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2022碳達峰碳中和論壇暨深圳國際低碳城論壇近日在深圳國際低碳城正式拉開帷幕。中國工程院院士、第二十屆中央委員會候補委員、電力系統(tǒng)電力電子技術(shù)專家湯廣福發(fā)表了電力系統(tǒng)相關(guān)主題演講。以下為演講全文。

一、我國能源發(fā)展現(xiàn)狀及挑戰(zhàn)

從能源的總體情況來看，2021年我國能源生產(chǎn)和消費總量均居世界首位。能源整體對外依存度達20%。2021年我國原油對外依存度達到72%。天然氣對外依存度超過44%。能源對外依存度在不斷攀升。

在能源的消費結(jié)構(gòu)中，非化石能源消費僅占比16.6%，總的占比偏低。

近年來以光伏為代表的可再生能源增長數(shù)占比較低，目前風(fēng)電光伏的發(fā)電量占比只有7.2%，至于歐洲，像英國、德國發(fā)電量占比30%到40%，我們發(fā)展的差距還是比較大。

從世界范圍來看，發(fā)達國家能源已經(jīng)實現(xiàn)了從化石能源到石油天然氣轉(zhuǎn)變，正在向可再生能源加速對接。而我國的能源現(xiàn)在仍然以煤炭銷售為主，可再生能源占比只有11.1%。

與此同時，還要把2020年百億噸的二氧化碳排放大幅度的降低，直到2060年實現(xiàn)近零排放。完成這個目標，明年生產(chǎn)側(cè)須大力發(fā)展清潔能源，推動清潔化轉(zhuǎn)型，構(gòu)建新型電力手段實現(xiàn)能源傳輸?shù)娜诵曰?，在能源消費層面通過數(shù)字賦能等措施實現(xiàn)能源消費的高效化。

碳中和目標下能源結(jié)構(gòu)中化石能源占比80%以上，轉(zhuǎn)變?yōu)榉腔茉凑急瘸^80%以上。

電力系統(tǒng)在明年轉(zhuǎn)型中起決定性的作用，但電力系統(tǒng)在運行的安全性、容量的充裕性和系統(tǒng)韌性等傳統(tǒng)安全運行的基礎(chǔ)上面臨著大規(guī)模極端氣候帶來的新挑戰(zhàn)，對現(xiàn)有的系統(tǒng)安全帶來威脅。

澳洲、英國、美國幾次大停電均是如此，為此我們要把握好轉(zhuǎn)型的節(jié)奏，重新審視煤電、水電和天然氣各類發(fā)電資源定位和基礎(chǔ)支撐作用。

二、電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型發(fā)展路徑

電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型發(fā)展路徑包括三個階段，在轉(zhuǎn)型期，新能源裝機規(guī)模占據(jù)主要地位，靈活性電源和需求穩(wěn)步提升，在形成期，新能源電量占比躍居首位，成熟期風(fēng)光發(fā)電量占比提升60%，新能源成為電力、電量、責(zé)任主體。

在能源清潔生產(chǎn)方面，2020年我國火電發(fā)電量占比71.2%，在發(fā)揮火電基礎(chǔ)作用的同時，充分提升清潔化和靈活性的調(diào)整能力。

大規(guī)模發(fā)展風(fēng)光發(fā)電，預(yù)計到2035年風(fēng)光裝機總量占比為52.5%，2060年裝機占72.5%。風(fēng)光裝機到2030年會超過火電，成為第一大裝機主體，風(fēng)光發(fā)電量到2040年超越火電，成為第一大電量的主體。

非化石能源電量到2030年占46%，2060年占比94%，這就是我們的目標。火電2030年達峰11.8億千瓦，其中煤電2030年達到峰值13.7億千瓦，然后是快速下降通道。

氣電2040年達到峰值約3億千瓦，所以水電在2040年基本開發(fā)完畢，之后有5億千瓦左右，主要是經(jīng)濟，開發(fā)量可能不到5億。水電2050年達峰約2.3億千瓦，我們將穩(wěn)步推進2060年可以增值4億千瓦以上。

當(dāng)前我國靈活電以儲電和燃氣為主，占比不足4%，難以支持新一年的銷量。因此需要大力發(fā)展燃氣和儲電發(fā)展，預(yù)計2030年儲電的裝機將超過1.2億千瓦，2060年各種機構(gòu)預(yù)測差距比較大，預(yù)測可能超6億到8億千瓦，成為重要的融合電源。

與此同時還要研制具有靈活調(diào)整能力的火電機組，到2060年7億千瓦裝機的火電大部分轉(zhuǎn)變?yōu)殪`活電源，同時還有儲能和氫能結(jié)合，使電源容量達到20億千瓦以上，可以有效支撐到2060年風(fēng)電光伏裝機大約50億千瓦左右，這些能保證銷量。

需要突破的關(guān)鍵技術(shù)有：

一是開展風(fēng)電廠，開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)研究及示范，實現(xiàn)分機電漿系統(tǒng)，超長葉片等卡脖子組件和材料的自主化，為風(fēng)能規(guī)?；_發(fā)提供支撐。

二是開發(fā)變革性發(fā)電技術(shù)。預(yù)測光伏效率提高1個點，到2030年，全國30%采用提升的光伏效益達到1000億，實現(xiàn)30%的高效制備是推動變革性技術(shù)光伏的規(guī)模化應(yīng)用，促進了清潔化發(fā)展。

