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作者：饒宏，韓豐，陳政，黃國(guó)日，王丹，張野，蔡萬通，徐敏，蔣維勇，周保榮
來源：我國(guó)電力安全供應(yīng)保障策略研究[J].中國(guó)工程科學(xué),2023,25(2):100-110.
編者按
電力事關(guān)國(guó)計(jì)民生、國(guó)家安全，在推進(jìn)碳達(dá)峰、碳中和過程中確保電力安全穩(wěn)定供應(yīng)是必須審慎面對(duì)的重大問題。近年來，國(guó)內(nèi)外均發(fā)生不同程度的電力保供危機(jī)事件，顯現(xiàn)了電力安全供應(yīng)面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，因此，針對(duì)性分析我國(guó)電力供應(yīng)的薄弱環(huán)節(jié)與面臨挑戰(zhàn)，構(gòu)建新時(shí)期電力安全供應(yīng)保障體系，是切實(shí)推動(dòng)電力安全供應(yīng)保障能力現(xiàn)代化、助力經(jīng)濟(jì)社會(huì)高質(zhì)量發(fā)展的重要支撐。
中國(guó)工程院饒宏院士研究團(tuán)隊(duì)在中國(guó)工程院院刊《中國(guó)工程科學(xué)》2023年第2期發(fā)表《我國(guó)電力安全供應(yīng)保障策略研究》一文，梳理了電力安全供應(yīng)的研究進(jìn)展，以為開展電力安全供應(yīng)保障研究提供基礎(chǔ)認(rèn)知；分析了我國(guó)電力安全供應(yīng)現(xiàn)狀，研判了“十四五”時(shí)期及中長(zhǎng)期我國(guó)電力安全供應(yīng)形勢(shì)；結(jié)合近期發(fā)生的限電事件，總結(jié)了我國(guó)電力供應(yīng)存在的主要問題及挑戰(zhàn)。文章提出了保障電力安全供應(yīng)需采取的堅(jiān)持安全第一、堅(jiān)持低碳化路徑、堅(jiān)持市場(chǎng)化改革方向、堅(jiān)持科技創(chuàng)新核心作用等原則，構(gòu)建了電力安全供應(yīng)保障體系的“三步走”發(fā)展步驟。為此建議，增強(qiáng)電力供應(yīng)保障能力、筑牢電力供應(yīng)安全根基，發(fā)揮需求側(cè)關(guān)鍵作用、提升電力供應(yīng)本質(zhì)安全水平，構(gòu)建以數(shù)字化技術(shù)為支撐的新一代電力安全供應(yīng)技術(shù)體系，完善市場(chǎng)體系和市場(chǎng)機(jī)制、形成全員參與的電力安全生態(tài)。
一、前言
黨的二十大報(bào)告對(duì)積極穩(wěn)妥推進(jìn)碳達(dá)峰、碳中和，推進(jìn)國(guó)家安全體系和能力現(xiàn)代化做出了統(tǒng)籌部署與安排。電力是直接關(guān)系國(guó)計(jì)民生、國(guó)家安全的重點(diǎn)領(lǐng)域，在推進(jìn)碳達(dá)峰、碳中和過程中必須審慎面對(duì)安全穩(wěn)定供應(yīng)問題。
近年來，國(guó)內(nèi)外均發(fā)生不同程度的電力保供危機(jī)事件，顯現(xiàn)了電力安全供應(yīng)面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。2021年，美國(guó)得克薩斯州遭遇低溫寒潮影響，區(qū)域內(nèi)風(fēng)力發(fā)電機(jī)凍結(jié)、燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組因供氣不足而出力下降，電力供應(yīng)嚴(yán)重受限導(dǎo)致大范圍的切負(fù)荷停電情況。2022年，美國(guó)南部多個(gè)州受極端高溫天氣影響導(dǎo)致負(fù)荷激增，負(fù)責(zé)電力調(diào)度的獨(dú)立運(yùn)營(yíng)商啟動(dòng)了三級(jí)警戒狀態(tài)，被迫在負(fù)荷進(jìn)一步上升時(shí)期開展停電操作。2017年和2022年，我國(guó)臺(tái)灣地區(qū)的燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組因供氣系統(tǒng)、線路開關(guān)操作等故障，導(dǎo)致大范圍、長(zhǎng)時(shí)間的停電事故。2022年夏季，我國(guó)四川省遭遇高溫干旱的極端天氣，水力發(fā)電量大幅下降，為緩解保供壓力而啟動(dòng)最高級(jí)別的應(yīng)急限電措施。
在當(dāng)前及今后一段時(shí)期內(nèi)，我國(guó)電力供應(yīng)安全新舊風(fēng)險(xiǎn)交織，油氣資源短板仍然突出，地緣政治事件、國(guó)際氣價(jià)大幅波動(dòng)、極端自然天氣等風(fēng)險(xiǎn)因素長(zhǎng)期存在，能源轉(zhuǎn)型過程中電力供應(yīng)區(qū)域性、時(shí)段性緊張問題時(shí)有發(fā)生，電力供應(yīng)安全保障任務(wù)依然艱巨。亟待系統(tǒng)研究并構(gòu)建新時(shí)期電力安全供應(yīng)保障體系，著力推動(dòng)電力安全供應(yīng)保障能力現(xiàn)代化。
