近日，2021中國(guó)電力規(guī)劃發(fā)展論壇（第八屆）在北京舉行。論壇以“構(gòu)建新型電力系統(tǒng)，助力雙碳目標(biāo)實(shí)現(xiàn)”為主題，由中國(guó)電力發(fā)展促進(jìn)會(huì)、國(guó)家電網(wǎng)有限公司發(fā)展策劃部、中國(guó)南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司戰(zhàn)略規(guī)劃部、電力規(guī)劃設(shè)計(jì)總院、水電水利規(guī)劃設(shè)計(jì)總院聯(lián)合主辦。與會(huì)專家指出，在實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)過程中，能源行業(yè)扮演著重要角色，承擔(dān)著國(guó)家能源供應(yīng)和消費(fèi)低碳轉(zhuǎn)型重任。新型電力系統(tǒng)如何構(gòu)建，電力行業(yè)如何轉(zhuǎn)型發(fā)展，新型電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力面臨哪些挑戰(zhàn)，成為會(huì)議焦點(diǎn)。

探索“雙碳”目標(biāo)下能源轉(zhuǎn)型路徑

“我國(guó)能源轉(zhuǎn)型的戰(zhàn)略目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)‘雙碳’目標(biāo)，力爭(zhēng)2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和；實(shí)施路徑是要落實(shí)兩個(gè)構(gòu)建，即構(gòu)建清潔低碳安全高效的能源體系、構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)。”中國(guó)科學(xué)院院士周孝信提出，新型電力系統(tǒng)具有高比例可再生能源、高比例電力電子裝備、多能互補(bǔ)綜合能源、數(shù)字化智能化智慧能源、清潔高效低碳零碳等5個(gè)主要特征，以及超導(dǎo)輸電和新型綜合輸能技術(shù)等10類關(guān)鍵技術(shù)?；诜腔茉?00%轉(zhuǎn)化為電能消費(fèi)的設(shè)定，能源系統(tǒng)和電力系統(tǒng)CO2排放均可實(shí)現(xiàn)2030年前達(dá)峰，2035年風(fēng)電光伏裝機(jī)容量超過裝機(jī)總?cè)萘?0%，2045～2050年間風(fēng)電光伏發(fā)電量超過總發(fā)電量50%，2060年風(fēng)電光伏裝機(jī)容量占總量86%，發(fā)電量占總量69.2%，化石能源發(fā)電基本清零。

對(duì)于“雙碳”目標(biāo)及能源轉(zhuǎn)型路徑，中國(guó)工程院院士薛禹勝認(rèn)為，需要優(yōu)化從當(dāng)前狀態(tài)趨于目標(biāo)狀態(tài)的實(shí)施路徑，能源領(lǐng)域首當(dāng)其沖。可再生能源大規(guī)模替代火電令電力系統(tǒng)的樞紐角色將更為突出（物理元素），大規(guī)模交直流線路及電力電子裝備入網(wǎng)使得動(dòng)態(tài)行為越加復(fù)雜（信息元素），大規(guī)模新型復(fù)合涌現(xiàn)以致輔助服務(wù)與需求側(cè)參與問題更為緊迫（社會(huì)元素）。薛禹勝提出，能源的信息物理社會(huì)系統(tǒng)（CPSSE）的三維框架，是實(shí)現(xiàn)雙碳戰(zhàn)略目標(biāo)及能源轉(zhuǎn)型路徑優(yōu)化的框架。他認(rèn)為，需要在CPSSE框架下考慮環(huán)境、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、行為等的影響，還要加快建立能源風(fēng)險(xiǎn)防御機(jī)制、信息安全保障體系、防災(zāi)減災(zāi)救災(zāi)體系。

周孝信指出，我國(guó)能源電力轉(zhuǎn)型路徑選擇圍繞大力開發(fā)利用可再生能源等五個(gè)方向，并通過非化石能源在一次能源消費(fèi)中比重、非化石能源發(fā)電量在發(fā)電量中比重等5項(xiàng)核心指標(biāo)考核新型電力系統(tǒng)的建設(shè)。周孝信稱，新型電力系統(tǒng)是一個(gè)綜合能源電力系統(tǒng)，并提出“綜合能源生產(chǎn)單元（IEPU）”設(shè)想方案。它既可生產(chǎn)除電外各種綠色燃料，又能以其高靈活調(diào)節(jié)能力支撐高比例可再生能源電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，期望能作為火電低碳/無(wú)碳轉(zhuǎn)型路徑方案的一種選擇。

