建設電力供應保障性支撐體系重在“立”

■本刊記者 劉光林/編輯 王睿佳

今年年中以來，構建新型電力系統(tǒng)的進程明顯提速，先是6月2日國家能源局發(fā)布《新型電力系統(tǒng)發(fā)展藍皮書》，接著是7月11日中央深改委第二次會議審議通過《關于深化電力體制改革加快構建新型電力系統(tǒng)的指導意見》。重磅政策的接連發(fā)布引發(fā)行業(yè)熱議，也推動了新型電力系統(tǒng)構建進入更快通道。

“加強電力供應保障性支撐體系建設”在《新型電力系統(tǒng)發(fā)展藍皮書》的“總體架構與重點任務”章節(jié)中居于首位，鑒于此，如何把握先立后破節(jié)奏，統(tǒng)籌好發(fā)展與安全，在推動電力系統(tǒng)綠色低碳轉型的同時，切實做好電力供應保障性支撐體系建設，成為加速構建新型電力系統(tǒng)、實現(xiàn)能源綠色低碳轉型必須跨越的一道“坎”。

統(tǒng)籌綠色發(fā)展與能源安全，構建多元清潔電力供應體系

同樣事關能源轉型，我國提出構建新型電力系統(tǒng)與提出“雙碳”目標的時間節(jié)點基本吻合。2020年9月22日，我國在第七十五屆聯(lián)合國大會上提出如期實現(xiàn)碳達峰碳中和的目標任務；次年3月15日，中央財經委員會第九次會議提出構建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)。

因此說，構建新型電力系統(tǒng)是能源綠色低碳轉型的關鍵，也是如期落實“雙碳”目標的重要保障，這已成為業(yè)內甚至全社會的基本共識。此后，我國對建設新型電力系統(tǒng)進行了持續(xù)不斷的探索，適應新型電力系統(tǒng)的多元清潔電力供應體系建設取得明顯成效。

可再生能源裝機規(guī)模實現(xiàn)新突破。2023年上半年，全國可再生能源新增裝機1.09億千瓦，同比增長98.3%，占新增裝機的77%。其中，常規(guī)水電新增并網206萬千瓦，風電新增并網2299萬千瓦，光伏新增并網7842萬千瓦，生物質發(fā)電新增并網176萬千瓦。截至2023年年中，全國可再生能源裝機13.22億千瓦，同比增長18.2%，歷史性超過煤電，約占我國總裝機的48.8%，其中，水電裝機4.18億千瓦、風電裝機3.89億千瓦、光伏裝機4.7億千瓦、生物質發(fā)電裝機0.43億千瓦。

2023年上半年，全國可再生能源發(fā)電量達到1.34萬億千瓦時。風電光伏發(fā)電量迎來快速增長，共計7291億千瓦時（其中，風電4628億千瓦時、光伏2663億千瓦時），同比增長23.5%（其中，風電20%、光伏30%），風電和光伏利用率分別為96.7%、98.2%，同比分別提升0.9、0.4個百分點；水電發(fā)電量5166億千瓦時，平均利用小時數(shù)為1239小時；生物質發(fā)電量984億千瓦時，同比增長10.1%。

“目前我國水電、風電、光伏、生物質發(fā)電等可再生能源發(fā)電裝機規(guī)模穩(wěn)居世界第一?！敝袊こ淘涸菏?、中國工程院原副院長杜祥琬表示，不過我國已開發(fā)利用的可再生能源還不到技術可開發(fā)資源量的十分之一，所以我國能源低碳轉型的資源基礎是豐厚的。

全球能源互聯(lián)網發(fā)展合作組織經濟技術研究院院長周原冰也作出過類似表述：我國風光資源非常充裕，開發(fā)條件和經濟性也非常好，完全能夠支撐整個能源轉型。他表示，我國光伏基地化開發(fā)潛力巨大，到2030年，西部、北部可完成開發(fā)6億千瓦；到2050年，全國將完成開發(fā)28億千瓦。同時，他認為我國東部和中部地區(qū)分布式光伏開發(fā)潛力也非常大，年內分布式光伏開發(fā)量將達到2億千瓦；到2050年，將超過6億千瓦。

穩(wěn)居全球第一的可再生能源開發(fā)能力和利用水平，以及巨大的可再生能源資源潛力，是我國在構建新型電力系統(tǒng)條件下確保電力安全穩(wěn)定供應的強大底氣所在。

