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如何科学构建新型电力系统?

发布时间:2021-08-11 来源:信息员

“气候变化正对我国粮食安全、生态、能源、经济发展带来严峻挑战。在此背景下,我国提出'二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和'的目标。”中国工程院院士邱爱慈近日在浙江海宁市人民政府等主办的“'双碳'目标下城市能源互联网发展合作论坛”上表示。

落实减碳目标,电力行业责任重大,发展以新能源为主的新型电力系统已成为时代使命。针对如何科学构建新型电力系统,与会专家献言献策。

目标:“风光”发电成主力

实现碳达峰、碳中和目标需要清洁能源持续发展。我国明确提出“到2030年非化石能源占一次能源消费比重达到25%左右,风电和太阳能发电总装机容量达到12亿千瓦以上”。对此,国内研究机构就如何构建新型电力系统进行了相关解读。

清华大学气候变化与可持续发展研究院去年10月发布的《中国长期低碳发展战略与转型路径研究》显示,温控2摄氏度情景下,能源消费2030年左右达峰,2050年消费约52亿吨标准煤;二氧化碳排放2025年左右达峰,2050年下降至29亿吨,加上碳捕捉和储存(CCS)、森林碳汇,届时二氧化碳净排放约20亿吨。

国家可再生能源中心2019年11月发布的《中国可再生能源展望》指出,高比例可再生能源情景下,终端用能电气化比例66%,非化石能源发电占比91%,其中“风光”占比73%。国家发改委能源研究所研究员时璟丽指出,2021年2月最新一版成果显示,非化石能源比重达78%。

时璟丽认为,以风光为主的可再生能源电力电量要在“十三五”规模上大幅增加。水电、核电、生物质发电至少在2030年前额外增量空间非常有限,“风光”发电装机和电量增量方面将是主力。经测算,“十四五”风光新增装机在5亿千瓦左右,“十五五”新增装机约6亿千瓦-7亿千瓦。“预计2021年,全国'风光'发电量占全社会用电量比重达11%左右,后续逐年提高,确保2025年非化石能源消费占一次能源消费的比重达到20%左右。”

挑战:如何平衡“不可能三角”

“风光”量升的同时,还要对电力系统内部组织进行提质。清华大学能源互联网创新研究院副院长高峰指出,构建新型电力系统关键在于共建新型电力生态。“发输配用、源网荷储,整个产业链条上的各环节都需要实现协同,需要新能源企业、化石能源企业、电网、用户等共同参与,共建生态,合作推进。”

当然,共同构建难度不小。时璟丽表示,由于能源和经济体系惯性,近期难以迅速实现温控2摄氏度情景的减排路径。国网能源研究院副总工程师兼能源数字经济研究所所长郑厚清也认为,“能源不可能三角”是首要挑战,传统发展模式难以兼顾安全、经济与低碳绿色的协同发展。“度电成本降低不等于系统成本同步降低,新能源渗透率超过15%后,系统成本将呈加速上升趋势。”

大规模消纳新能源抬高系统成本,与其“天性”密切相关。邱爱慈表示,我国新能源最小出力处于较低水平,对电力平衡支撑能力不足。“2019年,各省、各区域新能源最小日平均出力水平分别为3.6%、8%,新能源最小瞬时出力水平分别为0.2%、1.1%,区域间互补效果不明显。”

邱爱慈进一步指出,构建新型电力系统带来诸多挑战,其中包括电力安全供应、系统稳定运行等。“枢纽变电站存在停电风险或为隐患之一。我国西北部能源集中送出地区、东中部负荷中心普遍存在接入大量特高压、超高压线路的枢纽变电站,一旦遇险可能引发大面积停电。”

路径:与电力市场建设互为支撑

到底如何构建新型电力系统?

时璟丽表示,新能源实现高比例、高质量、市场化发展,关键在于新能源与能源系统的融合。“要解决好西部和北部地区大规模可再生能源利用的并网消纳,解决好电力系统的灵活性调峰资源。另外,新增可再生能源参与电力市场以及配额制下的可再生能源绿色证书交易市场建设,并扩展可再生能源应用场景,加快分布式能源建设步伐。随着'风光'进入平价阶段,市场在可再生能源资源配置中将起决定性作用。”

郑厚清认为,能源数字经济是构建新型电力系统的重点方向之一。“电力大数据具有价值密度高、分秒级实时准确、全方位真实可靠等特点,基于新型电力系统的能源电力大数据,将推动电力市场、碳市场和能源数据市场的融合发展。”

郑厚清进一步指出,当前能源数据等新型生产要素亟待盘活。“如何看待电网基础设施功能的变化?电力大数据如何监测电力系统减排成效?如何构建数字化产品服务社会双碳发展?这些问题有待在实践中寻找答案。”


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