新型電力系統(tǒng)的構建不是一蹴而就的事，必須經歷一個漸變的過程，電網(wǎng)企業(yè)要盡快啟動戰(zhàn)略性的規(guī)劃和專題研究，使新型電力系統(tǒng)的構建在戰(zhàn)略的前提下漸變。電網(wǎng)要主動適應這種大規(guī)模新型能源的接入?！?
——中電聯(lián)電力發(fā)展研究院專家 常浩
2021年6月8-9日，“第二屆智能配電網(wǎng)建設研討會”在江蘇省南京市舉辦，主題為“數(shù)字化轉型·建綠色配電網(wǎng)”。中電聯(lián)電力發(fā)展研究院專家常浩先生在會上發(fā)表題目為《構建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)的幾點思考》的主題演講，相關內容摘錄如下，以饗讀者。
常浩：各位來賓，女士們，先生們，大家早上好！很高興在這里和大家交流以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)的構建。
習近平總書記在75屆聯(lián)大提出了我們國家的“雙碳”目標，即：2030年我們國家要達到碳達峰，2060年要實現(xiàn)碳中和。對于我國以化石能源為主的國家提出這個要求，確實彰顯了我們國家是一個負責任的大國。
回顧“雙碳”目標，世界共同行動的歷史，兩個重要的會議，一個是京都議定書，全球應對氣侯變化的一個總體框架，人類已經意識到了全球氣候對整個人類帶來的災難性的后果。自工業(yè)革命以來，18世紀蒸汽機的出現(xiàn)，碳排放的量是劇增，那個時候主要以化石能源為主，排放大量的二氧化碳。有統(tǒng)計，工業(yè)革命以來到2019年，我們全球的二氧化碳的濃度較工業(yè)革命前已經升高了66%，升高了很多，氣侯產生了溫室效應，海平面上升。如果讓這種情況繼續(xù)下去，整個人類都將面臨著災難，海平面上升，動植物的滅亡，這是生態(tài)的災難。
整個世界意識到了嚴重性，所以有一個應對全球氣候變化的協(xié)議，我們簡稱京都議定書，各國應對氣候變化總體框架。
2015年《巴黎協(xié)議》，對全球的2020年以后全球怎么應對氣侯變化？應對溫度的上升，有一個統(tǒng)一的行動綱要。按照《巴黎協(xié)議》，要盡早達到碳達峰，并在本世紀下半葉要實現(xiàn)碳中和，全球都要遵守履行。習總書記在75屆聯(lián)大也提出了我們國家的路線圖，2030年碳達峰，2060年碳中和。
歐盟在90年代已經碳達峰，美國是2007年碳達峰，歐盟和美國現(xiàn)在都提出2050年實現(xiàn)碳中和。發(fā)達國家他們從碳達峰到碳中和用了50年到60年的時間，我們國家只有30年的窗口期，2030年到2060年也就是30年的窗口期，這個形勢是很嚴峻的，特別是像我們以化石能源為主的國家，要在這么短的時間內走過歐美已經走過的路，時間是很緊迫的。我國提出了我們的行動路線圖，充分彰顯了我們作為大國的責任與擔當。
為了進一步落實這些承諾，今年三月，習總書記主持的中央第九次財經會議提出：十四五是碳達峰的關鍵期，窗口期，要重點做好構建清潔低碳安全高效的能源體系，控制化石能源的總量，著力提高利用效率，實施可再生能源的替代行動，深化體制改革，構建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)。今后五年，我國能源電力領域要緊緊抓住碳達峰的關鍵期和窗口期，緊緊圍繞著2030年碳達峰的要求開展工作，突破口就是以構建新能源為主體的新型電力系統(tǒng)。這里也給了我們很多的發(fā)展空間。