科學定位傳統(tǒng)能源，基礎和應急保供作用不容忽視

不過，建設新型電力系統(tǒng)意味著對傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的革命。盡管這是一個漸進式的、先立后破的過程，但我們仍然需要科學辨析新型電力系統(tǒng)與傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的本質區(qū)別與必然聯(lián)系，從而在加快由傳統(tǒng)電力系統(tǒng)走向新型電力系統(tǒng)的同時，確保擁有強大的電力供應保障能力。

在傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中，電力保供主要是確保量的滿足，只要保障裝機容量充裕、燃料儲備充足、電網系統(tǒng)穩(wěn)定運行，基本就可以確保電力安全可靠供應，比如保煤炭產能充足、保電煤運力暢通、保備用容量充裕、保機組穩(wěn)發(fā)滿發(fā)等等，這些基本都屬于量的保障。

但在新型電力系統(tǒng)條件下，僅僅有量的保障還是遠遠不夠的。因為以風、光為主的新能源發(fā)電出力并不穩(wěn)定，具有隨機性、波動性和間歇性等先天缺陷，即便有了大量的裝機儲備，但仍然需要“看天吃飯”，因此不能像傳統(tǒng)能源那樣僅僅通過“量的多寡”來評價新型電力系統(tǒng)條件下的電力保供能力。

這是一組耳熟能詳?shù)臄?shù)據(jù)：2021年，全國煤電以不足50%的裝機占比，生產了全國60%的電量，承擔了70%的頂峰任務。這些數(shù)據(jù)使煤電的基礎性保供作用一覽無余。

煤電有如此突出的“頂梁柱”表現(xiàn)，恰恰反襯出新能源的“短板”。《新型電力系統(tǒng)發(fā)展藍皮書》顯示，2022年，我國風電、光伏裝機規(guī)模達到7.6億千瓦，占電力總裝機的30%；而風電、光伏發(fā)電量為1.2萬億千瓦時，僅占到總發(fā)電量的14%。這就是說，風電和光伏以三成的發(fā)電裝機僅產出不到一成半的發(fā)電量；至于承擔頂峰保供任務，風電與光伏就更談不上了。

需要強調的是，與煤電等傳統(tǒng)能源相比，風電和光伏存在一個“容量可信度”的問題。容量可信度，就是指風電機組或者光伏設備的可信容量占其裝機容量的比例；可信容量，是指在可靠性相同的前提下風電機組或者光伏設備可以視為常規(guī)機組容量的大小。南方電網科學研究院王彤等人的研究成果顯示，2020年，中國南方電網公司供區(qū)風電機組的容量可信度在0.67%—18.75%之間。而方鑫等人撰寫的《并網光伏電站置信容量評估》則顯示，光伏裝機的容量可信度在54%和56%之間。

所以，在當前及未來一段時期，仍然需要傳統(tǒng)電源作為靈活性資源、基礎性保障電源和應急保供電源，必須在確保系統(tǒng)安全穩(wěn)定供應的前提下，才能漸進式地構建新型電力系統(tǒng)。為此，《新型電力系統(tǒng)發(fā)展藍皮書》要求，穩(wěn)住煤電電力供應基本盤，推動煤電靈活低碳發(fā)展，推動煤電機組靈活性改造和抽汽蓄熱改造，加大“三改聯(lián)動”力度，推廣新型節(jié)能降碳技術，加快開展新型CCUS技術研發(fā)及全流程系統(tǒng)集成和示范應用，增加應急備用電源，推動煤電機組調相功能改造，等等。數(shù)據(jù)顯示，截至2021年底，我國實現(xiàn)超低排放的煤電機組超過10億千瓦、節(jié)能改造規(guī)模接近9億千瓦、靈活性改造規(guī)模超過1億千瓦。截至2022年底，全國達到超低排放限值的煤電機組約為10.5億千瓦，占煤電總裝機容量的比重約為94%。

源網荷儲相協(xié)調，實現(xiàn)互動條件下的靈活保供

當然，由于可再生能源出力的不確定性，還讓新型電力系統(tǒng)與傳統(tǒng)電力系統(tǒng)產生另外一個不同。與可再生能源相比，傳統(tǒng)能源具有較強的靈活性，其出力大小可以做到“源隨荷動”。在傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中，電源可以“遷就”比較“任性”的負荷；但在新型電力系統(tǒng)中的風電和光伏等可再生能源就很難做到這一點，其本身就屬于比較“任性”的一方，當然無法根據(jù)負荷波動相應增減出力。這也成為構建新型電力系統(tǒng)需要面對的又一個課題。

