踐行碳達(dá)峰、碳中和戰(zhàn)略，能源是主戰(zhàn)場，電力是主力軍。2021至2022年間，中國與能源相關(guān)的二氧化碳排放總量121億噸，占全世界總量的32.88%，其中電力部門是重要的碳排放部門，約占能源碳排放的40%。大力發(fā)展新能源已成為全球應(yīng)對氣候變化、推動能源轉(zhuǎn)型的一致共識。截至2022年年底，中國風(fēng)電、光伏裝機(jī)分別達(dá)到3.65億千瓦、3.93億千瓦，風(fēng)電、光伏發(fā)電量1.2 萬億千瓦時，約占總發(fā)電量的14%。未來，隨著風(fēng)電、光伏技術(shù)經(jīng)濟(jì)性進(jìn)一步提高，新能源的度電成本將全面低于傳統(tǒng)電源，發(fā)展勢頭持續(xù)強勁。然而，風(fēng)電、光伏發(fā)電固有資源屬性和并網(wǎng)特性與常規(guī)可控電源存在巨大差異，面臨諸多挑戰(zhàn)。從發(fā)電功率看，新能源基本屬于“靠天吃飯”，具有隨機(jī)性、波動性和不可控性，難以實現(xiàn)傳統(tǒng)電源“以用定發(fā)”的基本功能。從系統(tǒng)支撐看，新能源采用電力電子裝置并網(wǎng)，對傳統(tǒng)交流同步電網(wǎng)電壓、頻率、慣量等支撐作用十分有限。圍繞火電、水電等常規(guī)電源建立起來的傳統(tǒng)電力系統(tǒng)已無法適應(yīng)規(guī)模越來越大的新能源，新型電力系統(tǒng)建設(shè)迫在眉睫。鑒于此，本文構(gòu)建了一個新型電力系統(tǒng)分析框架，通過多學(xué)科綜合分析的視角，剖析了新型電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特征和運行機(jī)制?；谠摽蚣埽梢猿醪皆\斷新型電力系統(tǒng)建設(shè)過程中遇到的各種問題，并尋找可能的解決方案。
01構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的必要性
就傳統(tǒng)電力系統(tǒng)而言，其采取的生產(chǎn)組織模式是“源隨荷動”，即發(fā)電跟著用電走。在發(fā)電側(cè)，常規(guī)發(fā)電機(jī)組，比如火電，是可以進(jìn)行精準(zhǔn)控制的；在用電側(cè)，用戶的用電行為亦可通過經(jīng)驗積累和大數(shù)據(jù)分析等做出一個比較準(zhǔn)確的預(yù)測。據(jù)測算，雙碳目標(biāo)下，2030年中國風(fēng)電、光伏裝機(jī)量可能突破18億千瓦，發(fā)電量占比將超過25%。2060年風(fēng)光裝機(jī)量將超過60億千瓦，發(fā)電量占比將超過70%。由于風(fēng)光新能源發(fā)電具有隨機(jī)性、波動性和間歇性的特征，高比例接入新能源將深刻改變傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的形態(tài)、特征和機(jī)理，從根本上改變了“源隨荷動”的運行模式。首先，在發(fā)電側(cè)，新能源的間歇性和波動性使得其發(fā)電出力無法按需控制。其次，在用電側(cè)，大量分布式新能源接入后，用電負(fù)荷預(yù)測準(zhǔn)確性下降。這意味著，無論是發(fā)電側(cè)還是用戶側(cè)都正在變得不可控。再者，新能源本質(zhì)上是電力電子設(shè)備，不具備傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)的機(jī)械轉(zhuǎn)動慣量，本身抗擾動性能就差，而整個系統(tǒng)轉(zhuǎn)動慣量下降后，全系統(tǒng)抗故障沖擊的能力也大大降低。由于傳統(tǒng)電力系統(tǒng)無法應(yīng)對高比例新能源、高比例電力電子設(shè)備和低系統(tǒng)轉(zhuǎn)動慣量帶來的挑戰(zhàn)，為了確保雙碳目標(biāo)的實現(xiàn)，必須構(gòu)建新型電力系統(tǒng)。對此，中央財經(jīng)委員會在于2021年3月15日召開的第九次會議上也指出，實現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和是一場廣泛而深刻的經(jīng)濟(jì)社會系統(tǒng)性變革，“十四五”是碳達(dá)峰的關(guān)鍵期、窗口期；要構(gòu)建清潔低碳安全高效的能源體系，控制化石能源總量，著力提高利用效能，實施可再生能源替代行動，深化電力體制改革，構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)。
