前言:

作為世界上最大的煤炭消費和生產國,煤炭已深植于中國的能源體系,綠電替換煤炭是一項艱巨而又長期的任務。

作者 | 方文

圖片來源 |  網 絡

產業系統與能源系統的關系

各行業生產由主要消耗化石能源變為全面使用可再生能源;由較低的能效水平變為更高的能效水平;產業系統與能源系統的關系也將由[保障供能型]變為[互驅發展型]。

同時,用能方式的轉變將推動我國能源結構根本性調整。

包括能源電力在內的各行業跨越式、壓縮型的產業升級,會經由生產用能方式的根本性變化傳導到能源電力行業。

碳達峰、碳中和目標推動經濟高質量發展是[目標]和[產出],經濟高質量發展引導和推動能源高質量發展是[手段]和[成本]。

電力系統正面臨前所未有挑戰

①電力供需平衡難度劇增:近年,我國一直將調整電力供應結構作為電力系統優化的工作重點,逐步減少火力發電量的比例,并增加可再生能源裝機,電力供需平衡悄然被重塑。

②電氣化場景加速:今天我國電能占終端能源消費比重從2000年的不足12%提高到了2020年的27%左右,遠超全球平均水平的19%。

③電氣化場景加速:對電力系統主要會有兩方面的影響,一是顯著增加對電力的需求;二是電氣化場景復雜之后對電網的調節能力可是一大考驗。

④終端用戶需求的增長:我國經濟還處在快速發展過程中,家庭中的電子設備產品快速增長;冬季高峰期取暖用電用氣需求不斷攀升,都加大了調峰保供的難度。

是實現[3060]目標的必然選擇

現階段,新型電力系統的主要特征是實現新能源高比例接入,加快信息技術與能量供給的深度融合,電力傳輸更加高效且富有韌性。

依托新型電力系統建設,整合各類型能源資源,到碳中和階段,新型電力系統將逐漸發展為更加柔性、更加開放、高度智能的能源互聯網系統。

新型電力系統是更加柔性和開放的能源互聯網。

新型電力系統豐富了原有的能源互聯網概念并將其擴展為:既包括遠距離、復雜龐大的能源傳輸系統。

未來局域智能微網將成為重要的供能形式,和跨區送電方式相互補充、相互支撐。

2020年,我國二氧化碳排放總量約110億噸,其中能源行業約占80%,電力行業碳排放占能源行業的比重超過40%。

從表面看,能源行業是我國實現碳達峰、碳中和目標的主戰場,電力行業是實現碳達峰、碳中和目標的主力軍。

在一定程度上導致了不少地方政府將實現碳達峰、碳中和目標的責任主體鎖定在[能源電力]行業上,將發展重點聚焦于[超常規大規模發展新能源]上。

構建新型電力系統的三個階段

第一階段,推動新能源發展成為電力裝機主體;

第二階段,推動新能源發展成為電量、電力供應主體,新能源不僅是電力供應數量的主體,而且是能夠保障新型電力系統安全穩定運行的功能主體與責任主體;

第三階段,推動新能源發展為全社會的產用能主體,新能源利用與工業、建筑、交通等各行各業的產用能方式深度耦合,形成[新能源+][數字+][交易+]等產業能源融合的各種新形態。

新型電力系統將對不同領域的拉動作用

①風電和光伏將進入倍增階段。到2030年新能源裝機可能會達到16-18億千瓦,風電和光伏的爆發式增長已經是確定性事件。

②儲能將實現爆發式增長。中國新型儲能在2030年之后會迎來快速增長,2060年裝機規模將達4．2億千瓦(420GW)左右。

③能源數字化迎來黃金發展期。未來需要利用數字化手段,打通源網荷儲各個環節,進而幫助可再生能源的高比例接入和使用,來實現清潔、低碳的目的。

新型電力系統需考慮成本有因素

研究表明,2026年前后,中國的光伏、陸上風電的平準化度電成本將低于煤電成本。

但是,新能源接入電網節點時的成本并不是終端用戶電能成本。

實踐表明,新能源電量滲透率超過15%后,系統成本將明顯上升。

同時,未來的發展必須同步考慮煤電逐步退出與現有煤電機組利用小時大幅下降等能源轉型成本。

各行各業從高碳技術路線切換到低碳、零碳技術路線,需要投入大量的技術創新成本與用能方式轉換成本。

通過[電為載體]實現能源結構調整

碳達峰、碳中和目標將推動我國各產業的核心技術路線從[高碳排放]轉換到[低碳、零碳]排放。

通過[電為載體]實現以下核心轉變:

①實現能源消費結構的根本性轉變;

②實現綜合能效水平的持續大幅提升;

③產業系統與能源系統的關系轉型。

建設多元化儲能系統以滿足電力系統調節需求

新型電力系統中儲能系統需要及時平衡新型電力系統的功率波動,同時配合電網調節策略,實現新型電力系統的安全經濟運行。

要實現這個目的,要求儲能系統具備以下三大功能。

①大容量:儲能系統功率支援能力必須能夠覆蓋系統中新能源發電功率波動最大差額,因此必須具備較大容量;

②快速響應:儲能系統一般進行后發式功率支援,必須具備快速響應能力;

③多層次功率支援能力:新型電力系統中功率不平衡問題來源和特性極具多樣性,儲能系統對各種類型的功率不平衡現象均要具備強大的多層次支援能力。

單一技術結構和控制策略的儲能系統難以滿足上述要求,因此必須建設智能的多元化儲能系統。

結尾:

過去十余年,中國風電、光伏發電容量大幅增長,毫無疑問該大勢已定。

越發能看到發展新型電力系統的緊迫性與重要性,可能這才是真正被我們忽略掉的大棋。

部分資料參考:全國能源信息平臺:《新型電力系統構建需要全新的底層邏輯》,能見Eknower:《中央首次提出構建以新能源為主體的新型電力系統 意味著什么?》,浙電e家:《新型電力系統建設下 海量新能源消納如何破局?》,錦緞:《電力系統正面臨前所未有挑戰,發展新型電力系統為何成為必由之路?》,魚眼看電改:《新型電力系統思考:三個總體特征》

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