為此，本文梳理電力安全供應(yīng)研究進(jìn)展、我國(guó)電力供應(yīng)體系現(xiàn)狀，研判“十四五”及中長(zhǎng)期的供需平衡形勢(shì)，總結(jié)電力供應(yīng)存在的問題和挑戰(zhàn)；提出保障電力安全供應(yīng)的原則、構(gòu)建電力安全供應(yīng)保障體系的發(fā)展步驟及重點(diǎn)舉措，以期為能源轉(zhuǎn)型背景下的電力行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展研究提供基礎(chǔ)參考。
二、電力安全供應(yīng)研究進(jìn)展
（一）國(guó)外電力安全供應(yīng)的主要保障措施
電力危機(jī)事件對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)運(yùn)行造成了極大影響，如美國(guó)得克薩斯州大停電造成經(jīng)濟(jì)損失約1950億美元。為了避免電力供應(yīng)危機(jī)，各國(guó)構(gòu)建了系列化的應(yīng)對(duì)保障措施。這些經(jīng)驗(yàn)做法是我國(guó)電力供應(yīng)保障研究的有效參考。
美國(guó)高度關(guān)注電力系統(tǒng)安全工作，構(gòu)建了分級(jí)的電力保障與監(jiān)管管理體系。聯(lián)邦能源監(jiān)管委員會(huì)（FERC）、北美電力可靠性公司（NERC）、受監(jiān)管的各電力調(diào)度機(jī)構(gòu)（RTO/ISO）是電力系統(tǒng)可靠性的主要負(fù)責(zé)部門；FERC在全國(guó)范圍內(nèi)監(jiān)管、統(tǒng)籌能源安全，NERC負(fù)責(zé)具體的電力可靠性管理，RTO/ISO承擔(dān)電力可靠性分析工作。經(jīng)電力可靠性分析形成的運(yùn)行和規(guī)劃可靠性報(bào)告，為有效管控電力資源充裕度風(fēng)險(xiǎn)提供了科學(xué)依據(jù)，在美國(guó)電力系統(tǒng)的長(zhǎng)期和短期平穩(wěn)運(yùn)行方面發(fā)揮了重要作用。針對(duì)信息系統(tǒng)對(duì)電力系統(tǒng)安全的影響，美國(guó)還提出了信息安全深度防護(hù)戰(zhàn)略，由FERC等部門聯(lián)合開展電力系統(tǒng)信息安全防護(hù)工作。
歐盟制定了針對(duì)電力供應(yīng)安全的統(tǒng)一法規(guī)，以預(yù)防和管理潛在的電力危機(jī)；引入通用方法來識(shí)別危機(jī)情景、評(píng)估對(duì)應(yīng)場(chǎng)景充裕性，以保持電網(wǎng)的穩(wěn)定性并避免短缺。各成員國(guó)依據(jù)統(tǒng)一法規(guī)定期發(fā)布風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)計(jì)劃，管控區(qū)域內(nèi)的電力供應(yīng)危機(jī)事件；成員國(guó)之間在危機(jī)預(yù)防與管理階段提供互濟(jì)援助。
（二）國(guó)內(nèi)外電力安全供應(yīng)研究現(xiàn)狀
除了公共管理層面要求電力安全供應(yīng)，學(xué)術(shù)界、產(chǎn)業(yè)界從不同方面就電力安全供應(yīng)保障開展研究，為保障電力供應(yīng)提供了豐富手段。
在電力供應(yīng)保障方面，結(jié)合電源發(fā)電特性（如天然氣供應(yīng)可靠性、風(fēng) / 光新能源不確定性），評(píng)估和分析了電力系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性；針對(duì)運(yùn)行調(diào)度方法進(jìn)行優(yōu)化，提高了電力供應(yīng)的可用能力。
在電網(wǎng)保障方面，將線路運(yùn)行故障納入可靠性評(píng)估過程，實(shí)現(xiàn)了傳輸系統(tǒng)對(duì)電力供應(yīng)的影響分析；較多開展了電網(wǎng)薄弱環(huán)節(jié)識(shí)別、網(wǎng)架恢復(fù)方法研究，從事前和事后的角度保障電網(wǎng)安全。
在電力需求保障供應(yīng)安全方面，考慮需求變化對(duì)電力安全供應(yīng)的影響，充分利用負(fù)荷側(cè)資源的靈活調(diào)節(jié)能力以提高電力供應(yīng)保障水平。
在電力技術(shù)保障供應(yīng)安全方面，將仿真分析技術(shù)應(yīng)用到電力安全供應(yīng)模擬、實(shí)際運(yùn)行監(jiān)測(cè)過程，提高了系統(tǒng)的決策運(yùn)行效率。重點(diǎn)探討了仿真規(guī)模、仿真精度、仿真速度，引入了人工智能、大數(shù)據(jù)分析、數(shù)字孿生技術(shù)支持調(diào)度生產(chǎn)、安全監(jiān)測(cè)的輔助決策。
在機(jī)制設(shè)計(jì)保障供應(yīng)安全方面，針對(duì)提高發(fā)電容量充裕度以保障電力供應(yīng)課題，管理機(jī)構(gòu)、市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)了多種容量保障機(jī)制（如容量市場(chǎng)、稀缺電價(jià)、容量補(bǔ)償），提高了發(fā)電側(cè)的容量可用度；適應(yīng)新環(huán)境下的容量保障機(jī)制成為研究熱點(diǎn)，以保障高比例新能源接入下的長(zhǎng)期電力供應(yīng)安全。