02不同學(xué)科對新型電力系統(tǒng)的解讀
圍繞“如何構(gòu)建新型電力系統(tǒng)？”這一問題，不同領(lǐng)域的專家開展了深入討論。經(jīng)濟(jì)社會領(lǐng)域的專家強調(diào)新型電力系統(tǒng)要納入經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展全面綠色低碳轉(zhuǎn)型的全局來分析，并關(guān)注轉(zhuǎn)型的成本及其帶來的公平和效率問題。氣候、生態(tài)和環(huán)境領(lǐng)域的專家關(guān)心風(fēng)能、太陽能等可再生能源如何更好地接入電網(wǎng)，以及大規(guī)模風(fēng)能、太陽能開發(fā)帶來的氣候、生態(tài)和環(huán)境效應(yīng)。能源電力領(lǐng)域的專家強調(diào)應(yīng)加快關(guān)鍵核心技術(shù)研發(fā)，以更好支撐新型電力系統(tǒng)建設(shè)。這些技術(shù)包括高效率高安全大容量儲能、氫能及燃料電池，高效率光伏發(fā)電材料，新型絕緣材料、超導(dǎo)材料，寬禁帶電力電子器件，碳捕獲、利用與封存（CCUS），高效率低成本新能源發(fā)電，大規(guī)模海上風(fēng)電，虛擬電廠，源網(wǎng)荷儲協(xié)調(diào)運行，主動需求響應(yīng)，綜合能源系統(tǒng)等。管理領(lǐng)域的專家認(rèn)為現(xiàn)有能源體制機(jī)制與新型電力系統(tǒng)建設(shè)的目標(biāo)不相符，應(yīng)加快能源體制的市場化改革，使市場機(jī)制成為能源領(lǐng)域的主要資源配置方式。金融領(lǐng)域的專家建議完善綠色金融體系，建立更加強有力的綠色金融激勵機(jī)制，以更好服務(wù)新型電力系統(tǒng)建設(shè)。
03新型電力系統(tǒng)的多學(xué)科分析框架
新型電力系統(tǒng)的內(nèi)核是能源—經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)，但其外延又涉及社會系統(tǒng)和生態(tài)系統(tǒng)的諸多方面。從這個意義上講，它屬于社會—生態(tài)系統(tǒng)的一部分。2009年，美國著名經(jīng)濟(jì)學(xué)家、諾貝爾經(jīng)濟(jì)學(xué)獎獲得者Elinor Ostrom教授，為綜合多學(xué)科理論理解社會—生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)雜性提供了統(tǒng)一的分析平臺。Ostrom教授認(rèn)為一個典型社會—生態(tài)系統(tǒng)由資源系統(tǒng)、資源單位、管理系統(tǒng)和用戶4個核心子系統(tǒng)組成。社會—生態(tài)系統(tǒng)存在于一定的社會、經(jīng)濟(jì)和政治背景中，4個子系統(tǒng)之間相互影響，子系統(tǒng)相互作用的結(jié)果與關(guān)聯(lián)生態(tài)系統(tǒng)之間有反饋關(guān)系。目前該框架已廣泛應(yīng)用于解決全球或區(qū)域性的森林、草原、漁業(yè)、水資源乃至氣候等資源和環(huán)境管理問題。
新型電力系統(tǒng)建設(shè)是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程。系統(tǒng)建設(shè)過程中需統(tǒng)籌考慮能源安全、氣候安全、生態(tài)安全、經(jīng)濟(jì)增長、技術(shù)進(jìn)步、社會成本等諸多要素。準(zhǔn)確剖析新型電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特征難以通過單一學(xué)科實現(xiàn)，需要多學(xué)科的融合。不同學(xué)科的理論和模型側(cè)重于分析新型電力系統(tǒng)的不同側(cè)面，學(xué)科之間的交叉有助于更好描繪新型電力系統(tǒng)的全貌。本文借鑒Ostrom教授提出的社會—生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展分析框架，通過多學(xué)科綜合分析的視角，剖析新型電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特征和運行機(jī)制。