自“雙碳”目標(biāo)提出以來(lái)，能源企業(yè)紛紛行動(dòng)，在新業(yè)態(tài)新模式方面先行先試、創(chuàng)新引領(lǐng)。主要能源電力企業(yè)積極制定“碳達(dá)峰、碳中和”行動(dòng)方案，研討新型電力系統(tǒng)路徑，加大力度推動(dòng)企業(yè)綠色發(fā)展和低碳轉(zhuǎn)型。能源電力企業(yè)積極儲(chǔ)備戰(zhàn)略新興技術(shù)，在儲(chǔ)能、氫能發(fā)展方面先行先試、創(chuàng)新引領(lǐng)。

優(yōu)化新能源發(fā)展區(qū)域布局

近年來(lái)，我國(guó)可再生能源發(fā)展成績(jī)斐然，但風(fēng)光電有隨機(jī)性、波動(dòng)性特點(diǎn)，可調(diào)、可控性較弱，還面臨土地利用空間約束、高比例新能源與電力安全供應(yīng)問題、市場(chǎng)化問題。

為此，水電水利規(guī)劃設(shè)計(jì)總院總工程師彭才德提出，新型電力系統(tǒng)需要常規(guī)水電、抽水蓄能提供支撐，水風(fēng)光儲(chǔ)多能互補(bǔ)綜合發(fā)展。“十四五”新能源發(fā)展要單品種開發(fā)與多品種互補(bǔ)并舉、單一場(chǎng)景與綜合場(chǎng)景并舉。“優(yōu)化區(qū)域布局，‘三北’地區(qū)推動(dòng)風(fēng)光電基地化規(guī)?；l(fā)展，西南地區(qū)統(tǒng)籌推進(jìn)水風(fēng)光綜合能源基地開發(fā)，中東南部地區(qū)重點(diǎn)推動(dòng)風(fēng)電光伏就地就近開發(fā)，東南部沿海地區(qū)積極推進(jìn)風(fēng)電集群化開發(fā)。落實(shí)全國(guó)范圍內(nèi)開展普適性強(qiáng)、普惠性好的新能源開發(fā)利用行動(dòng)，推動(dòng)新能源與各種開發(fā)場(chǎng)地、用能場(chǎng)景深度融合，‘十四五’期間重點(diǎn)開展千家萬(wàn)戶沐光行動(dòng)、千鄉(xiāng)萬(wàn)村馭風(fēng)行動(dòng)、城鎮(zhèn)屋頂光伏行動(dòng)等。”

國(guó)家能源局今年6月下發(fā)關(guān)于報(bào)送整縣（市、區(qū)）屋頂分布式光伏開發(fā)試點(diǎn)方案的通知，9月全國(guó)共計(jì)有676個(gè)縣（市、區(qū)）進(jìn)入試點(diǎn)名單，市場(chǎng)參與主體以國(guó)網(wǎng)、華能、國(guó)家能源集團(tuán)、國(guó)家電投等央企為主。

“十三五”期間，國(guó)網(wǎng)經(jīng)營(yíng)區(qū)分布式光伏裝機(jī)容量年均增長(zhǎng)67.3%，預(yù)計(jì)“十四五”更快。“十三五”期間，低壓分布式光伏占比最高，2020年底占分布式光伏總裝機(jī)容量62.1%，而且光伏臺(tái)區(qū)零散分布，局部地區(qū)光伏滲透率較高。國(guó)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院總工程師李敬如表示，整縣屋頂分布式光伏潛力巨大，綜合考慮農(nóng)村居民住宅屋頂和城鎮(zhèn)公共及工商業(yè)屋頂情況，國(guó)網(wǎng)經(jīng)營(yíng)區(qū)屋頂分布式光伏理論可開發(fā)潛力分高、中、低方案，分別為8.1億千瓦、11.7億千瓦與15.2億千瓦。

中國(guó)華電科工集團(tuán)公司副總經(jīng)理單宏勝也在“零碳城鄉(xiāng)”整體方案中提到集中式風(fēng)電、整縣推進(jìn)屋頂分布式光伏、氫能綜合利用、生物質(zhì)能生態(tài)循環(huán)利用、碳捕集利用與封存等應(yīng)用場(chǎng)景。