大家知道，全球經歷了兩次工業(yè)革命，第一次是十八世紀的蒸汽機，第二次工業(yè)革命是十九世紀中葉，電的出現(xiàn)，電在工業(yè)革命中扮演了非常重要的角色。兩次工業(yè)革命主要的能源消耗是燒煤。這次提出了以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)的構建，我的理解，可能就是第三次工業(yè)革命的前夜。也有人說第三次工業(yè)革命是信息、計算機，但是從長期的過程來看，計算機、信息畢竟是弱電，還不是以一次能源消耗為特征的革命。我講的第三次工業(yè)革命對傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)提出了挑戰(zhàn)，提出了新的要求。現(xiàn)在大量的新能源建了以后，對傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)是一個巨大的挑戰(zhàn)。
圍繞著構建新型電力系統(tǒng)，怎樣構建？這里我有幾點思考，供大家參考。
我們的電力系統(tǒng)有發(fā)電方、用戶方、電網(wǎng)方共同參與，共同組建形成的電力系統(tǒng)。我從各方參與的角度來看新型電力系統(tǒng)應該如何構建，才能使得大家在新型電力系統(tǒng)各自負起自己的責任，共同維護電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定低碳高效運行。
首先，從發(fā)電側方面來看，今后的電源肯定是以新能源為主體，現(xiàn)在新能源還沒有一個確切的定義，我的理解，新能源就是相對于于傳統(tǒng)的能源而言的能源。傳統(tǒng)的能源就是煤電、火電、水電、核電，這個都是現(xiàn)在的電力系統(tǒng)里面有的，屬于傳統(tǒng)的一次能源。新能源的主體是風電、光伏，包括后面可能還有的氫能。今后的化石能源將逐步淡出電力系統(tǒng)，煤電的容量會不斷的下降，因為煤電要排大量的二氧化碳，2060年要零排放，大的目標在這里，煤電今后會不斷的萎縮。
從嚴控煤到去煤到零煤，這是一個比較長的過程，特別是現(xiàn)在碳捕捉技術還不成熟，碳捕捉技術會有大的發(fā)展，今后的生態(tài)就是大中小容量并存，有的是集中開發(fā)，有的是分散開發(fā)，集中式和分布式的布局也并存，網(wǎng)內網(wǎng)外的電源并存，電源的智能化、多能源的價值要彰顯。
2020年，我們國家的電力系統(tǒng)的裝機總量是22億千瓦，這里火電的裝機有12.5億千瓦，主要是煤電，占了22億千瓦裝機的57%，有大量的二氧化碳排放，風電、太陽能總共的裝機是5.3億千瓦，占電力系統(tǒng)整個裝機的24%，水電的裝機容量大概是3.7億千瓦，占17%，還有5000萬的核電，這就是22億千瓦裝機的構成。
到2030年要碳達峰，前面已經說了京都議定書、巴黎協(xié)議，對發(fā)達國家有一個碳達峰、碳中和的時間進度表，對發(fā)展中國家也有一個時間進度表，我們國家的進度表習總書記已經表態(tài)了，2030年碳達峰，還有30年的時間達峰，火電可能還會增加一點，但是增加的量非常有限，電源主要的增加要靠新能源?，F(xiàn)在經濟要發(fā)展，負荷水平不斷的增長，今后滿足增長的主體是新能源。按照4～6%的增長速度，增量是一個非常巨大數(shù)字，因為我們的基數(shù)大。22億千瓦的裝機基數(shù)，5%的增長速度，每年需新增裝機超過1億千瓦，才能滿足負荷增長的需要。