我們認(rèn)為，新型電力系統(tǒng)包含資源系統(tǒng)、技術(shù)系統(tǒng)、電網(wǎng)系統(tǒng)、管理系統(tǒng)、金融系統(tǒng)和用戶6個子系統(tǒng)。資源系統(tǒng)包括風(fēng)能、太陽能、水能、核能等非化石能源和煤炭、石油、天然氣等化石能源，該系統(tǒng)的能源結(jié)構(gòu)以風(fēng)能、太陽能等新能源為主；技術(shù)系統(tǒng)包括風(fēng)能利用技術(shù)、太陽能利用技術(shù)、儲能等；電網(wǎng)系統(tǒng)包括電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施及其調(diào)節(jié)控制能力；管理系統(tǒng)指能源電力管理部門及其制定的相關(guān)政策；金融系統(tǒng)指金融機(jī)構(gòu)及其提供的金融產(chǎn)品和服務(wù)；用戶是能源電力消費者。新型電力系統(tǒng)的提出與全球氣候危機(jī)與氣候治理、地緣政治格局、經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式、技術(shù)進(jìn)步趨勢等宏觀社會、經(jīng)濟(jì)、政治背景密切相關(guān)。構(gòu)成新型電力系統(tǒng)的6個子系統(tǒng)之間相互影響，其相互作用的結(jié)果與氣候系統(tǒng)、交通系統(tǒng)等關(guān)聯(lián)能源—經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)之間存在反饋關(guān)系。
新型電力系統(tǒng)的分析框架為我們提供了一個語言體系，我們可以利用該語言體系對新型電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特征和運行機(jī)制進(jìn)行解構(gòu)分析。進(jìn)一步給出了構(gòu)成6個子系統(tǒng)的關(guān)鍵二級變量。仔細(xì)剖析這些二級變量的結(jié)構(gòu)和功能特征可以幫助我們更好地診斷新型電力系統(tǒng)建設(shè)過程中遇到的各種問題，并尋找可能的解決方案。
一、社會、經(jīng)濟(jì)與政治背景
2022年全球平均氣溫比工業(yè)化前（1850—1900年）水平高出了1.15（±0.1）℃，已接近《巴黎協(xié)定》尋求避免的升溫下限（即1.5℃目標(biāo)） 。全球溫升一旦突破《巴黎協(xié)定》溫控目標(biāo)，氣候系統(tǒng)將不可逆地加速升溫。氣候破壞是全球環(huán)境危機(jī)的放大器和倍增器。由于氣候環(huán)境與能源資源、健康貧困等問題緊密聯(lián)系、復(fù)雜交織，氣候危機(jī)很可能引發(fā)新的系統(tǒng)風(fēng)險，并加劇和放大已經(jīng)存在的各類風(fēng)險。
全球氣候危機(jī)的根源在于人類過度依賴高碳的化石能源。為應(yīng)對危機(jī)，全球低碳轉(zhuǎn)型進(jìn)程正逐步加快。截至2021年4月底，全球超過130個國家和地區(qū)設(shè)定了碳中和或“凈零排放”有關(guān)的目標(biāo)。中國承諾在2060年前實現(xiàn)碳中和；歐盟承諾到2050年成為首個氣候中和大陸；美國重返《巴黎協(xié)定》，并承諾2050年實現(xiàn)“凈零排放”。這意味著，占全球二氧化碳排放量65%以上和世界經(jīng)濟(jì)70%以上的國家都做出了雄心勃勃的碳中和承諾。對于各國來說，實現(xiàn)碳中和意味發(fā)展模式的全方位改變，擺脫工業(yè)化時期的資源依賴?yán)砟?，走向技術(shù)依賴的可持續(xù)發(fā)展道路。作為一項重大的“技術(shù)-經(jīng)濟(jì)-社會”領(lǐng)域變革，碳中和對全球政治經(jīng)濟(jì)已經(jīng)產(chǎn)生重大影響，勢必重塑全球地緣政治格局和經(jīng)濟(jì)貿(mào)易格局。
