“面對全球環(huán)境治理前所未有的困難,國際社會要以前所未有的雄心和行動,勇于擔當,勠力同心,共同構建人與自然生命共同體。”4月22日,國家主席習近平在領導人氣候峰會發(fā)表重要講話,站在全球生態(tài)文明建設的高度深入闡述應對氣候變化挑戰(zhàn)之策,倡導共同構建人與自然生命共同體,為處于關鍵節(jié)點的全球環(huán)境治理指明了通往美麗新世界的金光大道。
去年9月,習近平總書記提出我國碳達峰、碳中和目標;今年3月15日,在中央財經委員會第九次會議上,進一步對碳達峰、碳中和作出了部署,強調構建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)。這一重大決策是“四個革命、一個合作”能源安全新戰(zhàn)略的最新實踐和發(fā)展,是對我國電力系統(tǒng)的一場戰(zhàn)略性、全局性、革命性變革,為我國能源電力轉型發(fā)展提供了方向指引和根本遵循。
新時代帶來新理念,新理念催生新電力。從呼喚到回應,從模糊到清晰,一個越來越具體生動的新型電力系統(tǒng)正向我們快步走來。什么是新型電力系統(tǒng),如何構建新型電力系統(tǒng),能源電力行業(yè)又該何去何從?諸多問題在引發(fā)相關各方探討的同時,也在全社會掀起了一場關于能源電力未來方向的思想風暴。
呼喚:建設什么樣的電力系統(tǒng)?
從高空俯瞰中國,一條條能源大動脈跨越山川河流,將充沛的電力輸送至四面八方。
能源關系人類社會永續(xù)發(fā)展?;茉吹拈_發(fā)利用,極大地推進了世界經濟和人類社會發(fā)展,也給自然生態(tài)帶來嚴重傷害。比爾·蓋茨在《氣候經濟與人類未來》一書中寫道:“氣候就好比一個正在被緩緩注水的浴缸,即使我們把水調到涓涓細流的程度,浴缸早晚也會被注滿,而水滿之后,自然會流到地面上。這就是我們必須阻止的災難。”他認為,唯一的解決方案就是把碳排放的目標定為“0”。
實現碳達峰、碳中和,重點在能源。國際能源署(IEA)最新報告顯示,2021年全球與能源有關的二氧化碳排放量將激增15億噸,是自2010年以來的最大年度排放量增長;煤炭需求將增長4.5%,接近2014年以來的歷史最高水平,其中電力煤炭需求占四分之三??梢哉f,能源系統(tǒng)是實現“雙碳”目標的主戰(zhàn)場,電力系統(tǒng)則是其中的主力軍。
自18世紀中期起,人類開始大規(guī)模使用化石能源,推動了工業(yè)文明的興起和發(fā)展,逐漸形成由發(fā)電廠、輸電網、配電網和用電客戶組成的電能生產與消費系統(tǒng)。在電能應用的初期,電力通常是經過小容量發(fā)電機單獨向燈塔、輪船、車間等供電。20世紀以后,人們普遍認識到擴大電力系統(tǒng)的規(guī)模可以在能源開發(fā)、工業(yè)布局、負荷調整、系統(tǒng)安全與經濟運行等方面帶來明顯的社會經濟效益,各國電力系統(tǒng)的規(guī)模迅速擴大。以我國為例,作為世界級的能源生產和消費大國,目前我國形成了煤炭、電力、石油、天然氣、可再生能源全面發(fā)展的能源供給體系,逐步發(fā)展成為世界上輸送容量最大、輸電電壓等級最高、多區(qū)域電網交直流混聯(lián)的電力系統(tǒng),為優(yōu)化調度資源和滿足各地區(qū)經濟社會發(fā)展用電需求提供可靠保障。
截至2020年年底,我國可再生能源發(fā)電裝機總規(guī)模達到9.3億千瓦,占總裝機的比重達到42.4%,較2012年增長14.6個百分點。其中,水電、風電、太陽能發(fā)電裝機規(guī)模均位居世界首位。2020年,我國可再生能源發(fā)電量達到2.2萬億千瓦時,占全社會用電量的比重達到29.5%,較2012年增長9.5個百分點,有力支撐我國非化石能源占一次能源消費比重達15.9%,如期實現2020年非化石能源消費占比達到15%的莊嚴承諾。