值得注意的是，國(guó)內(nèi)外已有研究雖為保障電力安全供應(yīng)提供了豐富手段和解決方案，但仍停留在局部問題、表層因素，存在系統(tǒng)性不足、體制機(jī)制原因深究不足、中長(zhǎng)期安全供應(yīng)保障分析不足的情況，有關(guān)方法與措施不宜直接套用。需深層次剖析我國(guó)電力供應(yīng)現(xiàn)狀，把握基本原則，提煉關(guān)鍵步驟，支持形成契合國(guó)情實(shí)際的電力安全供應(yīng)保障能力。
三、我國(guó)電力安全供應(yīng)總體形勢(shì)
（一）我國(guó)電力安全供應(yīng)現(xiàn)狀
1. 電力消費(fèi)現(xiàn)狀
近年來，我國(guó)用電量保持了持續(xù)增長(zhǎng)趨勢(shì)，其中第一產(chǎn)業(yè)、居民生活用電增速較快。2022年全社會(huì)用電量為8.64×1012 kW·h，同比增長(zhǎng)3.6%。分產(chǎn)業(yè)看，第一產(chǎn)業(yè)用電量為1.146×1011 kW·h，同比增長(zhǎng)10.4%；第二產(chǎn)業(yè)用電量為5.7×1012 kW·h，同比增長(zhǎng)1.2%；第三產(chǎn)業(yè)用電量為1.486×1012 kW·h，同比增長(zhǎng)4.4%；城鄉(xiāng)居民生活用電量為1.337×1012 kW·h，同比增長(zhǎng)13.8%。
分地區(qū)來看，2022年中部地區(qū)、西部地區(qū)全社會(huì)用電量分別為1.6×1012 kW·h、2.5×1012 kW·h，分別同比增長(zhǎng)6.7%、4.2%；東部地區(qū)、東北地區(qū)全社會(huì)用電量分別為4×1012 kW·h、4.542×1011 kW·h，分別同比增長(zhǎng)2.4%、0.8%。全國(guó)共有27個(gè)省份用電量實(shí)現(xiàn)正增長(zhǎng)，西藏、云南、安徽、寧夏、青海、河南、湖北、江西、陜西、內(nèi)蒙古、四川、浙江12個(gè)省份用電量同比增長(zhǎng)超過5%。
2. 電力供應(yīng)現(xiàn)狀
我國(guó)電力裝機(jī)容量持續(xù)增長(zhǎng)，新增裝機(jī)以清潔能源為主，電力行業(yè)延續(xù)綠色低碳轉(zhuǎn)型趨勢(shì)。截至2022年年底，全國(guó)全口徑發(fā)電裝機(jī)容量為2.56×109 kW，其中非化石能源裝機(jī)容量占比上升至49.6%。具體地，水電為4.1×108 kW，核電為5.553×107 kW，風(fēng)電為3.65×108 kW，太陽能發(fā)電為3.9×108 kW，火電為1.33×109 kW。
在跨區(qū)電力供應(yīng)方面，2022年全國(guó)跨區(qū)輸送電量為7.654×1011 kW·h，同比增長(zhǎng)6.3%。2022年8月受極端高溫天氣影響，華東、華中等地區(qū)出現(xiàn)電力供應(yīng)緊張情況；為保障用電平衡，電網(wǎng)加大跨區(qū)電力支援力度，當(dāng)月跨區(qū)輸送電量增長(zhǎng)了17.3%。
3. 電力產(chǎn)業(yè)及技術(shù)現(xiàn)狀
我國(guó)“源 ? 網(wǎng) ? 荷”技術(shù)快速發(fā)展，有效支撐了電力安全供應(yīng)。
在電源側(cè)，可再生能源發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)提升了風(fēng) / 光資源的利用率，保障了綠色用電需求。例如，張北風(fēng)光儲(chǔ)輸示范工程采用儲(chǔ)能優(yōu)化技術(shù)削弱風(fēng)光出力的波動(dòng)性，為大電網(wǎng)提供了穩(wěn)定的電力供應(yīng)。超超臨界火電機(jī)組、第三代核電、新一代海上風(fēng)電等裝備技術(shù)進(jìn)步以及配套技術(shù)和供應(yīng)鏈的發(fā)展，為電力供應(yīng)保障提供了新增支持。
在電網(wǎng)側(cè)，特高壓交 / 直流輸電核心技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，支撐了電力系統(tǒng)的全網(wǎng)跨區(qū)平衡，解決了發(fā)電資源與負(fù)荷中心逆向分布的結(jié)構(gòu)性矛盾。智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)、新一代特高壓交 / 直流電網(wǎng)仿真平臺(tái)的構(gòu)建，增強(qiáng)了多層次交 / 直流混聯(lián)特大電網(wǎng)的運(yùn)營(yíng)能力，保障了全網(wǎng)電力的供需平衡。
