面對全球環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表重要講話,站在全球生態文明建設的高度深入闡述應對氣候變化挑戰之策,倡導共同構建人與自然生命共同體,為處于關鍵節點的全球環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。這一重大決策是“四個革命、一個合作”能源安全新戰略的最新實踐和發展,是對我國電力系統的一場戰略性、全局性、革命性變革,為我國能源電力轉型發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正向我們快步走來。什么是新型電力系統,如何構建新型電力系統,能源電力行業又該何去何從?諸多問題在引發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?
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發展。化石能源的開發利用,極大地推進了世界經濟和人類社會發展,也給自然生態帶來嚴重傷害。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。可以說,能源系統是實現“雙碳”目標的主戰場,電力系統則是其中的主力軍。
自18世紀中期起,人類開始大規模使用化石能源,推動了工業文明的興起和發展,逐漸形成由發電廠、輸電網、配電網和用電客戶組成的電能生產與消費系統。在電能應用的初期,電力通常是經過小容量發電機單獨向燈塔、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的規模可以在能源開發、工業布局、負荷調整、系統安全與經濟運行等方面帶來明顯的社會經濟效益,各國電力系統的規模迅速擴大。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、可再生能源全面發展的能源供給體系,逐步發展成為世界上輸送容量最大、輸電電壓等級最高、多區域電網交直流混聯的電力系統,為優化調度資源和滿足各地區經濟社會發展用電需求提供可靠保障。
截至2020年年底,我國可再生能源發電裝機總規模達到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、太陽能發電裝機規模均位居世界首位。2020年,我國可再生能源發電量達到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布會上,生態環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,與發達國家相比時間大大縮短,面臨巨大挑戰。
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”。3月19日,國家電網有限公司出臺加快抽水蓄能開發建設6項重要舉措,為保障電力安全和能源安全,推動大規模高比例新能源又好又快發展提供重要支撐。4月20日,公司向社會發布新能源云,積極打造“互聯互通、高效協同、數據共享、優化配置”的能源數字經濟平臺,全力為經營區內新能源場站提供公平公正、優質高效的并網服務。
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;從加強電力技術創新,促進清潔能源利用高效化,到及時發布服務碳達峰、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,全力服務碳達峰、碳中和目標。
構建新型電力系統,順應歷史潮流,符合現實要求,將帶來我國電力系統的一場戰略性、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,以何種主體能源建設電力系統等關鍵問題,為能源電力行業提供了根本行動指南。”
求解:如何建設新型電力系統?
上海市浦東新區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為清潔綠色的電能,點亮都市。
怎樣建設新型電力系統?這是構建新型電力系統的關鍵問題。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、以新能源大規模開發利用為重點,已成為從發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所電力系統規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,電力系統運行機理將發生深刻變化,控制模式發生根本改變。秦曉輝說:“電力系統的平衡模式將從源荷實時平衡模式,轉變為由規模化儲能、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;電力系統的物理形態將從現在的以同步發電機為主的機械電磁系統,轉變為由更多電力電子設備與同步機共同構成的功率半導體/鐵磁元件混合系統;電力系統的動態特性將從高慣性多電壓源連續控制主導系統,轉變為低慣性多電流源切換控制與電壓源協調運行系統;電網外在形態則從現在的以大電網為主,轉變為大電網和局部直流電網、微電網并存的多形態電網。”
未來10年,我國風能、太陽能發電裝機容量有望達到目前裝機容量的兩倍。新能源發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展情況發布會上,國家能源局電力司司長黃學農介紹,在統籌優化新能源開發布局,實現新能源電力全局優化配置的基礎上,要大力提升電力系統的靈活調節能力。在發電側,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,提升資源優化配置能力,特別要發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,還要加快儲能的規模化發展,推動電力系統全面數字化,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,新能源發展是更多地去適應電力系統,還是電力系統通過升級改造更多地適應新能源發展?能源轉型不能延續慣性思維,不管是電力系統還是新能源,兩邊都要變。”
比爾·蓋茨說:“沒有創新驅動,人類無法實現零排放的目標。”面對前所未有的困難和挑戰,中國有雄心更有行動,主動擔當全球生態文明建設的參與者、貢獻者、引領者。能源電力領域的攻關創新,必將為中國踐行承諾交上一份滿意的答卷。
探索:如何做到統籌規劃攜手共進?