到2030年，新能源的總的裝機要達到16億千瓦，其中新增的量要達到10億千瓦及以上，新增裝機主要靠新能源。新能源有它的不確定性，系統(tǒng)還要有一定的穩(wěn)定的電源，來保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定的運行。電有它的特點，即發(fā)即用，發(fā)電和負荷要實時平衡均。因此，要有一定的電源支撐系統(tǒng)的運行，可能還會裝一些氣電，裝一些靈活的交流電源，比如煤電的改造，煤可以變成油來燒，這樣就可以少排碳。
可預計到2030年能源消費的總量是59億噸標煤，到2030年按照GDP 4～6%的增長率，能源總的銷量大概是59億噸標煤，其中風電可以占到25%，太陽能占到10%，核電占到3%，水電12%，煤電31%，這大概就是2030年的狀況。這個時候還有一定數(shù)量的煤電，2030年以后它要禁排放，那個時候碳中和的技術就要上來，碳捕捉，它排出來的二氧化碳要想辦法把它捕捉到，想辦法把它封存。就像火電廠的除塵、除硫，這些技術都已經成熟了。二氧化碳的捕捉技術還需要進一步的研發(fā)。
目前我國的風電、太陽能的發(fā)電仍然是一種粗放式的發(fā)展，低電壓的穿越能力方面都比較脆弱，特別是風電，電壓低了它自己就跑了，現(xiàn)在高電壓也有這個問題，電壓高了它也是自保，未來風電和太陽能發(fā)電能力的標準要提高，風電、太陽能發(fā)電的變流器要具備自主支撐運行的能力，電壓低了以后它不跑，可以支撐，對系統(tǒng)就是很大的幫助，如果大家都跑了，這個系統(tǒng)也就垮了。新能源要具備自己支撐的能力，這就需要國家提高對風電和太陽能發(fā)電企業(yè)的各項要求，希望國家能出臺相關的政策，來緩解未來電網(wǎng)的壓力。
第二，對用戶側的要求。用戶側要積極的參與，目的就是消納新能源。許多現(xiàn)在示范項目將來都會變成現(xiàn)實，現(xiàn)在很多的示范項目形成新型電力系統(tǒng)有機的組成部分，比如隨著新能源汽車越來越多，大規(guī)模新能源汽車充放電設施參與供需互動，以及地區(qū)性的調峰調頻就有可能實現(xiàn)。電動汽車不僅僅是一個消費用戶，它有可能還是一個發(fā)電方。
在用戶側還要打通電和其他能源的協(xié)同，比如車聯(lián)網(wǎng)已經讓電和交通領域實現(xiàn)了協(xié)同，將來的峰谷電價可能會差別非常大，新能源的隨機性，波動性，使得峰谷電價相差很大，現(xiàn)在國家基本上沒有出臺峰谷電價，階梯電價在很多省份已經實施了，將來的峰谷電價的差別會很大，通過一些手段，家庭可以采用多種措施，多用谷電，電比較多的時候鼓勵大家多用電，在工業(yè)園區(qū)，晚上可以利用低谷的電制熱制冷儲存起來，白天用，有利于新能源的消納。
用戶側還要解決供需互動，互動以后在電便宜的時候用，電多的時候用，緊張的時候就不用或者少用，還要實現(xiàn)多能協(xié)同。電力營商環(huán)境全面優(yōu)化，用戶要有知情權參與權，選擇權等權益得到充分保障，實現(xiàn)用電即發(fā)電，綠色低碳用電成為新風尚。
第三，對電網(wǎng)企業(yè)的基本要求。電網(wǎng)在這里面扮演了非常重要的角色，從發(fā)電側的發(fā)展來看，60%以上的發(fā)電量為風電和太陽能發(fā)電，10%以上為核電，10%以上為水電，還要有10%以上的燃氣，這大概就是2030年電力系統(tǒng)中電源的構成，電網(wǎng)必須要考慮這個事。還要考慮一定容量的具備碳撲捉的煤電調峰機組。在沒有出現(xiàn)特別大變革性技術的前提下，未來這個發(fā)電結構將是可預測的形式。
在這種情況下，電網(wǎng)企業(yè)必須解放思想，主動變革。目前，我國的電網(wǎng)由幾個特大型的同步電網(wǎng)構成。將來，我們的電網(wǎng)一定要柔性化，實行風電光伏基地和負荷中心的柔性互聯(lián)。