在負(fù)荷側(cè)，智能電表和計(jì)量設(shè)備的推廣應(yīng)用，支持形成了世界規(guī)模最大的用電信息采集系統(tǒng)。依托強(qiáng)大的用電信息采集能力，部分地區(qū)構(gòu)建了電力需求側(cè)管理在線監(jiān)測(cè)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了針對(duì)負(fù)荷管理的精準(zhǔn)有效調(diào)節(jié)，降低了電源側(cè)的調(diào)節(jié)壓力。管理機(jī)構(gòu)利用負(fù)荷側(cè)管理技術(shù)，通過供需雙側(cè)的互動(dòng)手段來維持電力系統(tǒng)的平衡穩(wěn)定，提高了電力供應(yīng)保障能力。
4. 電力體制機(jī)制現(xiàn)狀
自2015年新一輪電力體制改革以來，我國(guó)電力市場(chǎng)建設(shè)成效顯著，構(gòu)建了涵蓋多地區(qū)、多交易周期、多交易品種的電力市場(chǎng)體系，為供需交易提供了有效信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了電力供需動(dòng)態(tài)均衡。
在電價(jià)機(jī)制方面，隨著燃煤價(jià)格的逐步放開，由市場(chǎng)交易形成的“有漲有跌”價(jià)格變化趨勢(shì)愈發(fā)明顯，顯現(xiàn)了“市場(chǎng)發(fā)現(xiàn)價(jià)格”的作用，提高了市場(chǎng)主體的參與積極性。在市場(chǎng)環(huán)境下，電價(jià)更加靈活地反映了供需形勢(shì)和成本變化，在一定程度上緩解了燃煤發(fā)電企業(yè)經(jīng)營(yíng)困難，激勵(lì)企業(yè)增加電力供應(yīng)，從而改善電力供求狀況，更好保障電力安全穩(wěn)定供應(yīng)。隨著需求側(cè)主體進(jìn)入市場(chǎng)，市場(chǎng)價(jià)格信號(hào)的傳導(dǎo)將進(jìn)一步影響市場(chǎng)用戶的用電行為。在市場(chǎng)環(huán)境下，高耗能企業(yè)電價(jià)將不受限制，相應(yīng)用電消費(fèi)將在高電價(jià)的影響下出現(xiàn)回落，由此釋放了供給側(cè)壓力。整體上，電力價(jià)格的充分傳導(dǎo)改善了電力供需格局，使電力供應(yīng)更有保障。
《電力現(xiàn)貨市場(chǎng)基本規(guī)則（征求意見稿）》要求探索建立市場(chǎng)化的容量補(bǔ)償機(jī)制。相關(guān)機(jī)制將支持燃煤、燃?xì)獾仁袌?chǎng)化火電機(jī)組解決難以在電力現(xiàn)貨市場(chǎng)獲取收益、回收固定成本周期過長(zhǎng)的問題，有利于發(fā)電企業(yè)可持續(xù)發(fā)展，進(jìn)而以發(fā)電容量的充裕性保障長(zhǎng)期電力供應(yīng)安全。
（二）“十四五”及中長(zhǎng)期我國(guó)電力安全供應(yīng)形勢(shì)研判
1. 電力供應(yīng)
在“十四五”至“十五五”時(shí)期，我國(guó)常規(guī)電源裝機(jī)容量將由2.13×109 kW增加至2.42×109 kW，新能源裝機(jī)容量超過1.2×109 kW，新增電源以清潔能源裝機(jī)為主（若無特殊說明，數(shù)據(jù)為作者團(tuán)隊(duì)測(cè)算而得，下同）。
面向中長(zhǎng)期（見圖1），從裝機(jī)規(guī)模角度看，2030年非化石能源裝機(jī)容量占比超過60%，2060年占比進(jìn)一步提升至90%；從發(fā)電量結(jié)構(gòu)角度看，2030年非化石能源發(fā)電量占比超過50%，2060年占比進(jìn)一步提升。
圖1 我國(guó)未來電源結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)結(jié)果
2. 電力需求
在“十四五”時(shí)期，我國(guó)全社會(huì)用電量、最大負(fù)荷分別為1×1013 kW·h、1.65×109 kW，處于中速增長(zhǎng)水平（6.3%、7%）。在“十五五”時(shí)期，我國(guó)工業(yè)化基本完成，經(jīng)濟(jì)與電力需求增速不斷下降，全社會(huì)用電量、最大負(fù)荷分別為1.22×1013 kW·h、2.03×109 kW，年均增長(zhǎng)率分別為4%、4.2%。
全國(guó)各區(qū)域電力需求自2030年起從中速增長(zhǎng)逐步轉(zhuǎn)變?yōu)榈退僭鲩L(zhǎng)，東部、中西部地區(qū)的用電總量梯次達(dá)到飽和，全國(guó)電力需求在2040—2045年前后趨于飽和（見圖2）。
圖2 我國(guó)部分地區(qū)電力需求增長(zhǎng)趨勢(shì)（2020—2060年）
3. 供需平衡
在“十四五”時(shí)期，全國(guó)電力供需形勢(shì)仍然偏緊，電力缺口從受端擴(kuò)展到全網(wǎng)。位于送端的西北、西南地區(qū)工業(yè)快速發(fā)展，而本地常規(guī)電源建設(shè)滯后，在保障協(xié)議外送的情況下將出現(xiàn)電力缺口。受端用電負(fù)荷體量大，常規(guī)電源發(fā)展較電力需求增長(zhǎng)存在一定的滯后性，供需矛盾持續(xù)存在；預(yù)計(jì)華東、華中、東北、西南地區(qū)可保持電力平衡，而華北地區(qū)缺口約為4×106 kW，西北地區(qū)缺口約為1.1×107 kW，南方地區(qū)缺口約為1×107 kW。