這是一份沉甸甸的成績單,但要實現碳達峰、碳中和目標,仍然十分艱辛。到2030年實現碳達峰,我國風電、太陽能發(fā)電總裝機容量需要達到12億千瓦以上,意味著風電、太陽能發(fā)電裝機還將至少增加6.66億千瓦。4月22日,在國務院新聞辦舉行的新聞發(fā)布會上,生態(tài)環(huán)境部副部長莊國泰表示,中國從碳達峰到碳中和的時間只有30年左右,與發(fā)達國家相比時間大大縮短,面臨巨大挑戰(zhàn)。
越是艱難越向前。3月15日,習近平總書記明確提出“深化電力體制改革,構建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)”。3月19日,國家電網有限公司出臺加快抽水蓄能開發(fā)建設6項重要舉措,為保障電力安全和能源安全,推動大規(guī)模高比例新能源又好又快發(fā)展提供重要支撐。4月20日,公司向社會發(fā)布新能源云,積極打造“互聯(lián)互通、高效協(xié)同、數據共享、優(yōu)化配置”的能源數字經濟平臺,全力為經營區(qū)內新能源場站提供公平公正、優(yōu)質高效的并網服務。
視野再放大,從加強輸電通道建設,保障新能源及時并網和消納,促進能源供給清潔化,到大力實施電能替代,促進終端能源消費電氣化;從加強電力技術創(chuàng)新,促進清潔能源利用高效化,到及時發(fā)布服務碳達峰、碳中和行動方案,自上而下部署開展一系列研究和探索工作,公司爭排頭、作表率,以實際行動努力當好能源清潔低碳轉型的先行者、推動者、引領者,推動構建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng),全力服務碳達峰、碳中和目標。
構建新型電力系統(tǒng),順應歷史潮流,符合現實要求,將帶來我國電力系統(tǒng)的一場戰(zhàn)略性、全局性、革命性變革。公司總工程師陳國平告訴記者:“構建新型電力系統(tǒng)要求的及時提出,以權威聲音解答了建設什么樣的電力系統(tǒng),以何種主體能源建設電力系統(tǒng)等關鍵問題,為能源電力行業(yè)提供了根本行動指南。”
求解:如何建設新型電力系統(tǒng)?
上海市浦東新區(qū)臨港新城至洋山深水港東海大橋兩側,一座座巨大的風機聳立在一望無際的大海上,飛旋的葉片將無形的風能轉變?yōu)榍鍧嵕G色的電能,點亮都市。
怎樣建設新型電力系統(tǒng)?這是構建新型電力系統(tǒng)的關鍵問題。盡管各種聲音和觀點不絕于耳,但以電為中心、以電網為平臺、以新能源大規(guī)模開發(fā)利用為重點,已成為從發(fā)電側到用電側相關各方的普遍共識。
中國電力科學研究院系統(tǒng)所電力系統(tǒng)規(guī)劃技術研究室副主任秦曉輝將碳達峰比喻為“兩個增量的賽跑”:“新能源發(fā)電的增量跑贏了全社會負荷用電的增量。”這就需要一方面努力增加新能源發(fā)電量,另一方面要適當控制全社會負荷用電的增量。
讓新能源發(fā)得出、送得上、落得下,消納是關鍵。面對未來凸顯的“雙高”“雙峰”特性,電力系統(tǒng)運行機理將發(fā)生深刻變化,控制模式發(fā)生根本改變。秦曉輝說:“電力系統(tǒng)的平衡模式將從源荷實時平衡模式,轉變?yōu)橛梢?guī)?;?a href="/news/search.php?kw=儲能" target="_blank">儲能、可調負荷以及多能轉換等共同參與緩沖的,在更大時間和空間范圍內的非完全實時平衡模式;電力系統(tǒng)的物理形態(tài)將從現在的以同步發(fā)電機為主的機械電磁系統(tǒng),轉變?yōu)橛筛嚯娏﹄娮釉O備與同步機共同構成的功率半導體/鐵磁元件混合系統(tǒng);電力系統(tǒng)的動態(tài)特性將從高慣性多電壓源連續(xù)控制主導系統(tǒng),轉變?yōu)榈蛻T性多電流源切換控制與電壓源協(xié)調運行系統(tǒng);電網外在形態(tài)則從現在的以大電網為主,轉變?yōu)榇箅娋W和局部直流電網、微電網并存的多形態(tài)電網。”
未來10年,我國風能、太陽能發(fā)電裝機容量有望達到目前裝機容量的兩倍。新能源發(fā)電存在靠天吃飯的特性,用戶需要可靠的用電保障,二者如何匹配?