另外，還必須考慮個性化的國情。由于資源稟賦和負荷呈逆向分布，讓我國不得不形成強大的電力電量“位移”能力——隨著超特高壓電網技術的不斷發(fā)展進步，我國高電壓、遠距離、大容量輸電能力取得巨大突破。然而，隨著構建新型電力系統(tǒng)持續(xù)加速，新能源滲透率不斷提高，導致電源側的出力更加難以把控，與負荷側的匹配難度加大，這就迫切需要解決電力電量的“時移”問題——要么在電源側將供應能力進行“時移”，要么在需求側將負荷需求進行“時移”。

一名售電企業(yè)負責人表示：新型電力系統(tǒng)建設是實現(xiàn)“雙碳”目標的重要內容，而由于新能源發(fā)電具有隨機性波動性等特點，新型電力系統(tǒng)建設不能僅從供給側大量投資建設新能源發(fā)電來實現(xiàn)，還需要投入大量調節(jié)性資源。而在新型電力系統(tǒng)條件下如何配置資源，需要從體制機制層面加以解決。

總之，當前新能源對傳統(tǒng)能源尚未形成可靠的替代能力。針對上述問題，亟需推動構建適應新能源大規(guī)模接入的源網荷儲協(xié)調互動的多元綜合保障體系。

首先映入大眾眼簾的是需求側響應，尤其是在新能源占比逐漸提高的新型電力系統(tǒng)構建中，需求側響應成為確保電力供需平衡的不二選擇。

5月19日，國家發(fā)展改革委向社會公布了新修訂的《電力需求側管理辦法（征求意見稿）》和《電力負荷管理辦法（征求意見稿）》，以期進一步挖掘需求側調節(jié)潛力。7月26日，國家發(fā)展改革委經濟運行調節(jié)局負責人關鵬在國務院新聞辦舉行的政策例行吹風會上表示，預計到2025年，各省需求響應能力可以達到最大用電負荷的3%—5%；其中年度最大用電負荷峰谷差率超過40%的省份，需求響應能力將超過5%。

當然，新型電力系統(tǒng)下的需求側響應不僅針對負荷的高峰和低谷時段，而是根據(jù)系統(tǒng)的供需情況實時、適時地調整生產能力——供大于求時增加用電需求擴大生產；供小于求時控制用電需求減少生產，以最大限度實現(xiàn)負荷與新能源出力的均衡與匹配。

“當前，我國電力系統(tǒng)存在調節(jié)能力不足、保供壓力大等突出問題。通過電力需求側管理合理引導電力消費，可以有效降低高峰電力需求，在緩解電力供需缺口方面發(fā)揮重要作用。”中國電力企業(yè)聯(lián)合會規(guī)劃發(fā)展部主任張琳表示，經過多年的實踐和發(fā)展，需求側資源已不只是一種電網應急資源，正逐步成為一種廣泛參與電網運行、實現(xiàn)供需雙側資源協(xié)調優(yōu)化的重要資源。

在發(fā)電側通過傳統(tǒng)能源與可再生能源進行多能互補，可以平滑可再生能源出力曲線，實現(xiàn)發(fā)電側出力的靈活可控，確保與負荷側進行更好匹配，從而提升在新型電力系統(tǒng)條件下的安全保供能力。

今年6月，全球最大、海拔最高的水光互補項目——國投雅礱江柯拉一期光伏電站在海拔4600米的扎拉托桑山上投產。該電站接入50千米外的兩河口水電站，實現(xiàn)波動性電源——光伏與靈活性電源——水電“打捆”送出，可以有效平抑光伏電站出力的波動性，捆綁成為穩(wěn)定電源后再輸送給當?shù)鼗蛘哌h方的受端電網。在可再生能源資源豐富的甘肅、青海、內蒙古、貴州等送端省份，特別注重風光水火儲等多能互補一體化發(fā)展，以促進可再生能源大規(guī)模消納。

另外，建設儲能是驅動供電能力和負荷需求實現(xiàn)“時移”的最直接手段，可以更加有效地平抑新能源的波動性，是確保電力供需實時平衡的最直接手段。截至6月底，全國已建成投運新型儲能項目累計裝機規(guī)模超過1733萬千瓦/3580萬千瓦時，平均儲能時長2.1小時；抽水蓄能裝機0.49億千瓦。前6個月，全國新投運新型儲能裝機規(guī)模約863萬千瓦/1772萬千瓦時，相當于此前歷年累計裝機規(guī)模程度總和；新增抽水蓄能裝機330萬千瓦。