在“十五五”時(shí)期，全國(guó)電力供需形勢(shì)較為嚴(yán)峻。在前中期，受端隨著新納規(guī)火電和沙漠、戈壁、荒漠5回外送通道的建成投產(chǎn)，電力供需基本平衡，而位于送端的西北、西南地區(qū)因本地保供電源不足而持續(xù)存在電力缺口。在中后期，各地區(qū)均存在電力缺口，僅考慮目前較為明確的電源建設(shè)，華東、東北、西南地區(qū)的缺口均在1×107 kW以下，華北、華中地區(qū)的缺口分別應(yīng)1×107 kW~1.5×107 kW，西北地區(qū)的缺口在2×107 kW以上，南方五省份的缺口約為2.4×107 kW。
在中遠(yuǎn)期，非化石能源電源將成為電力系統(tǒng)的主體電源，能夠發(fā)揮電力電量雙保障作用；新型儲(chǔ)能、抽水蓄能電站大規(guī)模建成投產(chǎn)，存量火電轉(zhuǎn)變?yōu)殪`活性調(diào)節(jié)電源，共同保障電力供需平衡。
四、我國(guó)電力安全供應(yīng)保障方面的問題和挑戰(zhàn)
（一）存在的問題
近年來，受多重因素影響，東北、華南、西南等地區(qū)出現(xiàn)了大范圍、長(zhǎng)時(shí)間的錯(cuò)峰限電和有序用電情況，對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、居民生活造成了明顯影響。
究其原因，一方面，有多種因素疊加下負(fù)荷激增的影響，如四川省限電事件中居民用電需求同比增長(zhǎng)超過90%，電源供應(yīng)不足的短板更為明顯；受煤炭、天然氣價(jià)格高漲且供應(yīng)緊張的影響，“缺煤少氣”導(dǎo)致火電機(jī)組非計(jì)劃停運(yùn) / 受限的情況異常嚴(yán)峻；受極端干旱天氣的影響，“汛期反枯”造成水電發(fā)電能力相比預(yù)期嚴(yán)重不足。另一方面，電源裝機(jī)容量不足導(dǎo)致的電力“硬缺口”也是重要因素，而“靠天吃飯”的風(fēng)電、太陽能發(fā)電無法提供有效的可用容量，難以應(yīng)對(duì)季節(jié)性和極端天氣條件下的負(fù)荷增長(zhǎng)需求。
此外，相關(guān)機(jī)制不健全、不完善，如一次能源與電力規(guī)劃缺乏統(tǒng)籌協(xié)調(diào)機(jī)制和保障機(jī)制，市場(chǎng)價(jià)格傳導(dǎo)機(jī)制尚未完全理順。盡管煤電上網(wǎng)電價(jià)的市場(chǎng)化程度正在逐步改善，但與上游完全市場(chǎng)化的電煤價(jià)格相比，火電企業(yè)發(fā)電成本無法有效疏導(dǎo)。增強(qiáng)極端天氣預(yù)警機(jī)制的有效性，也是需要深化的工作。
（二）面臨的挑戰(zhàn)
在今后一段時(shí)期內(nèi)，受資源稟賦、結(jié)構(gòu)調(diào)整、技術(shù)水平、體制機(jī)制、極端氣候、國(guó)際形勢(shì)等因素的影響，我國(guó)電力安全供應(yīng)仍面臨較大挑戰(zhàn)。
1. 電源持續(xù)可靠供給
當(dāng)前，火電依然是我國(guó)的主體電源，但對(duì)進(jìn)口煤炭和天然氣的依賴程度較高，易受國(guó)際局勢(shì)動(dòng)蕩影響，可靠供應(yīng)存在一定的不確定性。水電開發(fā)趨于飽和，極端干旱容易造成發(fā)電能力下降，加劇電力供應(yīng)緊張形勢(shì)。核電建設(shè)處于向新一代先進(jìn)核電技術(shù)過渡的平臺(tái)期，受鈾燃料供應(yīng)、廠址資源、電站建設(shè)周期等因素制約。新能源裝機(jī)規(guī)模雖然逐年增加，但受制于出力波動(dòng)性、間歇性、隨機(jī)性，在短期內(nèi)難以起到穩(wěn)定電力供給的作用。然而，我國(guó)電力需求仍保持穩(wěn)定增長(zhǎng)趨勢(shì)，尖峰負(fù)荷特征更加凸顯，電力供需呈現(xiàn)“全局平衡、局部電力電量雙缺”的局面。
2. 電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行
當(dāng)前，我國(guó)電網(wǎng)安全穩(wěn)定水平整體較高，但隨著新能源裝機(jī)占比不斷提升且未來逐步成為主體電源，大規(guī)模電力電子設(shè)備將普遍應(yīng)用，因而電網(wǎng)呈現(xiàn)低轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、寬頻域振蕩、“源荷”雙側(cè)波動(dòng)等新特性，電力系統(tǒng)的穩(wěn)定特性更為復(fù)雜。電網(wǎng)呈現(xiàn)交 / 直流送受端強(qiáng)耦合的形態(tài)，電壓層級(jí)繁多，高低壓層級(jí)電網(wǎng)之間、送受端電網(wǎng)之間協(xié)調(diào)難度較大。在海量的新能源、電動(dòng)汽車接入后，電力系統(tǒng)信息感知能力不足，現(xiàn)有調(diào)控手段無法做到全面可觀、可測(cè)、可控；針對(duì)電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)攻擊案例屢見不鮮，信息安全防護(hù)形勢(shì)較為嚴(yán)峻。
五、保障電力安全供應(yīng)的基本原則和關(guān)鍵步驟
（一）基本原則
