上增加可再生能源發(fā)電比重進(jìn)而實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)的方式，將不能滿足能源革命戰(zhàn)略在保障能源安全、提高能源效率和促進(jìn)新能源消納等方面的要求，因此亟需構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)能源電力行業(yè)的綠色轉(zhuǎn)型。
用一組生動(dòng)的例子會(huì)更加容易理解。過去的電網(wǎng)是一種單向傳輸，按層級(jí)由發(fā)電廠傳輸之后進(jìn)入到用戶。而新型電力系統(tǒng)中，電網(wǎng)的功能形態(tài)已經(jīng)發(fā)生變化，由過去的單向要成為雙向。比如住宅，如果增加了一個(gè)光伏發(fā)電，那么每個(gè)家庭用戶既可以使用電力，也可以通過光伏發(fā)電向電網(wǎng)輸送電。也就是說，過去的集中式的大型的發(fā)電廠，是電從遠(yuǎn)方來，然后現(xiàn)在就是變成從身邊來了，每個(gè)人既是消費(fèi)者也是生產(chǎn)者，這是一個(gè)源頭的變化。
可以預(yù)見的是，新型電力系統(tǒng)是未來我國能源系統(tǒng)的主體，將根本改變目前我國化石能源為主的發(fā)展格局，實(shí)現(xiàn)能源消費(fèi)的電氣化和電力消費(fèi)的清潔化。到2060年，我國電能在終端用能的比重在70%以上，非化石能源發(fā)電量占總發(fā)電量的比重在95%以上。
未來電力系統(tǒng)以新能源供給為主體，需要接受大規(guī)模風(fēng)電、太陽能等變動(dòng)性電源并網(wǎng)，容納大量電動(dòng)汽車、新型儲(chǔ)能等新技術(shù)設(shè)施接入，因此呈現(xiàn)“雙高”特點(diǎn)。在保障電力安全的基本前提下，以智能電網(wǎng)為樞紐平臺(tái)、以源網(wǎng)荷儲(chǔ)互動(dòng)與多能互補(bǔ)為支撐，實(shí)現(xiàn)清潔低碳、安全可控、靈活高效、智能友好、開放互動(dòng)。
建設(shè)新型電力系統(tǒng)計(jì)劃明確任務(wù)清晰
新型電力系統(tǒng)既然已經(jīng)是大勢(shì)所趨，那么我國將如何建設(shè)呢？此前，北京大學(xué)能源研究院發(fā)布《以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)的內(nèi)涵與展望》文章認(rèn)為我國構(gòu)建新型電力系統(tǒng)分為兩個(gè)階段，第一階段到2035年，第二階段到2060年，分別稱為構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的1.0階段和2.0階段。在1.0階段，電力在我國能源系統(tǒng)中的地位得到持續(xù)加強(qiáng)，增量能源消費(fèi)主要以電力消費(fèi)為主。在2.0階段，新能源開始大規(guī)模替代存量化石能源，電力系統(tǒng)和能源系統(tǒng)之間的界線逐漸模糊。
其中，在新型電力系統(tǒng)的發(fā)展路徑下，我國光伏、光熱、陸上風(fēng)電和海上風(fēng)電總裝機(jī)到2025年、2035年和2060年分別超過11億、26億和56億千瓦，非化石能源發(fā)電量占比分別達(dá)43%、61%和95%。與之對(duì)應(yīng)的是煤電裝機(jī)的加速下降，2025 年我國煤電裝機(jī)達(dá)到峰值11.7 億千瓦，隨后進(jìn)入峰值平臺(tái)期，緩慢下降到2035 年的10.6 億千瓦。到2060年，我國淘汰全部煤電基荷和調(diào)峰機(jī)組，僅在東中部等高負(fù)荷地區(qū)保留約2億千瓦的安全備用機(jī)組。在構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的發(fā)展路徑下，我國電力行業(yè)二氧化碳排放于2025年左右達(dá)峰，峰值約45億噸，2025-2028年碳排放處于峰值平臺(tái)期，到2030年仍約42億噸。若考慮CCUS（包括BECCS和直接空氣捕捉）技術(shù)在電力行業(yè)的利用，到2035年我國電力行業(yè)碳排放約35億噸，到2050年約7億噸，到2060年實(shí)現(xiàn)負(fù)排放。
而在2023年1月6日，國家能源局綜合司最新發(fā)布關(guān)于公開征求《新型電力系統(tǒng)發(fā)展藍(lán)皮書（征求意見稿）》意見的通知。文件提出新型電力系統(tǒng)建設(shè)分為3個(gè)大階段。首先，當(dāng)前至2030年為加速轉(zhuǎn)型期，包括煤電發(fā)揮壓艙石作用，數(shù)字化、智能化技術(shù)發(fā)力，分布式智能電網(wǎng)進(jìn)入發(fā)展起步期，全國統(tǒng)一電力市場體系基本形成，終端用能電氣化水平提升至35%以上等；其次，2030-2045年為總體形成期，包括電網(wǎng)穩(wěn)步向柔性化、智能化、數(shù)字化方向轉(zhuǎn)型，規(guī)?；L時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)取得重大突破，全社會(huì)各領(lǐng)域電能替代廣泛普及等；最后，2045-2060年為鞏固完善期，包括新能源逐步成為發(fā)電量結(jié)構(gòu)主體電源，新型輸電組網(wǎng)技術(shù)創(chuàng)新突破，多類型儲(chǔ)能協(xié)同運(yùn)行等。
