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新型電力系統(tǒng):重新定義能源結(jié)構(gòu) 重點(diǎn)關(guān)注“新能源+儲(chǔ)能”
日期:2023-01-11   [復(fù)制鏈接]
責(zé)任編輯:sy_miaowanying 打印收藏評(píng)論(0)[訂閱到郵箱]
構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng),意味著風(fēng)電和光伏將是未來(lái)電力系統(tǒng)的主體,煤電降成輔助性能源。

269年前,當(dāng)富蘭克林從空中接下雷電開始,人類就和電結(jié)下了不解之緣。電的發(fā)現(xiàn),也讓人類的工業(yè)社會(huì)發(fā)展進(jìn)入到了一個(gè)日新月異的新時(shí)代。時(shí)至今日,無(wú)論是生產(chǎn)或人們生活的方方面面,都被這樣的一張巨大的電網(wǎng)所包圍。而在2022年3月召開的一次財(cái)經(jīng)會(huì)議上,關(guān)于這張“網(wǎng)”又有了一個(gè)新的概念,那就是要構(gòu)建以新能源為主體的全新電力系統(tǒng)。

眾所周知,新能源主要就是指風(fēng)電和光伏,新能源屬于可再生能源,后者包括了風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電、光熱發(fā)電、水電、生物質(zhì)發(fā)電等。構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng),意味著風(fēng)電和光伏將是未來(lái)電力系統(tǒng)的主體,煤電降成輔助性能源。

由此看來(lái),“新型電力系統(tǒng)”這個(gè)新的概念可謂具有著變革性的意義。那么,具體來(lái)說(shuō)新型電力系統(tǒng)都涵蓋哪些方面?我國(guó)將如何建設(shè)新型電力系統(tǒng)?今天,請(qǐng)跟隨《中國(guó)科技信息》一起來(lái)聊聊這個(gè)話題。

新型電力系統(tǒng)從源頭上實(shí)現(xiàn)能源綠色轉(zhuǎn)型

我國(guó)為什么需要建設(shè)新型電力系統(tǒng)?根本上是由能源的轉(zhuǎn)型來(lái)推動(dòng)的。當(dāng)前,我國(guó)新能源正由補(bǔ)充型電源逐步向主力型電源發(fā)展。在以單一系統(tǒng)縱向延伸為主的傳統(tǒng)能源發(fā)展模式上增加可再生能源發(fā)電比重進(jìn)而實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)的方式,將不能滿足能源革命戰(zhàn)略在保障能源安全、提高能源效率和促進(jìn)新能源消納等方面的要求,因此亟需構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)能源電力行業(yè)的綠色轉(zhuǎn)型。

用一組生動(dòng)的例子會(huì)更加容易理解。過(guò)去的電網(wǎng)是一種單向傳輸,按層級(jí)由發(fā)電廠傳輸之后進(jìn)入到用戶。而新型電力系統(tǒng)中,電網(wǎng)的功能形態(tài)已經(jīng)發(fā)生變化,由過(guò)去的單向要成為雙向。比如住宅,如果增加了一個(gè)光伏發(fā)電,那么每個(gè)家庭用戶既可以使用電力,也可以通過(guò)光伏發(fā)電向電網(wǎng)輸送電。也就是說(shuō),過(guò)去的集中式的大型的發(fā)電廠,是電從遠(yuǎn)方來(lái),然后現(xiàn)在就是變成從身邊來(lái)了,每個(gè)人既是消費(fèi)者也是生產(chǎn)者,這是一個(gè)源頭的變化。

可以預(yù)見的是,新型電力系統(tǒng)是未來(lái)我國(guó)能源系統(tǒng)的主體,將根本改變目前我國(guó)化石能源為主的發(fā)展格局,實(shí)現(xiàn)能源消費(fèi)的電氣化和電力消費(fèi)的清潔化。到2060年,我國(guó)電能在終端用能的比重在70%以上,非化石能源發(fā)電量占總發(fā)電量的比重在95%以上。