當(dāng)前及今后一段時(shí)期內(nèi)電力安全供應(yīng)面臨的挑戰(zhàn)，是電力行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展過程中出現(xiàn)的階段性矛盾。宜著眼全局，統(tǒng)籌好發(fā)展與安全的關(guān)系，把握以下基本原則。
一是堅(jiān)持安全第一原則。推動(dòng)大電網(wǎng)、配電網(wǎng)、微電網(wǎng)協(xié)同發(fā)展，著力提升區(qū)域級(jí)、省級(jí)、城市級(jí)電力系統(tǒng)的自治運(yùn)行能力，適度控制交流同步電網(wǎng)規(guī)模，嚴(yán)格防范系統(tǒng)性安全風(fēng)險(xiǎn)。
二是堅(jiān)持低碳化基本路徑。大力推進(jìn)新能源開發(fā)利用，合理開發(fā)水電資源，安全有效發(fā)展核電，科學(xué)布局火電資源，發(fā)揮水、核、風(fēng)、光、煤、氣多能互補(bǔ)優(yōu)勢(shì)，構(gòu)建綠色低碳能源結(jié)構(gòu)。
三是堅(jiān)持市場(chǎng)化改革方向。發(fā)揮價(jià)格在調(diào)動(dòng)儲(chǔ)能調(diào)節(jié)能力、煤電保供及調(diào)節(jié)能力、需求側(cè)資源調(diào)節(jié)能力等方面的關(guān)鍵性作用，破除省間電力市場(chǎng)壁壘，推動(dòng)形成全國(guó) / 區(qū)域統(tǒng)一的能源電力大市場(chǎng)。
四是堅(jiān)持科技創(chuàng)新核心作用。將科技創(chuàng)新作為第一生產(chǎn)力，以技術(shù)進(jìn)步來切實(shí)提升化石能源的清潔低碳利用水平；協(xié)調(diào)水電開發(fā)與生態(tài)保護(hù)，積極應(yīng)對(duì)風(fēng) / 光等新能源發(fā)電的規(guī)?；瘧?yīng)用挑戰(zhàn)，推動(dòng)生物質(zhì)能、氫能、潮汐能等新能源的高效利用。
（二）關(guān)鍵步驟
遵循電力安全供應(yīng)保障的基本原則，科學(xué)論證并制定電力安全發(fā)展路線圖；體現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型、科技創(chuàng)新、體制機(jī)制完善等層面的客觀規(guī)律，分步構(gòu)建電力安全供應(yīng)保障體系。
第一階段，鞏固完善以煤電為基礎(chǔ)電源、確保新能源消納的電力安全供應(yīng)保障體系。煤電仍是電力安全供應(yīng)的主體，可再生能源裝機(jī)占比穩(wěn)步提高，但間歇性、隨機(jī)性、波動(dòng)性問題仍處被動(dòng)應(yīng)對(duì)狀態(tài)。重點(diǎn)工作包括：確保煤電穩(wěn)定供應(yīng)，建設(shè)煤電輔助服務(wù)機(jī)制，加快新型儲(chǔ)能研發(fā)應(yīng)用，擴(kuò)大需求側(cè)響應(yīng)規(guī)模，優(yōu)化升級(jí)主干網(wǎng)架，應(yīng)用分布式智能電網(wǎng)，提升大規(guī)模新能源消納能力。
第二階段，構(gòu)建以煤電與可再生能源協(xié)同為核心的電力安全供應(yīng)保障體系?？稍偕茉囱b機(jī)占比超過煤電，間歇性、隨機(jī)性、波動(dòng)性問題逐步得到解決，與煤電共同承擔(dān)發(fā)電主體地位。重點(diǎn)工作包括：聚焦煤電與可再生能源協(xié)同安全保供，推進(jìn)煤電向“儲(chǔ)能+清潔低碳電源”轉(zhuǎn)型，開展新型儲(chǔ)能大規(guī)模應(yīng)用，釋放需求側(cè)資源保供能力，發(fā)揮分布式電源和電動(dòng)汽車儲(chǔ)能的關(guān)鍵支撐作用，推動(dòng)大電網(wǎng)和分布式智能電網(wǎng)融合發(fā)展，基本杜絕重大安全風(fēng)險(xiǎn)。
第三階段，發(fā)展以供給側(cè)與需求側(cè)協(xié)同為核心的電力安全供應(yīng)保障體系?？稍偕茉闯蔀殡娏Π踩９┑闹黧w，電能、氫能等二次能源深度融合利用，火電、水電轉(zhuǎn)為調(diào)節(jié)功能。重點(diǎn)工作包括：聚焦供給側(cè)的集中式可再生能源與需求側(cè)的分布式資源協(xié)同安全保供，構(gòu)建大電網(wǎng)與分布式智能電網(wǎng)深度耦合、分層分區(qū)相對(duì)自治的電力供應(yīng)系統(tǒng)，確保新能源發(fā)電自由接入，形成本質(zhì)安全型電力安全供應(yīng)保障體系。
六、保障我國(guó)電力安全供應(yīng)的重點(diǎn)舉措
（一）增強(qiáng)電力供應(yīng)保障能力，筑牢電力供應(yīng)安全根基
加大力度統(tǒng)籌新能源開發(fā)和利用。立足新能源基地建設(shè)周期較長(zhǎng)、能源資源與負(fù)荷中心逆向分布實(shí)際情況，著力開展大規(guī)模新能源基地和送出通道建設(shè)，盡快推動(dòng)新能源大規(guī)模并網(wǎng)與集中外送，確保碳達(dá)峰（2030年）前合力構(gòu)建新能源大規(guī)?？捎谩鹘y(tǒng)能源后備充足的電力供應(yīng)保障體系?？茖W(xué)開展技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)，協(xié)調(diào)發(fā)揮科技驅(qū)動(dòng)、政策主導(dǎo)、市場(chǎng)支撐等作用，為新能源快速“立足”提供有利發(fā)展環(huán)境。