從中長(zhǎng)期來(lái)看，彭才德提出新能源發(fā)展三大方向，包括開發(fā)場(chǎng)地融合，比如與建筑物構(gòu)筑物結(jié)合，減輕用地成本，提升單位土地收益的方式；能源開發(fā)利用之間的技術(shù)融合，如水風(fēng)光互補(bǔ)，風(fēng)光與制氫、儲(chǔ)能、光熱等的融合；還有產(chǎn)業(yè)發(fā)展的融合，如光伏發(fā)電與信息數(shù)據(jù)領(lǐng)域、交通領(lǐng)域的融合等。

提升系統(tǒng)靈活性資源建設(shè)

新型電力系統(tǒng)建設(shè)要具備靈活調(diào)節(jié)能力、分布式能源廣泛介入、區(qū)域能源自洽等基本要求。為確保電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定安全，須有電源及時(shí)跟隨風(fēng)光出力的變化，靈活做出調(diào)節(jié)。

我國(guó)電力系統(tǒng)正加速向以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)演進(jìn)。電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型過程中，電網(wǎng)穩(wěn)定控制面臨新挑戰(zhàn)。國(guó)家電力調(diào)度控制中心副主任許濤指出，一方面，電力電子設(shè)備引入新型態(tài)穩(wěn)定問題。隨著電力電子設(shè)備比例不斷升高，更寬時(shí)間尺度的交互影響加強(qiáng)，系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性更加復(fù)雜，寬頻振蕩等新型穩(wěn)定問題涌現(xiàn)。新能源機(jī)組在故障擾動(dòng)期間呈現(xiàn)電流源特性，鉗制電壓能力弱，同時(shí)具有電力電子設(shè)備普遍存在的脆弱性，面對(duì)故障擾動(dòng)容量脫網(wǎng)，引發(fā)新能源大范圍連鎖反應(yīng)。另一方面，我國(guó)高比例新能源電網(wǎng)安全控制更具挑戰(zhàn)。我國(guó)單一輸電通道最大容量達(dá)到1200萬(wàn)千瓦，特高壓直流送端已有6個(gè)千萬(wàn)千瓦級(jí)新能源基地。“雙高”交直流強(qiáng)耦合電網(wǎng)出現(xiàn)以電壓、諧波、頻率為媒介的連鎖反應(yīng)。

南網(wǎng)戰(zhàn)略規(guī)劃部副總經(jīng)理彭波也表示，新型電力系統(tǒng)建設(shè)面臨持續(xù)可靠供電、電網(wǎng)安全穩(wěn)定、系統(tǒng)總成本上升的挑戰(zhàn)。國(guó)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院總工程師李敬如表示，雙碳背景下，以整縣屋頂分布式光伏開發(fā)為代表的大規(guī)模新能源并網(wǎng)形式將給我國(guó)電力供應(yīng)、新能源消納、配電系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行等方面帶來(lái)巨大挑戰(zhàn)，面臨電壓越限、線路和配變過載、功率倒送等問題。

“未來(lái)五年系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力需求高，新能源消納壓力整體較大?？蓮耐诰虼媪侩娫凑{(diào)節(jié)能力，新增一批系統(tǒng)級(jí)靈活調(diào)節(jié)電源，充分發(fā)揮需求側(cè)響應(yīng)能力，跨省跨區(qū)調(diào)節(jié)資源互濟(jì)等四方面提升系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力。”電力規(guī)劃設(shè)計(jì)總院電力發(fā)展院主任工程師王爽提出，從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，儲(chǔ)能是新能源成為主體電源后系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力構(gòu)建的必然選擇。南網(wǎng)戰(zhàn)略規(guī)劃部副總經(jīng)理彭波也認(rèn)為，有序發(fā)展不同功能定位的儲(chǔ)能項(xiàng)目，可提升電力系統(tǒng)靈活調(diào)節(jié)能力，保障大規(guī)模新能源充分消納及系統(tǒng)運(yùn)行安全。

截至2020年底，我國(guó)電化學(xué)儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模超過327萬(wàn)千瓦，其中鋰離子電池儲(chǔ)能占比超過88%；建成了大量的儲(chǔ)能示范工程，有效驗(yàn)證了儲(chǔ)能新能源平滑、輔助調(diào)頻、調(diào)峰、緊急功率支持等功能。