未來(lái)電力系統(tǒng)以新能源供給為主體,需要接受大規(guī)模風(fēng)電、太陽(yáng)能等變動(dòng)性電源并網(wǎng),容納大量電動(dòng)汽車、新型儲(chǔ)能等新技術(shù)設(shè)施接入,因此呈現(xiàn)“雙高”特點(diǎn)。在保障電力安全的基本前提下,以智能電網(wǎng)為樞紐平臺(tái)、以源網(wǎng)荷儲(chǔ)互動(dòng)與多能互補(bǔ)為支撐,實(shí)現(xiàn)清潔低碳、安全可控、靈活高效、智能友好、開放互動(dòng)。

建設(shè)新型電力系統(tǒng)計(jì)劃明確任務(wù)清晰

新型電力系統(tǒng)既然已經(jīng)是大勢(shì)所趨,那么我國(guó)將如何建設(shè)呢?此前,北京大學(xué)能源研究院發(fā)布《以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)的內(nèi)涵與展望》文章認(rèn)為我國(guó)構(gòu)建新型電力系統(tǒng)分為兩個(gè)階段,第一階段到2035年,第二階段到2060年,分別稱為構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的1.0階段和2.0階段。在1.0階段,電力在我國(guó)能源系統(tǒng)中的地位得到持續(xù)加強(qiáng),增量能源消費(fèi)主要以電力消費(fèi)為主。在2.0階段,新能源開始大規(guī)模替代存量化石能源,電力系統(tǒng)和能源系統(tǒng)之間的界線逐漸模糊。

其中,在新型電力系統(tǒng)的發(fā)展路徑下,我國(guó)光伏、光熱、陸上風(fēng)電和海上風(fēng)電總裝機(jī)到2025年、2035年和2060年分別超過(guò)11億、26億和56億千瓦,非化石能源發(fā)電量占比分別達(dá)43%、61%和95%。與之對(duì)應(yīng)的是煤電裝機(jī)的加速下降,2025 年我國(guó)煤電裝機(jī)達(dá)到峰值11.7 億千瓦,隨后進(jìn)入峰值平臺(tái)期,緩慢下降到2035 年的10.6 億千瓦。到2060年,我國(guó)淘汰全部煤電基荷和調(diào)峰機(jī)組,僅在東中部等高負(fù)荷地區(qū)保留約2億千瓦的安全備用機(jī)組。在構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的發(fā)展路徑下,我國(guó)電力行業(yè)二氧化碳排放于2025年左右達(dá)峰,峰值約45億噸,2025-2028年碳排放處于峰值平臺(tái)期,到2030年仍約42億噸。若考慮CCUS(包括BECCS和直接空氣捕捉)技術(shù)在電力行業(yè)的利用,到2035年我國(guó)電力行業(yè)碳排放約35億噸,到2050年約7億噸,到2060年實(shí)現(xiàn)負(fù)排放。

而在2023年1月6日,國(guó)家能源局綜合司最新發(fā)布關(guān)于公開征求《新型電力系統(tǒng)發(fā)展藍(lán)皮書(征求意見稿)》意見的通知。文件提出新型電力系統(tǒng)建設(shè)分為3個(gè)大階段。首先,當(dāng)前至2030年為加速轉(zhuǎn)型期,包括煤電發(fā)揮壓艙石作用,數(shù)字化、智能化技術(shù)發(fā)力,分布式智能電網(wǎng)進(jìn)入發(fā)展起步期,全國(guó)統(tǒng)一電力市場(chǎng)體系基本形成,終端用能電氣化水平提升至35%以上等;其次,2030-2045年為總體形成期,包括電網(wǎng)穩(wěn)步向柔性化、智能化、數(shù)字化方向轉(zhuǎn)型,規(guī)?;L(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)取得重大突破,全社會(huì)各領(lǐng)域電能替代廣泛普及等;最后,2045-2060年為鞏固完善期,包括新能源逐步成為發(fā)電量結(jié)構(gòu)主體電源,新型輸電組網(wǎng)技術(shù)創(chuàng)新突破,多類型儲(chǔ)能協(xié)同運(yùn)行等。