適時(shí)推動(dòng)煤電的清潔低碳轉(zhuǎn)型。研究保留燃煤電廠的區(qū)域分布，確保必要的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量以維持電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定水平。根據(jù)碳中和目標(biāo)分解未來碳排放量的年度壓減規(guī)模，將保留的燃煤電廠逐步改造為儲(chǔ)能電源。利用風(fēng)、光大發(fā)時(shí)段或夜間負(fù)荷低谷時(shí)段的電力，加熱太陽能光熱電站中的熔鹽以儲(chǔ)存高溫?zé)崮埽ㄏ嘧儍?chǔ)熱），在負(fù)荷高峰時(shí)段釋放熱能并產(chǎn)生高溫高壓的水蒸氣，用于火電機(jī)組發(fā)電，實(shí)現(xiàn)清潔供電和供熱。
加強(qiáng)電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)，為新能源并網(wǎng)消納提供堅(jiān)實(shí)支撐。針對(duì)沙漠、戈壁、荒漠大規(guī)模新能源基地外送的發(fā)展需求，采用“以源結(jié)網(wǎng)”技術(shù)路線，將大規(guī)模新能源在基地匯集后，通過柔性直流等輸電孤網(wǎng)直送負(fù)荷中心的方式，支撐新能源富集地區(qū)的能源開發(fā)與利用。劃分合理規(guī)模的同步電網(wǎng)，構(gòu)建結(jié)構(gòu)清晰、安全可控的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，以有效管控直流多落點(diǎn)、主網(wǎng)架短路電流超標(biāo)等問題。進(jìn)行差異化的配電網(wǎng)建設(shè)，合理劃分變電站供電范圍，構(gòu)建高壓 / 中壓 / 低壓配電網(wǎng)相互匹配、強(qiáng)簡(jiǎn)有序、過渡清晰的網(wǎng)絡(luò)，簡(jiǎn)化非標(biāo)準(zhǔn)接線等問題。
（二）發(fā)揮需求側(cè)關(guān)鍵作用，提升電力供應(yīng)本質(zhì)安全水平
長(zhǎng)期以來，需求側(cè)資源在保障電力安全供應(yīng)方面的關(guān)鍵作用一直沒有獲得足夠重視。隨著能源轉(zhuǎn)型深入推進(jìn)，分布式電源、分布式儲(chǔ)能、柔性負(fù)荷、電動(dòng)汽車、能源電力產(chǎn)消者等新型需求側(cè)資源大量涌現(xiàn)，形成了“用則利、不用則害”的安全屬性；應(yīng)充分發(fā)揮相應(yīng)功能作用，將之轉(zhuǎn)化為保障電力安全供應(yīng)的重要力量。
在新發(fā)展階段，需從根本上改變傳統(tǒng)“重供給側(cè)、輕需求側(cè)”的認(rèn)識(shí)，將需求側(cè)置于事關(guān)新型能源體系建設(shè)成敗的戰(zhàn)略層面，開展深化論證和科學(xué)安排；發(fā)揮負(fù)荷側(cè)靈活調(diào)節(jié)資源在保供應(yīng)、降成本方面的關(guān)鍵作用。以安全供應(yīng)為基礎(chǔ)，推動(dòng)構(gòu)建新型需求側(cè)體系，使需求側(cè)成為電力平衡的基本單元，就地生產(chǎn)、就地消費(fèi)，便于各參與主體之間的靈活互動(dòng)；供給側(cè)對(duì)需求側(cè)起支撐和調(diào)節(jié)作用，使電力需求和供給在需求側(cè)自平衡，提升電力供應(yīng)的本質(zhì)安全水平。推動(dòng)靈活可調(diào)資源、電動(dòng)汽車、虛擬電廠等負(fù)荷側(cè)資源參與電網(wǎng)互動(dòng)并積極跟隨新能源出力特性，促進(jìn)新能源消納以實(shí)質(zhì)性減少新能源棄電。推動(dòng)負(fù)荷側(cè)參與電網(wǎng)互動(dòng)以削減尖峰負(fù)荷，減少為滿足高峰負(fù)荷引起的投資，有效提升電網(wǎng)設(shè)備利用率。
（三）構(gòu)建以數(shù)字化技術(shù)為支撐的新一代電力安全供應(yīng)技術(shù)體系
在新能源發(fā)電占比大幅提升的背景下，電力安全供應(yīng)的主要技術(shù)矛盾表現(xiàn)為：安全狀態(tài)透明化、安全管控智能化的實(shí)際需求，與電源、電網(wǎng)、負(fù)荷、儲(chǔ)能以及相關(guān)市場(chǎng)、氣象、環(huán)境等的狀態(tài)可見、未來可知、運(yùn)行可控水平均較低之間的不匹配。應(yīng)以數(shù)字化技術(shù)為核心，構(gòu)建新一代電力安全供應(yīng)技術(shù)體系。
開展支撐數(shù)字電網(wǎng)的智能終端與傳感技術(shù)研究。圍繞高精度小微傳感量測(cè)，研發(fā)高靈敏度的電力專用磁場(chǎng)傳感元件，寬頻域、低噪聲的電力專用電場(chǎng)傳感元件，高分辨率、低誤差的電壓電流傳感元件，重點(diǎn)突破電力專用的主控芯片、邊緣計(jì)算芯片、新能源芯片。
