李瓊慧：新能源進(jìn)入高比例時(shí)代，大電網(wǎng)與微網(wǎng)互補(bǔ)共生

文 | 李瓊慧

作者系國網(wǎng)能源研究院新能源與統(tǒng)計(jì)研究所所長

實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”已上升為我國國家戰(zhàn)略，成為今后較長時(shí)期內(nèi)能源綠色低碳轉(zhuǎn)型的總抓手。今年3月15日中央財(cái)經(jīng)委員會(huì)第九次會(huì)議指出，“十四五”是碳達(dá)峰的關(guān)鍵期、窗口期，要構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)。

實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)是一場(chǎng)廣泛而深刻的經(jīng)濟(jì)社會(huì)變革。新型電力系統(tǒng)的提出，一方面凸顯了電力系統(tǒng)在碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)實(shí)現(xiàn)過程中的關(guān)鍵作用；另一方面明確電力系統(tǒng)未來發(fā)展的目標(biāo)與方向。

在傳統(tǒng)電力系統(tǒng)向新型電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型升級(jí)的過程中，電力系統(tǒng)的物質(zhì)基礎(chǔ)和技術(shù)基礎(chǔ)發(fā)生深刻變化。在能源供給側(cè)要構(gòu)建多元化清潔能源供應(yīng)體系，大力發(fā)展非化石能源，重點(diǎn)是加大風(fēng)力、光伏等新能源發(fā)電的開發(fā)利用。在能源消費(fèi)側(cè)通過電能替代實(shí)現(xiàn)能源消費(fèi)高度電氣化，有助于提高用能效率、控制能源消費(fèi)總量，加快形成清潔低碳和節(jié)能型社會(huì)。

在能源技術(shù)研發(fā)方面，新能源發(fā)電廣泛替代常規(guī)電源將深刻改變電力系統(tǒng)技術(shù)基礎(chǔ)，全面促進(jìn)電力技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新、商業(yè)模式創(chuàng)新，催生新業(yè)態(tài)、新模式，催生產(chǎn)業(yè)升級(jí)的新增長點(diǎn)。

“十四五”新能源有望倍增，系統(tǒng)消納成本將增加

截至2020年底，我國新能源發(fā)電累計(jì)裝機(jī)容量達(dá)到5.35億千瓦，同比增長29.4%，占全國總裝機(jī)容量的比重達(dá)到24.3%。2020年新能源發(fā)電新增裝機(jī)容量首次突破1億千瓦，達(dá)到1.2億千瓦，占全國電源新增總裝機(jī)容量的63%；全國新能源發(fā)電量7276億千瓦時(shí)，約占總發(fā)電量的10%，同比提高約1個(gè)百分點(diǎn)。

在新型電力系統(tǒng)發(fā)展目標(biāo)的指引下，未來新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展將呈現(xiàn)七大趨勢(shì)。

一是新能源將呈現(xiàn)超常規(guī)、跨越式發(fā)展，全國年均新增規(guī)模可能會(huì)在“十三五”基礎(chǔ)上倍增。2030年前后，我國新能源累計(jì)裝機(jī)容量有望超過煤電，發(fā)電量占比將超過20%。

根據(jù)最新預(yù)測(cè)，2025年我國新能源發(fā)電累計(jì)裝機(jī)容量有望突破10億千瓦，新能源裝機(jī)占比將達(dá)到40%左右，發(fā)電量占比將接近20%左右；2030年新能源累計(jì)裝機(jī)占比將達(dá)到40%，超過煤電成為第一大電源，發(fā)電量占比有望突破25%。

二是分布式電源、微電網(wǎng)、綜合能源系統(tǒng)將成為“十四五”新能源倍增的重要支撐。

三是高比例新能源系統(tǒng)對(duì)儲(chǔ)能等靈活調(diào)節(jié)資源需求激增，儲(chǔ)能迎來新的發(fā)展機(jī)遇。

四是新能源開始步入高比例時(shí)代，需要承擔(dān)類似于傳統(tǒng)電源的保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的責(zé)任與義務(wù)。

約78%的學(xué)生表示遇到過此類困難。隨機(jī)抽樣訪談中，部分受訪學(xué)生反映曾因文化差異在涉外場(chǎng)合導(dǎo)致過溝通障礙，也有為此鬧過笑話的經(jīng)歷。

當(dāng)前，新能源進(jìn)入第二大電源向第一大電源過渡期，全國新能源電量占比超過10%、部分地區(qū)超過30%，高比例新能源消納難度加大。新能源逐步成為電力系統(tǒng)中主力電源，需要承擔(dān)類似于常規(guī)電源的頻率調(diào)整、電壓支撐等系統(tǒng)責(zé)任，高比例新能源運(yùn)行安全管控難度加大。