比如一個區(qū)域有大規(guī)模的風電，在幾十或幾百公里外有大量的光伏，中間要實現(xiàn)時空互補，要充分發(fā)揮柔性電網(wǎng)的間接儲能作用。因此，電網(wǎng)的柔性互聯(lián)互通是波動性新能源實現(xiàn)相對平穩(wěn)的重要手段。以柔性直流為代表的新型輸電技術，具備上千公里的新能源電力輸送能力。將來，在以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)中，必然會有以柔性直流為主導的先進輸電技術的大量應用?，F(xiàn)在柔直技術已慢慢趨于成熟，價格在不停的下降，今后具備應付新能源大量接入的要求。將來的電網(wǎng)形態(tài)應該是以柔性輸電占據(jù)重要位置的新一代電網(wǎng)。
電網(wǎng)的電壓穩(wěn)定、頻率穩(wěn)定和功角穩(wěn)定是一個大問題?？梢栽O想，將來的電網(wǎng)可以分區(qū)網(wǎng)格化。比如像背靠背柔性直流技術的應用，既能實現(xiàn)互聯(lián)互通，又能縮小同步電網(wǎng)的范圍。
新型電力系統(tǒng)的構建不是一蹴而就的事，必須經歷一個漸變的過程，電網(wǎng)企業(yè)要盡快啟動戰(zhàn)略性的規(guī)劃和專題研究，使新型電力系統(tǒng)的構建在戰(zhàn)略的前提下漸變。電網(wǎng)要主動適應這種大規(guī)模新型能源的接入。
新型電力系統(tǒng)的構建路徑，必須以戰(zhàn)略引領，分步實施，制定好規(guī)劃，盡快實現(xiàn)柔性化、電力電子化，且保證可控、安全。在構建新型電力系統(tǒng)的過程中，許多新型電力設備會出現(xiàn)，新型區(qū)域型的直流嵌入交流網(wǎng)絡、交流網(wǎng)絡嵌入直流網(wǎng)絡、直流交流混聯(lián)的保護技術和設備等等，都要去研究。
第四，需分步實施。
新型電力系統(tǒng)的構建，需要分步實施，分階段進行。我們國家的發(fā)電裝機容量巨大，而且化石能源的裝機容量現(xiàn)在還占主導，也要慢慢的把它替換下來，它有一個過程。況且現(xiàn)在電化學儲能的原料還有一定的欠缺，加上技術尚不太成熟，全面采用化學儲能作為調峰電源的時機還未到來，還有很多的問題要去研究，去解決。而在儲能作為大規(guī)模靈活電源之前，儲能還不能承擔這個重任的時候，我們還必須依靠天然氣發(fā)電或者經過靈活性改造的煤電作為靈活電源。煤電的靈活改造，煤變油的技術也很成熟了，現(xiàn)在只是價格的問題。
到2030年，我國的非化石能源一次消費比重將達到25%，這個25%是電量的概念，2030年非化石能源的銷量要達到25%在儲能沒有大規(guī)模發(fā)展的前提下，如果2030年我國的靈活電源占比能達到14%，電力系統(tǒng)可以支持非化石能源一次消費比重25%的目標。
如果多種類型的大規(guī)模儲能和氫能等技術發(fā)展迅速，并用作靈活電源，可以在一定程度上抵消規(guī)模化天然氣發(fā)電。當然，屆時要充分研究規(guī)模化儲能和氫能全壽命周期成本。還有一種可能就是電力系統(tǒng)還有一定比例的靈活調峰火電和天然氣，并輔助CCUS（碳捕捉、利用與封存）技術，滿足碳中和的要求。
最后，以新能源為主體的六類關鍵技術：1）高效低成本新能源發(fā)電技術；2）高可靠性低損耗新型電力電子元器件和系統(tǒng)集成技術；3）新型電力系統(tǒng)模式結構及其分析控制保護技術；4）安全高效低成本長壽命新型儲能技術；5）氫能生產儲運轉化和應用技術；6）數(shù)字化、人工智能和能源互聯(lián)網(wǎng)技術。如果不解決上述關鍵技術，新型電力系統(tǒng)構建就是一句空話。
謝謝大家。
