中國儲能網訊：自2014年6月習近平總書記提出“四個革命、一個合作”能源安全新戰(zhàn)略以來，十年間，我國積極統(tǒng)籌開展能源消費革命、能源供給革命、能源技術革命、能源體制革命，全方位加強國際合作，并于2020年9月提出“雙碳”目標，有效推動了我國能源綠色低碳轉型。電力行業(yè)是我國能源轉型的關鍵所在，是供給側結構性改革的重點領域之一，本文基于能源安全新戰(zhàn)略思想，分析和總結了我國電源結構轉型的成效與挑戰(zhàn)，并對未來發(fā)展提出相關建議。
電力低碳轉型持續(xù)推進
供給側結構性改革取得良好成效
電力供應能力進一步增強
截至2023年底，全國全口徑發(fā)電裝機容量29.2億千瓦，同比增長13.9%；人均發(fā)電裝機容量自2014年底突破1千瓦后，2023年首次歷史性突破2千瓦，達到2.1千瓦。其中，非化石能源發(fā)電裝機在2023年首次超過火電裝機規(guī)模，占總裝機容量比重首次超過50%，煤電裝機占比降至40%以下。這期間，電源投資規(guī)模持續(xù)提升，非化石能源投資力度不斷加大。2023年，電源工程建設投資完成額達9675億元，同比增長30.1%，占電力總投資的64.7%，較2022年增長4.8個百分點。其中，非化石能源投資力度加大，投資額同比增長31.5%，占電源工程建設總投資的89.2%。
煤電規(guī)模得到有效控制，
向靈活高效、清潔低碳方向發(fā)展
近十年來，煤電裝機規(guī)模得到較好控制（見圖1），雖然2014～2023年煤電裝機容量逐年增長，但其裝機容量占比卻逐年降低，響應了“嚴控煤電裝機規(guī)模”的要求，不盲目新增煤電機組裝機容量，裝機增長明顯放緩。2023年，煤電裝機116500萬千瓦，占全國總裝機容量的39.90%，與2014年相比，裝機占比下降接近20個百分點，發(fā)電側裝機結構低碳化成效顯著。
煤電機組逐漸向基礎保障性和系統(tǒng)調節(jié)性電源并重轉型，并且節(jié)能升級改造和機組結構優(yōu)化也取得良好成效。一是靈活性改造有序進行。為響應“存量煤電機組靈活性改造應改盡改”的政策，當前，全國煤電機組累計完成靈活性改造3億千瓦以上，已提前超額完成“十四五”期間2億千瓦靈活性改造的目標，其改造效果相當于釋放了3000萬千瓦以上的調節(jié)能力。二是“上大壓小”、淘汰落后產能和節(jié)能改造持續(xù)推進。“十三五”期間，累計淘汰關停落后煤電產能4700萬千瓦；進入“十四五”后，“上大壓小”進一步落實，截至2022年底，淘汰關停煤電落后產能超過1億千瓦，為大容量、高參數、低能耗的煤電機組騰出容量空間。在節(jié)能改造方面，全國供電標準煤耗持續(xù)下降，2022年，全國6000千瓦及以上電廠平均供電煤耗為300.7克標準煤/千瓦時，較2014年下降了18.2克標準煤/千瓦時，已達到世界先進水平。三是超低排放改造效果明顯。截至2022年底，全國達到超低排放限值的煤電機組約10.5億千瓦，約占煤電總裝機容量比重的94%，建成全球最大的清潔煤電供應體系。2022年，全國電力煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放量分別比2014年降低90%、92%、87%，極大地降低了煤電機組的大氣污染物排放。
可再生能源實現跨越式發(fā)展