五是隨著新能源電量滲透率的提升，高比例新能源消納的系統(tǒng)成本增加。

六是市場(chǎng)將成為消納新能源主要途徑。

七是新能源產(chǎn)業(yè)政策出現(xiàn)重大調(diào)整，以消納為核心向以發(fā)展為核心轉(zhuǎn)變

新型電力系統(tǒng)的物質(zhì)和技術(shù)基礎(chǔ)將發(fā)生變化

在傳統(tǒng)電力系統(tǒng)向新型電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型升級(jí)的過程中，電力系統(tǒng)的物質(zhì)基礎(chǔ)和技術(shù)基礎(chǔ)發(fā)生深刻變化。

一是電力生產(chǎn)結(jié)構(gòu)發(fā)生深刻變化。新型電力系統(tǒng)的一次能源供應(yīng)主體將由穩(wěn)定可控的煤、氣、水等常規(guī)能源轉(zhuǎn)向風(fēng)能、太陽能等新能源。

三是電力系統(tǒng)控制基礎(chǔ)發(fā)生深刻變化。傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的控制對(duì)象是同質(zhì)化大容量常規(guī)發(fā)電機(jī)組，具有連續(xù)調(diào)節(jié)和控制能力，采用集中控制模式。新能源單機(jī)容量小、數(shù)量眾多、布點(diǎn)分散、特性多樣，電力電子設(shè)備采用基于快速切換的離散控制，使得新型電力系統(tǒng)控制模式發(fā)生根本性改變。

基于上述變化，電力系統(tǒng)將呈現(xiàn)如下五個(gè)方面的新特點(diǎn)。

（1）電力系統(tǒng)需要從適應(yīng)高比例新能源發(fā)展向支撐型高比例新能源發(fā)展轉(zhuǎn)變。

（2）電力系統(tǒng)既要滿足集中式新能源接入和消納，又能支撐分布式發(fā)電接入和退出。

（3）電力系統(tǒng)的平衡由自上而下向自下而上轉(zhuǎn)變。

（4）電力系統(tǒng)的生產(chǎn)組織模式由源隨荷動(dòng)向源網(wǎng)互動(dòng)轉(zhuǎn)變。

（5）電力系統(tǒng)形態(tài)由傳統(tǒng)大電網(wǎng)向大電網(wǎng)與微電網(wǎng)互補(bǔ)共生轉(zhuǎn)變。

在電源側(cè)，風(fēng)電、光伏發(fā)電既是裝機(jī)主體、電力與電量供應(yīng)主體，也是系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的責(zé)任主體，需要具備相當(dāng)程度的主動(dòng)支撐、調(diào)節(jié)與故障穿越能力。化石能源電源由基礎(chǔ)電源成為調(diào)節(jié)電源轉(zhuǎn)變，化石能源電源的功能變?yōu)槎档妆Ｕ稀⒄{(diào)節(jié)與支撐。

電網(wǎng)是連接電能生產(chǎn)與消費(fèi)的基礎(chǔ)平臺(tái)，是電力系統(tǒng)的中樞環(huán)節(jié)。新型電力系統(tǒng)將更加凸顯電網(wǎng)的平臺(tái)作用，未來電網(wǎng)的物理形態(tài)和技術(shù)特征將發(fā)生重大變化。電網(wǎng)側(cè)向適應(yīng)電力生產(chǎn)與消費(fèi)結(jié)構(gòu)變化的新形態(tài)轉(zhuǎn)變，呈現(xiàn)交直流混聯(lián)大電網(wǎng)與多種形態(tài)電網(wǎng)并存。隨著分布式新能源發(fā)展和就地利用，微電網(wǎng)、局域電網(wǎng)綜合能源系統(tǒng)等電網(wǎng)形態(tài)快速發(fā)展。

在新型電力系統(tǒng)下，“源隨荷動(dòng)”將向“源荷互動(dòng)”轉(zhuǎn)變。用電側(cè)分布式電源廣泛存在，負(fù)荷從單一用電“消費(fèi)者”變?yōu)榘l(fā)用電一體“產(chǎn)消者”；電、冷、熱、氣等多種能源相互耦合、靈活轉(zhuǎn)換，負(fù)荷呈現(xiàn)明顯差異性和互補(bǔ)性，具備提供相當(dāng)程度的調(diào)節(jié)與支撐能力。