“新型儲(chǔ)能技術(shù)走的是宏觀需求引導(dǎo)、微觀技術(shù)驅(qū)動(dòng)的路徑。”中國(guó)電力科學(xué)研究院儲(chǔ)能與電工新技術(shù)研究所所長(zhǎng)劉超群表示，未來(lái)要強(qiáng)化產(chǎn)品化與應(yīng)用技術(shù)研究、強(qiáng)化儲(chǔ)能系統(tǒng)性能和安全檢測(cè)、強(qiáng)化儲(chǔ)能應(yīng)用管理體系建設(shè)等建議。

李敬如也指出，儲(chǔ)能等靈活性資源對(duì)構(gòu)建新型電力系統(tǒng)、保障電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義，亟需對(duì)其優(yōu)化配置和運(yùn)行控制策略進(jìn)行研究。建議從加強(qiáng)場(chǎng)景分析、完善指標(biāo)體系、健全市場(chǎng)體制三方面推進(jìn)儲(chǔ)能在電力行業(yè)應(yīng)用。

需求側(cè)參與系統(tǒng)調(diào)節(jié)的潛力有待進(jìn)一步挖掘。國(guó)網(wǎng)能源研究院副院長(zhǎng)單葆國(guó)提出，推動(dòng)需求側(cè)資源開發(fā)利用，健全完善市場(chǎng)機(jī)制與商業(yè)模式，加強(qiáng)關(guān)鍵技術(shù)突破，各方聯(lián)動(dòng)配合形成合力。

搶灘能源數(shù)字化機(jī)遇

隨著終端能源消費(fèi)電氣化進(jìn)程加速，基于數(shù)字化、智能化的新型配電系統(tǒng)為新型電力系統(tǒng)的重要一環(huán)。

中國(guó)電力發(fā)展促進(jìn)會(huì)常務(wù)副會(huì)長(zhǎng)兼秘書長(zhǎng)游敏在開幕致辭中指出，數(shù)字化轉(zhuǎn)型是行業(yè)企業(yè)實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展的重要引擎。“大云物移智鏈”等新一代數(shù)字技術(shù)和能源技術(shù)的深度融合與廣泛應(yīng)用，已成為行業(yè)企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的新模式、新業(yè)態(tài)、新途徑。

國(guó)網(wǎng)發(fā)展部副主任劉勁松表示，國(guó)網(wǎng)新能源云的目標(biāo)，是建設(shè)中國(guó)特色國(guó)際領(lǐng)先的新能源數(shù)字經(jīng)濟(jì)平臺(tái)，建立“橫向協(xié)同、縱向貫通”和“全環(huán)節(jié)、全貫通、全覆蓋、全生態(tài)、全場(chǎng)景”的新能源開放服務(wù)體系。

南網(wǎng)戰(zhàn)略規(guī)劃部副總經(jīng)理彭波表示，數(shù)字賦能是新型電力系統(tǒng)的顯著特征之一。新型電力系統(tǒng)將呈現(xiàn)數(shù)字與物理系統(tǒng)深度融合，以數(shù)據(jù)流引領(lǐng)和優(yōu)化能量流、業(yè)務(wù)流。南網(wǎng)加快電網(wǎng)數(shù)字化基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，建設(shè)完善基于全域傳感的實(shí)時(shí)測(cè)量體系，集成碳監(jiān)測(cè)能力，開展碳追蹤/碳計(jì)量/碳認(rèn)證、減碳診斷和服務(wù)。依托強(qiáng)大的“電力+算力”，透過數(shù)據(jù)關(guān)系發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行規(guī)律和潛在風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行和資源大范圍優(yōu)化配置，使電網(wǎng)具備超強(qiáng)感知能力、智慧決策能力和快速執(zhí)行能力。

中國(guó)大唐新能源科學(xué)技術(shù)研究院院長(zhǎng)李國(guó)華表示，大唐展開基于云邊協(xié)同的新能源大數(shù)據(jù)中心建設(shè)及風(fēng)電光伏智能運(yùn)營(yíng)技術(shù)開發(fā)應(yīng)用等研究，“十四五”將全力打造成為“綠色低碳、多能互補(bǔ)、高效協(xié)同、數(shù)字智慧”的世界一流能源供應(yīng)商。