浙江紹興,一個立足未來配電網形態的能源互聯網項目,正在50平方千米的鏡湖新區全面規劃。紹興供電公司發展部主任王華慧說:“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,配電網形態的轉變是一個重點。”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展,電力系統轉型升級的探索從未止步。在發電側,煤電供給側改革深化開展,煤電發電企業嚴控“存量”,主動減少無效供給,大力提高能效;風電和光伏發電企業搶抓機遇,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步開展。在電源側,抽水蓄能電站建設和儲能規模化應用不斷加強,“新能源+儲能+調相機”模式推動電力系統由碳排放系統向碳循環利用系統轉變。在負荷側,東中部地區分布式電源和微電網穩步發展,5G、物聯網技術廣泛應用,全電景區、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,是一場廣泛而深刻的經濟社會系統性變革,事關經濟社會發展全局和長期戰略,需要全社會各行業共同努力。從能源安全的角度看,新能源出力具有間歇性、波動性,大規模接入給電力系統穩定和能源安全帶來新挑戰;從能源轉型的角度看,能源結構和發展方式的根本性變革,將使產業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,必須全國一盤棋,統籌好發展與安全、政府與市場、保供與節能、成本與價格的關系,發揮好政府主導、政策引導、市場調節、企業率先、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化配置的市場化機制,創新完善新能源并網量價收購方式和交易模式,形成省間、省內交易協同開展、統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是能源電力行業的重大歷史機遇,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一規劃,完善市場機制和價格財稅政策,發揮行業主體作用,全社會攜手共進,才能早日迎來一個美麗新世界。
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。這一重大決策是“四個革命、一個合作”能源安全新戰略的最新實踐和發展,是對我國電力系統的一場戰略性、全局性、革命性變革,為我國能源電力轉型發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正向我們快步走來。什么是新型電力系統,如何構建新型電力系統,能源電力行業又該何去何從?諸多問題在引發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?
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發展。化石能源的開發利用,極大地推進了世界經濟和人類社會發展,也給自然生態帶來嚴重傷害。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。可以說,能源系統是實現“雙碳”目標的主戰場,電力系統則是其中的主力軍。
自18世紀中期起,人類開始大規模使用化石能源,推動了工業文明的興起和發展,逐漸形成由發電廠、輸電網、配電網和用電客戶組成的電能生產與消費系統。在電能應用的初期,電力通常是經過小容量發電機單獨向燈塔、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的規模可以在能源開發、工業布局、負荷調整、系統安全與經濟運行等方面帶來明顯的社會經濟效益,各國電力系統的規模迅速擴大。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、可再生能源全面發展的能源供給體系,逐步發展成為世界上輸送容量最大、輸電電壓等級最高、多區域電網交直流混聯的電力系統,為優化調度資源和滿足各地區經濟社會發展用電需求提供可靠保障。
截至2020年年底,我國可再生能源發電裝機總規模達到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、太陽能發電裝機規模均位居世界首位。2020年,我國可再生能源發電量達到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布會上,生態環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,與發達國家相比時間大大縮短,面臨巨大挑戰。
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”。3月19日,國家電網有限公司出臺加快抽水蓄能開發建設6項重要舉措,為保障電力安全和能源安全,推動大規模高比例新能源又好又快發展提供重要支撐。4月20日,公司向社會發布新能源云,積極打造“互聯互通、高效協同、數據共享、優化配置”的能源數字經濟平臺,全力為經營區內新能源場站提供公平公正、優質高效的并網服務。
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;從加強電力技術創新,促進清潔能源利用高效化,到及時發布服務碳達峰、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,全力服務碳達峰、碳中和目標。
構建新型電力系統,順應歷史潮流,符合現實要求,將帶來我國電力系統的一場戰略性、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,以何種主體能源建設電力系統等關鍵問題,為能源電力行業提供了根本行動指南。”
求解:如何建設新型電力系統?