意見稿指出,相較傳統(tǒng)電力系統(tǒng),新型電力系統(tǒng)形態(tài)的最大不同便在于儲(chǔ)能的增加。意見稿還關(guān)注了“儲(chǔ)能”議題,提出電力系統(tǒng)形態(tài)由“源網(wǎng)荷”三要素向“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”四要素轉(zhuǎn)變,電網(wǎng)多種新型技術(shù)形態(tài)并存。因此要重點(diǎn)開展長(zhǎng)壽命、低成本及高安全的電化學(xué)儲(chǔ)能關(guān)鍵核心技術(shù)、裝備集成優(yōu)化研究,提升鋰電池安全性、降低成本,發(fā)展鈉離子電池、液流電池等多元化技術(shù)路線。大力推動(dòng)壓縮空氣儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能、重力儲(chǔ)能等技術(shù)向大規(guī)模、高效率、靈活運(yùn)行方向發(fā)展。推動(dòng)可再生能源制取“綠氫”,研發(fā)質(zhì)子交換膜和高溫固體氧化物電解制氫等關(guān)鍵技術(shù),開展氫儲(chǔ)運(yùn)/加注關(guān)鍵技術(shù)、燃料電池設(shè)備及系統(tǒng)集成關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)和推廣應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)氫能制備利用關(guān)鍵技術(shù)完全國(guó)產(chǎn)化,研發(fā)純氫氣燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組。

新能源與傳統(tǒng)電源的和諧發(fā)展是長(zhǎng)期話題

有專家曾指出,構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)對(duì)我國(guó)的戰(zhàn)略意義重大。這不僅將重塑我國(guó)能源生產(chǎn)消費(fèi)結(jié)構(gòu),促進(jìn)我國(guó)深入推動(dòng)能源革命和全力應(yīng)對(duì)氣候變化挑戰(zhàn),還將驅(qū)動(dòng)我國(guó)加快技術(shù)創(chuàng)新,引領(lǐng)世界第四次工業(yè)革命,助力我國(guó)建設(shè)社會(huì)主義現(xiàn)代化強(qiáng)國(guó)。

那么,當(dāng)前新型電力系統(tǒng)建設(shè)又面臨哪些重點(diǎn)挑戰(zhàn)呢?其重點(diǎn)主要在于三個(gè)方面:基于能源供應(yīng)能力、安全可靠保證力、環(huán)保價(jià)值的市場(chǎng)體系;建立體現(xiàn)目標(biāo)導(dǎo)向和運(yùn)行成效的政策體系,致力于經(jīng)濟(jì)社會(huì)及行業(yè)可持續(xù)發(fā)展;加強(qiáng)新型電力系統(tǒng)與其他領(lǐng)域的相互協(xié)同;更加務(wù)實(shí)地對(duì)待路徑選擇方面的諸多技術(shù)問(wèn)題,比如CSP和CCUS。

而構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng),所面臨的最大挑戰(zhàn)是如何確保高比例風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電情景下,電力的可靠供應(yīng)與安全運(yùn)行。煤電的有序退出是我國(guó)電力低碳轉(zhuǎn)型的重中之重,而氣電業(yè)務(wù)在能源轉(zhuǎn)型中將承擔(dān)橋梁作用。

歸根結(jié)底,新型電力系統(tǒng)與傳統(tǒng)的電源結(jié)構(gòu)存在較大的差異,構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng),要考慮好新能源快速發(fā)展與傳統(tǒng)發(fā)電方式之間的關(guān)系,明確未來(lái)電力系統(tǒng)中傳統(tǒng)電源的定位和作用,建立合理的利益分配機(jī)制,促進(jìn)新能源與傳統(tǒng)電源的和諧發(fā)展。

“十四五”時(shí)期是我國(guó)開啟構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的第一個(gè)五年,我國(guó)應(yīng)盡快實(shí)現(xiàn)電力部門的碳排放達(dá)峰、加速轉(zhuǎn)變煤電的角色定位、實(shí)現(xiàn)增量電力需求絕大部分由非化石能源滿足,并為之后新能源大規(guī)模替代存量化石能源、完成新型電力系統(tǒng)構(gòu)建打下良好的基礎(chǔ)。新型電力系統(tǒng)的構(gòu)建將是我國(guó)完成到2060年非化石能源消費(fèi)占比達(dá)80%的必要條件。

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來(lái)源:《中國(guó)科技信息》雜志社
 
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