開展新型電力系統(tǒng)信息通信支撐技術(shù)研究。發(fā)展新型電力系統(tǒng)的端到端通信與計(jì)算模式、端到端信息通信及計(jì)算資源的虛擬化管控技術(shù)，構(gòu)建電力通信與計(jì)算資源的定制化、差異化服務(wù)機(jī)制。基于海量信息數(shù)據(jù)分析和高性能計(jì)算技術(shù)，建設(shè)電網(wǎng)超強(qiáng)感知能力、智慧決策能力、快速執(zhí)行能力。
開展新型電力系統(tǒng)的云邊協(xié)同安全關(guān)鍵技術(shù)研究。突破復(fù)雜環(huán)境下的動(dòng)態(tài)身份認(rèn)證、訪問控制技術(shù)，面向新型電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)隱蔽對(duì)抗及通道檢測(cè)需求，挖掘并管控電力專用協(xié)議以及隱蔽通道的漏洞，增強(qiáng)本質(zhì)安全能力。
（四）完善市場(chǎng)體系和市場(chǎng)機(jī)制，構(gòu)建全員參與的電力安全生態(tài)
當(dāng)前的電力安全供應(yīng)由電網(wǎng)企業(yè)、管理部門主導(dǎo)，而電源企業(yè)、儲(chǔ)能企業(yè)、普通民眾等主體參與度不高。應(yīng)加快建設(shè)完善市場(chǎng)體系和市場(chǎng)機(jī)制，平衡發(fā)電企業(yè)、電網(wǎng)企業(yè)、售電企業(yè)、用戶、投資方、服務(wù)商等各方利益，形成全員參與的電力安全供應(yīng)新格局。
建立健全發(fā)電容量成本回收機(jī)制。采取容量補(bǔ)償、容量市場(chǎng)等方式，發(fā)現(xiàn)并補(bǔ)償常規(guī)電源調(diào)節(jié)備用的價(jià)值；妥善處理市場(chǎng)化改革帶來的發(fā)電環(huán)節(jié)“擱淺”成本，提高電力安全供應(yīng)的可持續(xù)保障能力。
構(gòu)建促進(jìn)新能源發(fā)展的市場(chǎng)機(jī)制。有序推動(dòng)新能源參與電力市場(chǎng)交易，以市場(chǎng)化方式提高新能源發(fā)電收益，吸引社會(huì)資本參與新能源發(fā)電投資建設(shè)。增強(qiáng)電網(wǎng)企業(yè)推進(jìn)新型電力系統(tǒng)建設(shè)的可持續(xù)投資能力，完善抽水蓄能、新型儲(chǔ)能等調(diào)節(jié)資源成本回收機(jī)制，擴(kuò)大綠色電力交易試點(diǎn)范圍，支持能源消費(fèi)模式創(chuàng)新。
分類、分環(huán)節(jié)理順電價(jià)形成機(jī)制，縱深推動(dòng)電價(jià)改革。從全系統(tǒng)角度看待新型電力系統(tǒng)建設(shè)和新能源消納的成本，處理好新能源發(fā)展、高系統(tǒng)性消納成本之間的關(guān)系。以上網(wǎng)電價(jià)、輸配電價(jià)、調(diào)節(jié)性資源價(jià)格、交叉補(bǔ)貼費(fèi)用等形式，合理分?jǐn)偛⒓皶r(shí)疏導(dǎo)系統(tǒng)性成本，解決定價(jià)扭曲、市場(chǎng)傳導(dǎo)不暢等問題。
加快建立統(tǒng)一的能源電力大市場(chǎng)。針對(duì)區(qū)域電力市場(chǎng)開展先行先試，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)并應(yīng)用于全國(guó)統(tǒng)一的電力市場(chǎng)體系建設(shè)；推動(dòng)電力市場(chǎng)、碳交易市場(chǎng)、一次能源市場(chǎng)、綠色電力市場(chǎng)等多元市場(chǎng)的協(xié)同運(yùn)營(yíng)與發(fā)展。完善跨省、跨區(qū)的能源電力市場(chǎng)交易機(jī)制，破除省間壁壘，保障民生用電需求。
七、結(jié)語
多次限電事件的發(fā)生反映了我國(guó)電力安全供應(yīng)基礎(chǔ)不牢固的特征。在未來能源轉(zhuǎn)型過程中，電力供應(yīng)安全方面的挑戰(zhàn)將持續(xù)存在。需要著力推動(dòng)電力安全供應(yīng)保障能力現(xiàn)代化，確保電力供應(yīng)安全。本文以我國(guó)電力安全供應(yīng)保障策略為研究切入點(diǎn)，在把握總體形勢(shì)、剖析存在的問題與挑戰(zhàn)的基礎(chǔ)上，提出了保障電力安全供應(yīng)的基本原則和關(guān)鍵步驟；形成的重點(diǎn)舉措覆蓋電力供應(yīng)保障能力建設(shè)、需求側(cè)關(guān)鍵作用發(fā)揮、電力安全供應(yīng)技術(shù)突破、市場(chǎng)體系與市場(chǎng)機(jī)制完善等方面。
著眼后續(xù)研究，建議結(jié)合國(guó)內(nèi)外宏觀經(jīng)濟(jì)、能源行業(yè)的新發(fā)展態(tài)勢(shì)，細(xì)化和深化我國(guó)電力安全供應(yīng)保障體系構(gòu)建的時(shí)間表、路線圖、施工圖；針對(duì)性制定風(fēng)險(xiǎn)防范應(yīng)對(duì)措施，前瞻性開展技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)，形成支撐新型能源體系長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的對(duì)策建議。