十年來，我國以水電、風電、光伏發(fā)電為代表的可再生能源實現跨越式發(fā)展，堅持集中式和分布式開發(fā)并舉的發(fā)展模式，2014～2023年，可再生能源裝機容量保持高速增長態(tài)勢，有力推動了我國電源結構加快向清潔低碳方向轉型。2023年，全國可再生能源裝機容量達14.5億千瓦，歷史性超過煤電，裝機占比提升至53.9%，與2014年相比增長20個百分點，裝機容量占比首次過半；新增可再生能源發(fā)電裝機3.05億千瓦，占全國電源裝機新增規(guī)模的82.7%，自2017年以來持續(xù)保持新增電源裝機主體地位。在全球能源轉型的大背景下，我國可再生能源裝機約占全球可再生能源總裝機的40%，是推動全球可再生能源持續(xù)、高質量發(fā)展的重要動力。
分電源類型看，隨著發(fā)電技術的不斷進步及成本的逐步降低，風電和太陽能裝機容量漲勢迅猛，分別從2014年的9637萬千瓦、2486萬千瓦上漲至2023年的44134萬千瓦、60949萬千瓦，風電和太陽能累計裝機容量分別連續(xù)11年、8年居全球第一。水電裝機容量穩(wěn)步增長，截至2023年底，水電裝機容量達到42154萬千瓦（其中抽水蓄能5094萬千瓦），較2014年增加了11668萬千瓦，初步形成了黃河上游、長江上游、烏江、大渡河、雅礱江、紅水河六大水電基地，水電資源得到規(guī)?；咝ч_發(fā)。生物質發(fā)電有序發(fā)展，截至2023年底，生物質發(fā)電裝機容量達到4414萬千瓦，較2014年增加了3464萬千瓦，同時，生物質成型燃料、生物質液體燃料等利用方式的規(guī)模也在逐步擴大，年利用量分別超2000萬噸、500萬噸，成為解決我國農林剩余物和城鎮(zhèn)垃圾的重要途徑。
發(fā)電量方面，我國可再生能源發(fā)電量持續(xù)增長，成為我國新增發(fā)電量主體。2023年，全國可再生能源年發(fā)電量接近3萬億千瓦時，較2014年的1.2萬億千瓦時增加150%。在可再生能源發(fā)電量增長的推動下，2023年，全國清潔能源發(fā)電量31906億千瓦時，占全部發(fā)電量的36.97%，與2014年相比增長約11個百分點（見圖2）。水電受豐水期來水偏枯、主要水庫蓄水不足及降水持續(xù)偏少等因素影響，近兩年發(fā)電量占比略有下降，但水電仍然是貢獻可再生能源發(fā)電量的主要電源，其發(fā)電量從2014年的10661億千瓦時增加到2023年的12774億千瓦時，增加約20%。同時，太陽能發(fā)電和風力發(fā)電量增長迅速，2023年，太陽能和風力發(fā)電量分別為5833億千瓦時、8090億千瓦時，與2014年相比分別增長約22倍、4倍，二者發(fā)電量之和首次超過水電。
我國能源電力高質量發(fā)展
面臨的新形勢和新挑戰(zhàn)
為了更好地支撐和服務中國式現代化，能源電力行業(yè)需持續(xù)加快建設新型能源體系，提高電力資源安全保障能力。在能源電力供需格局不斷變化的新形勢下，我國能源電力行業(yè)高質量發(fā)展仍面臨挑戰(zhàn)。
電力安全保供形勢更加緊迫
經濟社會的進步伴隨著對清潔、經濟、可靠供電服務的更高要求，而在電力系統(tǒng)結構轉型的內因驅動和極端氣候事件頻發(fā)的外因刺激下，電力安全保供正成為社會熱點話題。從2018年東部省市夏季結構性尖峰電力缺口、2020年湖南與江西寒潮大范圍缺電、2021年全國大范圍缺煤限電，到2022年四川高溫干旱嚴重缺電，電力安全的事態(tài)不斷升級，我國將電力安全保供的重要性提升到了新的高度。