在3月30日國務院新聞辦公室舉行的中國可再生能源發(fā)展情況發(fā)布會上,國家能源局電力司司長黃學農介紹,在統(tǒng)籌優(yōu)化新能源開發(fā)布局,實現新能源電力全局優(yōu)化配置的基礎上,要大力提升電力系統(tǒng)的靈活調節(jié)能力。在發(fā)電側,加強火電靈活性改造,推動抽水蓄能電站、天然氣調峰電站的建設;在電網側,加大基礎設施建設,提升資源優(yōu)化配置能力,特別要發(fā)揮大電網資源互濟的作用;在用戶側,推進終端電能替代特別是綠色電能替代,提高需求側響應能力。另外,還要加快儲能的規(guī)模化發(fā)展,推動電力系統(tǒng)全面數字化,構建高效、智慧的調度運行體系。
中國工程院院士郭劍波說:“未來,新能源發(fā)展是更多地去適應電力系統(tǒng),還是電力系統(tǒng)通過升級改造更多地適應新能源發(fā)展?能源轉型不能延續(xù)慣性思維,不管是電力系統(tǒng)還是新能源,兩邊都要變。”
比爾·蓋茨說:“沒有創(chuàng)新驅動,人類無法實現零排放的目標。”面對前所未有的困難和挑戰(zhàn),中國有雄心更有行動,主動擔當全球生態(tài)文明建設的參與者、貢獻者、引領者。能源電力領域的攻關創(chuàng)新,必將為中國踐行承諾交上一份滿意的答卷。
探索:如何做到統(tǒng)籌規(guī)劃攜手共進?
浙江紹興,一個立足未來配電網形態(tài)的能源互聯(lián)網項目,正在50平方千米的鏡湖新區(qū)全面規(guī)劃。紹興供電公司發(fā)展部主任王華慧說:“僅靠投資擴建提升供電能力的手段未來將不能滿足社會用電需求。構建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng),配電網形態(tài)的轉變是一個重點。”他認為,交直流互濟的配電網將更契合新能源的接入與消納。建設多種能源互補共濟、負荷互動、控制策略優(yōu)化的配電網,是實現“雙碳”目標的有益嘗試。
縱觀近年來的電力發(fā)展,電力系統(tǒng)轉型升級的探索從未止步。在發(fā)電側,煤電供給側改革深化開展,煤電發(fā)電企業(yè)嚴控“存量”,主動減少無效供給,大力提高能效;風電和光伏發(fā)電企業(yè)搶抓機遇,做足“增量”,不斷加快技術升級步伐。在電網側,以輸送新能源為主的特高壓輸電、柔性直流輸電等工程建設和技術研究應用穩(wěn)步開展。在電源側,抽水蓄能電站建設和儲能規(guī)模化應用不斷加強,“新能源+儲能+調相機”模式推動電力系統(tǒng)由碳排放系統(tǒng)向碳循環(huán)利用系統(tǒng)轉變。在負荷側,東中部地區(qū)分布式電源和微電網穩(wěn)步發(fā)展,5G、物聯(lián)網技術廣泛應用,全電景區(qū)、港口岸電、電動汽車充電設施加快布局,不斷提升需求響應能力。
構建新型電力系統(tǒng),是一場廣泛而深刻的經濟社會系統(tǒng)性變革,事關經濟社會發(fā)展全局和長期戰(zhàn)略,需要全社會各行業(yè)共同努力。從能源安全的角度看,新能源出力具有間歇性、波動性,大規(guī)模接入給電力系統(tǒng)穩(wěn)定和能源安全帶來新挑戰(zhàn);從能源轉型的角度看,能源結構和發(fā)展方式的根本性變革,將使產業(yè)鏈各方面臨前所未有的新情況。
又好又快推動構建新型電力系統(tǒng),必須全國一盤棋,統(tǒng)籌好發(fā)展與安全、政府與市場、保供與節(jié)能、成本與價格的關系,發(fā)揮好政府主導、政策引導、市場調節(jié)、企業(yè)率先、全社會共同參與的作用,避免“算小賬不算大賬”,一步一個腳印向前推進。國網能源院院長、黨委書記張運洲說:“要加快完善適應新能源大范圍優(yōu)化配置的市場化機制,創(chuàng)新完善新能源并網量價收購方式和交易模式,形成省間、省內交易協(xié)同開展、統(tǒng)一運作的全國電力市場。”
道阻且長,行則將至。構建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)是能源電力行業(yè)的重大歷史機遇,必將催生能源電力新技術的廣泛運用,推動電力體制改革全面深化。只有加強能源電力統(tǒng)一規(guī)劃,完善市場機制和價格財稅政策,發(fā)揮行業(yè)主體作用,全社會攜手共進,才能早日迎來一個美麗新世界。
原標題:求解:如何建設新型電力系統(tǒng)?