還要攻克煤炭高效靈活發(fā)電技術(shù)，實現(xiàn)煤炭發(fā)電調(diào)節(jié)范圍、調(diào)節(jié)速度與燃氣發(fā)電相當(dāng)。支撐煤炭從多地保供向安全低碳高效靈活電能轉(zhuǎn)變，關(guān)鍵突破碳捕集利用分析技術(shù)，實現(xiàn)低能耗二氧化碳捕集分層技術(shù)開發(fā)和2060年碳中和目標實現(xiàn)提供兜底保障。

在電力能源的傳輸方面，到2030年清潔能源必須加強調(diào)節(jié)能力，保障新型電力系統(tǒng)穩(wěn)定性。2060年我國電網(wǎng)將以新能源電源為主，接入屏幕相對固定的交流電時需要大量電力電子技術(shù)，因此必須增強電網(wǎng)電平特性?？鐓^(qū)輸電容量在2030年、2060年分別達到2.7億到6億千瓦，2060年西北跨區(qū)要素直流規(guī)模為當(dāng)前的2.5倍以上，西電東送在相當(dāng)時間內(nèi)要持續(xù)增加。

2060年用電需求達到9.4萬億千瓦時，海上的風(fēng)電、分布式光伏發(fā)電仍然不滿足本地的電力需求，西電東送在一段時間后達到高點?？缡‰娏Τ尸F(xiàn)出增大趨勢，2040年以后趨于平穩(wěn)。

2030年前混合大電網(wǎng)為主，局部電網(wǎng)仍分區(qū)，2040年以多端直流，多輪互補，基本是明確的，2060年多個區(qū)域同步電網(wǎng)，多個分區(qū)電網(wǎng)通過直流互連，重點突破的關(guān)鍵技術(shù)研究新型電力系統(tǒng)形態(tài)，有效提升50%以上，新能源從10%增加到50%。

攻克西電東送特高壓關(guān)鍵技術(shù)，支持特高壓直流的有效發(fā)展。突破柔性運電裝備關(guān)鍵技術(shù)，大幅提升系統(tǒng)的柔性能力。另外要突破關(guān)鍵技術(shù)，實現(xiàn)儲能的規(guī)?；娏鞔鎯?，滿足新型電力系統(tǒng)，消納可再生能源需要。

在電力能源供需方面，通過電力系統(tǒng)的數(shù)字智能使消費側(cè)靈活參與電網(wǎng)互動。電源占核心地位。占比由當(dāng)年的27%提升到79%，設(shè)備量達到15.7萬億千瓦時，這是2020年，分布式電源提高，聚合發(fā)展，需求響應(yīng)在2060年達15%，這是非常大的資源。

電力社會用電量2030年到2050年約3.5%到11.5%，2030年最大負荷要達到3.3%，相對值很小，但絕對值很大。數(shù)據(jù)裝機在2030年占社會用電量25%，東輸西送，緩解資源保障，2030年各類主體廣泛參與市場，2050年以分散資源聚合平臺參與電力市場。

突破打造電熱氫氣技術(shù)，實現(xiàn)多類型能源之間互聯(lián)互通，構(gòu)建覆蓋產(chǎn)輸儲應(yīng)全鏈條能源互聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)平均能源降低20%以上。

突破人車樁網(wǎng)協(xié)同互動技術(shù)，構(gòu)建源網(wǎng)荷儲，形成互動平臺，實現(xiàn)可調(diào)節(jié)資源、規(guī)模化介入、有序充電等等。要突破地理信息CPS以及數(shù)據(jù)虛擬技術(shù)，實現(xiàn)能源數(shù)據(jù)與物理閉環(huán)的感知分析控制，打造安全共享共贏的能源數(shù)字化應(yīng)用生態(tài)。

三、小結(jié)

實現(xiàn)目標，能源是主戰(zhàn)場，電力是主力軍。構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，是實現(xiàn)能源清潔轉(zhuǎn)型的重要手段，電力電源清潔化是推動能源轉(zhuǎn)型的內(nèi)在動力，電力系統(tǒng)柔性化要求我們轉(zhuǎn)變電力系統(tǒng)傳統(tǒng)發(fā)展方式，結(jié)合新能源的規(guī)劃重塑電力系統(tǒng)形態(tài)。

電力系統(tǒng)數(shù)字化是升級電力系統(tǒng)的必要手段，實現(xiàn)數(shù)字賦能。電力電子化是重構(gòu)電力系統(tǒng)的必然結(jié)果。針對新型電力系統(tǒng)發(fā)展需求，聚焦電力領(lǐng)域迫切需要攻關(guān)的堡壘布局，需要在能源清潔生產(chǎn)、能源傳輸、能源供需互動三個方面開展重點技術(shù)布局，開展長期系統(tǒng)性的攻關(guān)。

在未來較長時間內(nèi)煤炭仍是我國主導(dǎo)資源，一定要保障能源安全前提下，實現(xiàn)清潔能源對化石能源有效轉(zhuǎn)型。推動能源體系從高耗向低碳轉(zhuǎn)型，在能源轉(zhuǎn)型過程中無論是現(xiàn)有技術(shù)的升級替代還是技術(shù)研發(fā)都會面臨一系列重大挑戰(zhàn)，因此必須通過雙碳行動打造國家戰(zhàn)略科技力量，集中優(yōu)勢資源，開展有組織的科研，支撐構(gòu)建清潔低碳安全高效的新型能源體系。

原標題：“雙碳”目標下我國電力系統(tǒng)清潔轉(zhuǎn)型發(fā)展路徑