相比傳統(tǒng)電力系統(tǒng)，新型電力系統(tǒng)中源荷雙側不確定性顯著增強。一方面，大規(guī)模新能源并網加速推動電源側清潔化的同時，帶來了多時間尺度出力的強隨機特性，電力供應趨向隨機化、概率化；另一方面，我國全社會電力需求不斷增加，電力需求增長重心正逐步向第三產業(yè)和居民用電轉移，用電負荷尖峰化和雙峰化愈發(fā)凸顯，并對溫度、天氣狀況變化更加敏感。新型電力系統(tǒng)平衡正由傳統(tǒng)的“確定性發(fā)電跟蹤不確定負荷”轉變?yōu)椤安淮_定發(fā)電與不確定負荷雙向匹配”，電力可靠供應難度大幅增加。
煤電行業(yè)轉型發(fā)展任務艱巨
當前，煤電發(fā)電量占總發(fā)電量的比重接近六成，且承擔了超七成的電力頂峰任務，仍然是電量供應和靈活性調節(jié)的主力電源。我國以煤為主的資源稟賦，決定了煤電在今后較長時期內仍將承擔保障我國能源電力安全的重要作用，短期內不可能被完全替代。自2021年多地區(qū)頻繁出現電力供需緊張的情況，主管部門和地方政府出于對電力供應安全的擔憂，放寬了煤電項目的審批限制。煤電裝機規(guī)模預增較高，而碳達峰約束下電量增長受限，新建煤電的商業(yè)可行性將持續(xù)受到挑戰(zhàn)。在我國“雙碳”目標和全球擺脫化石能源的共識下，如何妥善處理好煤電容量、電量和排放的關系是目前電力行業(yè)面臨的難題。
此外，我國煤電機組調節(jié)能力和系統(tǒng)整體靈活性仍不足以滿足快速增長的新能源并網規(guī)模，煤電進一步清潔高效發(fā)展面臨的困難較多，煤電和新能源融合式發(fā)展的技術儲備也不充分。其中，新能源裝機迅猛增長帶來的消納問題和保障電網安全運行之間的矛盾日益突出，煤電承擔頻繁的調峰、調頻，甚至是啟停和應急服務，使得供電煤耗增加，設備可靠性、機組經濟性下降。在保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的前提下，煤電機組實現轉型升級和綠色低碳發(fā)展的任務艱巨。
可再生能源躍升式發(fā)展存在障礙
新能源以大基地和分布式并舉的方式發(fā)展，在并網技術、市場機制和電力體制方面面臨著以下三個方面的困難和挑戰(zhàn)：
一是新能源大基地跨區(qū)域遠距離送電在技術層面和體制機制層面仍存在障礙。一方面，目前所有已投運的輸送新能源為主的特高壓直流工程，需要強有力的同步支撐能力才能正常運行，一旦直流未達到額定輸電能力而新能源已全部同步并網，將造成大量的棄電和巨大的系統(tǒng)運行風險。另一方面，新能源大基地具有綜合發(fā)電成本低的優(yōu)勢，但相關利益主體較多、協(xié)商困難，且大量的廉價電能并網接入會沖擊送受兩端省級電網原有的定價機制，大基地參與各級電力市場間的銜接關系及邊界條件尚不明確。
二是中東部地區(qū)分布式新能源的大規(guī)模并網受現有配電網網架約束。大量發(fā)電功率不穩(wěn)定的分布式電源在缺乏微電網協(xié)同調度的情況下接入電網，會加大整個配電網的調頻壓力，為確保電網安全穩(wěn)定運行和保障供電質量，配電網網架薄弱的地區(qū)難以大量接入分布式新能源。2023年，遼寧、湖北、河南等多個省份暫緩了低壓配網接網預警等級為紅色的縣（市、區(qū)）的分布式光伏備案。