上海市浦東新區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為清潔綠色的電能,點亮都市。
怎樣建設新型電力系統?這是構建新型電力系統的關鍵問題。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、以新能源大規模開發利用為重點,已成為從發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所電力系統規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,電力系統運行機理將發生深刻變化,控制模式發生根本改變。秦曉輝說:“電力系統的平衡模式將從源荷實時平衡模式,轉變為由規模化儲能、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;電力系統的物理形態將從現在的以同步發電機為主的機械電磁系統,轉變為由更多電力電子設備與同步機共同構成的功率半導體/鐵磁元件混合系統;電力系統的動態特性將從高慣性多電壓源連續控制主導系統,轉變為低慣性多電流源切換控制與電壓源協調運行系統;電網外在形態則從現在的以大電網為主,轉變為大電網和局部直流電網、微電網并存的多形態電網。”
未來10年,我國風能、太陽能發電裝機容量有望達到目前裝機容量的兩倍。新能源發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展情況發布會上,國家能源局電力司司長黃學農介紹,在統籌優化新能源開發布局,實現新能源電力全局優化配置的基礎上,要大力提升電力系統的靈活調節能力。在發電側,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,提升資源優化配置能力,特別要發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,還要加快儲能的規模化發展,推動電力系統全面數字化,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,新能源發展是更多地去適應電力系統,還是電力系統通過升級改造更多地適應新能源發展?能源轉型不能延續慣性思維,不管是電力系統還是新能源,兩邊都要變。”
比爾·蓋茨說:“沒有創新驅動,人類無法實現零排放的目標。”面對前所未有的困難和挑戰,中國有雄心更有行動,主動擔當全球生態文明建設的參與者、貢獻者、引領者。能源電力領域的攻關創新,必將為中國踐行承諾交上一份滿意的答卷。
探索:如何做到統籌規劃攜手共進?
浙江紹興,一個立足未來配電網形態的能源互聯網項目,正在50平方千米的鏡湖新區全面規劃。紹興供電公司發展部主任王華慧說:“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,配電網形態的轉變是一個重點。”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展,電力系統轉型升級的探索從未止步。在發電側,煤電供給側改革深化開展,煤電發電企業嚴控“存量”,主動減少無效供給,大力提高能效;風電和光伏發電企業搶抓機遇,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步開展。在電源側,抽水蓄能電站建設和儲能規模化應用不斷加強,“新能源+儲能+調相機”模式推動電力系統由碳排放系統向碳循環利用系統轉變。在負荷側,東中部地區分布式電源和微電網穩步發展,5G、物聯網技術廣泛應用,全電景區、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,是一場廣泛而深刻的經濟社會系統性變革,事關經濟社會發展全局和長期戰略,需要全社會各行業共同努力。從能源安全的角度看,新能源出力具有間歇性、波動性,大規模接入給電力系統穩定和能源安全帶來新挑戰;從能源轉型的角度看,能源結構和發展方式的根本性變革,將使產業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,必須全國一盤棋,統籌好發展與安全、政府與市場、保供與節能、成本與價格的關系,發揮好政府主導、政策引導、市場調節、企業率先、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化配置的市場化機制,創新完善新能源并網量價收購方式和交易模式,形成省間、省內交易協同開展、統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是能源電力行業的重大歷史機遇,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一規劃,完善市場機制和價格財稅政策,發揮行業主體作用,全社會攜手共進,才能早日迎來一個美麗新世界。