意見稿指出，相較傳統(tǒng)電力系統(tǒng)，新型電力系統(tǒng)形態(tài)的最大不同便在于儲(chǔ)能的增加。意見稿還關(guān)注了“儲(chǔ)能”議題，提出電力系統(tǒng)形態(tài)由“源網(wǎng)荷”三要素向“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”四要素轉(zhuǎn)變，電網(wǎng)多種新型技術(shù)形態(tài)并存。因此要重點(diǎn)開展長壽命、低成本及高安全的電化學(xué)儲(chǔ)能關(guān)鍵核心技術(shù)、裝備集成優(yōu)化研究，提升鋰電池安全性、降低成本，發(fā)展鈉離子電池、液流電池等多元化技術(shù)路線。大力推動(dòng)壓縮空氣儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能、重力儲(chǔ)能等技術(shù)向大規(guī)模、高效率、靈活運(yùn)行方向發(fā)展。推動(dòng)可再生能源制取“綠氫”，研發(fā)質(zhì)子交換膜和高溫固體氧化物電解制氫等關(guān)鍵技術(shù)，開展氫儲(chǔ)運(yùn)/加注關(guān)鍵技術(shù)、燃料電池設(shè)備及系統(tǒng)集成關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)和推廣應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)氫能制備利用關(guān)鍵技術(shù)完全國產(chǎn)化，研發(fā)純氫氣燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組。
新能源與傳統(tǒng)電源的和諧發(fā)展是長期話題
有專家曾指出，構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)對(duì)我國的戰(zhàn)略意義重大。這不僅將重塑我國能源生產(chǎn)消費(fèi)結(jié)構(gòu)，促進(jìn)我國深入推動(dòng)能源革命和全力應(yīng)對(duì)氣候變化挑戰(zhàn)，還將驅(qū)動(dòng)我國加快技術(shù)創(chuàng)新，引領(lǐng)世界第四次工業(yè)革命，助力我國建設(shè)社會(huì)主義現(xiàn)代化強(qiáng)國。
那么，當(dāng)前新型電力系統(tǒng)建設(shè)又面臨哪些重點(diǎn)挑戰(zhàn)呢？其重點(diǎn)主要在于三個(gè)方面：基于能源供應(yīng)能力、安全可靠保證力、環(huán)保價(jià)值的市場體系；建立體現(xiàn)目標(biāo)導(dǎo)向和運(yùn)行成效的政策體系，致力于經(jīng)濟(jì)社會(huì)及行業(yè)可持續(xù)發(fā)展；加強(qiáng)新型電力系統(tǒng)與其他領(lǐng)域的相互協(xié)同；更加務(wù)實(shí)地對(duì)待路徑選擇方面的諸多技術(shù)問題，比如CSP和CCUS。
而構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，所面臨的最大挑戰(zhàn)是如何確保高比例風(fēng)電、太陽能發(fā)電情景下，電力的可靠供應(yīng)與安全運(yùn)行。煤電的有序退出是我國電力低碳轉(zhuǎn)型的重中之重，而氣電業(yè)務(wù)在能源轉(zhuǎn)型中將承擔(dān)橋梁作用。
歸根結(jié)底，新型電力系統(tǒng)與傳統(tǒng)的電源結(jié)構(gòu)存在較大的差異，構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，要考慮好新能源快速發(fā)展與傳統(tǒng)發(fā)電方式之間的關(guān)系，明確未來電力系統(tǒng)中傳統(tǒng)電源的定位和作用，建立合理的利益分配機(jī)制，促進(jìn)新能源與傳統(tǒng)電源的和諧發(fā)展。
“十四五”時(shí)期是我國開啟構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的第一個(gè)五年，我國應(yīng)盡快實(shí)現(xiàn)電力部門的碳排放達(dá)峰、加速轉(zhuǎn)變煤電的角色定位、實(shí)現(xiàn)增量電力需求絕大部分由非化石能源滿足，并為之后新能源大規(guī)模替代存量化石能源、完成新型電力系統(tǒng)構(gòu)建打下良好的基礎(chǔ)。新型電力系統(tǒng)的構(gòu)建將是我國完成到2060年非化石能源消費(fèi)占比達(dá)80%的必要條件。