需要強調的是，電動汽車被看作新型電力系統(tǒng)中的一種特殊靈活性資源。充分提升電動汽車與電網的互動水平，也是強化電力保供穩(wěn)供能力的重要手段之一。周原冰介紹，到2050年全國電動汽車的使用規(guī)模預計超過3億輛。即便考慮到各種因素，只需要通過有序充電這一項，這些電動汽車就可以發(fā)揮3億千瓦以上的系統(tǒng)調節(jié)能力。如果再實現(xiàn)與電網的雙向互動充放電，那么對于電力保供也會提供可觀的容量和電量支撐。他認為，關鍵是要盡快建立相關標準并完善充放電基礎設施。

此外，具有長時儲能能力的綠氫，被看作破解新能源消納難題、加速構建新型電力系統(tǒng)的終極解決方案。因此，當務之急是加速推動可再生能源制氫產業(yè)發(fā)展，著力突破大容量、低成本、高效率電氫轉換技術裝備，開展大規(guī)模氫能制備和綜合利用示范應用?？上驳氖?，我國目前在低成本綠氫生產、儲氫以及遠距離輸氫等方面已經取得一定突破。

“先立后破”重在“立”，傳統(tǒng)能源與新能源必須做“加法”

建設新型電力系統(tǒng)是實現(xiàn)能源綠色低碳轉型的關鍵，當然需要遵循“先立后破”的原則，以確保在構建新型電力系統(tǒng)條件下電力安全穩(wěn)定供應。

國外一些案例告訴我們，如果對“破”與“立”的關系處理不當，就可能對電力保供產生不利影響。2019年英國大規(guī)模停電以及2021年美國得克薩斯州大停電等事件，無不提醒著人們，能源清潔低碳轉型必須要把握好新能源對傳統(tǒng)能源的替代節(jié)奏。

中國電力企業(yè)聯(lián)合會黨委書記、常務副理事長楊昆曾表示，加快構建新型電力系統(tǒng)，要穩(wěn)步推進煤電由主體電源向調節(jié)型電源轉變，大力推動電源結構清潔綠色轉型。

國家電網有限公司副總經理陳國平也認為，在全面加快新能源發(fā)展的同時，適度發(fā)展支撐性電源，保障轉型期電力供應。一定時間之內，煤電從“增容控量”逐步過渡到“控容減量”，最后到“減容減量”。

業(yè)界有這樣一個認識：雖說“先立后破”，但是“破”往往并非重點，關鍵在于“立”。所以，構建新型電力系統(tǒng)的路徑應是，首先做到對傳統(tǒng)能源存量進行優(yōu)化，在傳統(tǒng)能源基礎保障功能不降的前提下，進一步增加其靈活性和調節(jié)能力，這對存量傳統(tǒng)能源來說是做“加法”。

而“破”則是指在能源開發(fā)增量中不再以傳統(tǒng)能源為主體。也就是說，即便未來新能源在電力系統(tǒng)中占據(jù)主體地位，那也是新能源增量的不斷增加所致，而不是由于傳統(tǒng)能源的不斷減少（當然，這里不包括到期退役的傳統(tǒng)能源機組）。

所以，我們說的“先立后破”并非“此消彼長”的關系，而是傳統(tǒng)能源并不見得“消”，但新能源的確在高速地“長”。這也是為什么我們給出的碳達峰時間是在2030年的原因，在碳達峰之前，傳統(tǒng)化石能源還是要有一定增量的。

杜祥琬就認為，能源綠色低碳轉型就是在做“加法”，是在保證傳統(tǒng)能源規(guī)?；静蛔兓蛘呗杂性黾拥幕A上不斷提升新能源的占比。這樣一來，能源低碳轉型和能源安全保供不但不會產生沖突，還會“越轉型越安全”。同樣的道理，只要把握好構建新型電力系統(tǒng)的實踐路徑，就不必太過擔心電力供應保障的問題。

更何況，構建新型電力系統(tǒng)需要一個很長的周期，為此我們制定了新型電力系統(tǒng)“三步走”的發(fā)展路徑，規(guī)劃分三個階段建設新型電力系統(tǒng)。即使以現(xiàn)在為起點，到2060年走完這三個階段尚需30多年時間；即便是到2045年完成“總體形成期”的目標任務，也需要超過20年時間。根據(jù)《新型電力系統(tǒng)發(fā)展藍皮書》，即便在從當前到2030年的“加速轉型期”內，非化石能源消費比重也僅能達到25%而已，這一方面表示傳統(tǒng)能源與新能源地位的逐漸轉換需要一個漫長的過程；另一方面也意味著電力供應保障性支撐體系的調整同樣是一個漫長而審慎的過程。■