三是可再生能源全額保障性消納轉向多元主體共擔，由計劃向市場的平穩(wěn)過渡面臨挑戰(zhàn)。為順應新理念、新形勢要求，國家發(fā)改委印發(fā)了《全額保障性收購可再生能源電量監(jiān)管辦法》，對全額保障性收購范圍進行優(yōu)化，提出全額保障性收購包括保障性收購電量和市場交易電量，可再生能源電量收購主體由過去電網企業(yè)一家，轉變?yōu)殡娋W企業(yè)、售電企業(yè)、電力用戶、電力調度機構和電力交易機構等多元主體。全額保障性消納制度銜接全國統(tǒng)一電力市場建設，過程中會面臨一些挑戰(zhàn)，例如，各地的市場主體如何落實消納責任，對電源投資、電網運行、負荷特性、技術基礎、市場競價等方面的影響，電力市場機制該如何適應調整，跨省跨區(qū)綠電交易如何推進等。
推動我國能源電力高質量發(fā)展的建議
黨的二十大報告提出，深入推進能源革命，加快規(guī)劃建設新型能源體系。圍繞建設新型能源體系和新型電力系統(tǒng)的總目標，促進我國能源電力高質量發(fā)展，本文提出以下三方面的對策建議：
按照“增規(guī)模、提性能、理機制”的策略，加速新型電力系統(tǒng)靈活性資源部署，適配新型電力系統(tǒng)源荷特性變化
一是“增規(guī)?！保攸c是存量資源中火電靈活性改造、省間電網靈活互動、需求側資源的規(guī)?；奂憫?，以及增量資源中抽水蓄能、新型儲能和各類電能替代的主體；二是“提性能”，加快推進短時、極短時調節(jié)資源部署（如電化學儲能、飛輪儲能），穩(wěn)步增加中時資源規(guī)模（如靈活煤電、需求響應），提早部署長時調節(jié)資源（如氫能、跨區(qū)輸電），滿足“尖峰頂得上、低谷壓得下、爬坡跟得上、成本降下來、功能多樣化”的更高要求；三是“理機制”，以經濟手段加快現貨電能量、輔助服務、容量機制等電力市場產品組合的靈活性資源部署，引導靈活調節(jié)資源在規(guī)模、性能、成本、運行策略等方面實現全面升級。
深化煤電功能調整，有序推進煤電容量、電量與碳排放的脫鉤，保障電力安全穩(wěn)定供應和“雙碳”目標的落實
一是加快推動煤電向基礎保障性和系統(tǒng)調節(jié)性電源并重為主轉型，挖掘煤電機組的系統(tǒng)韌性價值，提升能源電力安全保障能力，應對極端天氣頻發(fā)導致新能源出力和用電負荷的大幅變化；二是盡快出臺煤電發(fā)電量達峰的頂層設計，制定煤電電量占比約束性指標，推進煤電電量與容量脫鉤；三是在“三改聯(lián)動”基礎上，逐步部署煤電機組脫碳改造，進一步降低煤電的碳排放強度，推進煤電碳排放與電量脫鉤。
適時調整新能源發(fā)展策略，穩(wěn)步提升新能源的安全可靠替代能力，以新能源產業(yè)鏈激發(fā)電力新質生產力
一是根據新型電力系統(tǒng)建設進程，修訂《可再生能源法》《電力法》等法律法規(guī)對新能源的保障性消納、發(fā)展方式、發(fā)展定位、發(fā)展基金、稅收優(yōu)惠等的規(guī)定，為新能源的持續(xù)發(fā)展提供立法保障；二是要從能源系統(tǒng)碳達峰、非化石能源消費占比25%的整體角度出發(fā)，合理評估水、核、風、光的增量空間；三是根據各地區(qū)建設新型電力系統(tǒng)的結構性特征和轉型節(jié)奏，將新能源并網規(guī)模調控在電力系統(tǒng)經濟消納能力范圍內，著力解決新能源大基地經濟高效外送消納、分布式電源安全穩(wěn)定并網的技術難題；四是通過“補鏈、強鏈、延鏈、建鏈”的方式，強化新能源產業(yè)鏈的規(guī)?；瘍?yōu)勢和拉動效應，縱向拓展新能源的開發(fā)利用，橫向促進新業(yè)態(tài)的創(chuàng)新應用，形成網絡化、區(qū)域化、韌性化的發(fā)展態(tài)勢。
本文刊載于《中國電力企業(yè)管理》2024年5期，作者單位：華北電力大學