過去十年，全球新能源開發(fā)利用的技術(shù)成本大幅下降，為能源轉(zhuǎn)型和新型電力系統(tǒng)建設(shè)奠定了堅實基礎(chǔ)。期間，中國陸上風(fēng)電和光伏發(fā)電項目單位千瓦平均造價分別下降了30%和75%左右。2021年，我國陸上風(fēng)電和光伏發(fā)電已全面實現(xiàn)平價上網(wǎng)，不再依靠國家補貼。根據(jù)國際可再生能源署預(yù)測，2030年全球光伏發(fā)電、光熱發(fā)電、陸上風(fēng)電和海上風(fēng)電的平準(zhǔn)化度電成本將比2018年分別下降58%、35%、55%和25% 。
金融市場對新能源發(fā)展前景十分看好。2010—2019年，美國市場交易的可再生能源股票總回報率為200.3%，化石燃料股票總回報率為97.2%。2020年，美國金融市場對化石能源的評級繼續(xù)下調(diào)，標(biāo)準(zhǔn)普爾指數(shù)中化石-燃料能源份額從10年前的13%跌至如今的3% 以下。相比之下，投資者正將大量資金投向可再生能源類股票，標(biāo)準(zhǔn)普爾清潔能源指數(shù) （S&P clean energy）在年內(nèi)上漲了138% 。2022年，全球用于能源轉(zhuǎn)型的投資（包括可再生能源發(fā)電、儲能、碳捕集、氫、運輸電氣化、可持續(xù)材料等）增加了31%，達(dá)到了創(chuàng)紀(jì)錄的1.1萬億美元，首次與用于化石燃料的投資（包括上游、中游、下游和化石能源發(fā)電）持平。
二、資源系統(tǒng)
新型電力系統(tǒng)的核心特征是風(fēng)光新能源將成為電力供應(yīng)的主體。那么，中國的風(fēng)光資源能否支撐能源轉(zhuǎn)型或新型電力系統(tǒng)建設(shè)呢？從資源稟賦上看，中國可再生能源尤其是風(fēng)能、太陽能資源的開發(fā)潛力巨大。中國陸上100米高度風(fēng)能資源技術(shù)開發(fā)量為86.9億千瓦，近海100米高度離岸200km范圍內(nèi)風(fēng)能資源技術(shù)開發(fā)量為22.5億千瓦；陸上光伏發(fā)電的技術(shù)開發(fā)量約456.1億千瓦。新能源資源儲量遠(yuǎn)大于碳中和目標(biāo)下的風(fēng)電、光伏發(fā)電裝機(jī)需求。然而與傳統(tǒng)能源相比，新能源最大的特點就是間歇性和波動性。其大規(guī)模接入電網(wǎng)勢必會對電力系統(tǒng)的安全可靠運行帶來巨大挑戰(zhàn)。針對這一問題，氣象和電力領(lǐng)域的專家們經(jīng)過大量研究發(fā)現(xiàn)：連接更大區(qū)域的風(fēng)電場和光伏電站可以有效“平滑”風(fēng)電、光伏發(fā)電的波動性；優(yōu)化風(fēng)電和光伏發(fā)電的組合方式，可以提高風(fēng)光耦合發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定性7。也就是說，風(fēng)光資源時空互補可以在很大程度上解決單一能源在局地尺度上的間歇性和波動性。另一方面，與傳統(tǒng)化石能源相比，風(fēng)能太陽能資源的可預(yù)測性低且不易存儲。這在一定程度上會增加新能源開發(fā)利用的系統(tǒng)成本。在中國，風(fēng)能太陽能資源的地理分布與電力負(fù)荷分布不匹配。新能源的大規(guī)模消納亟需構(gòu)建風(fēng)光資源優(yōu)化配置平臺，加大跨區(qū)輸送力度。
三、技術(shù)系統(tǒng)
當(dāng)前，世界主要國家和地區(qū)均將發(fā)展新能源視為引領(lǐng)新一輪能源轉(zhuǎn)型以及科技創(chuàng)新的重要突破口。新能源技術(shù)正以前所未有的速度加快迭代，。過去幾年，風(fēng)電產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展呈現(xiàn)機(jī)組大型化趨勢，風(fēng)輪直徑不斷增加，輪轂高度逐漸升高。根據(jù)中國可再生能源學(xué)會風(fēng)能專業(yè)委員會統(tǒng)計，2022年，中國新增裝機(jī)的風(fēng)電機(jī)組平均單機(jī)容量為4490kW，其中，陸上風(fēng)電機(jī)組平均單機(jī)容量為4294kW，海上風(fēng)電機(jī)組平均單機(jī)容量為7420kW。當(dāng)前，陸上最大單機(jī)容量達(dá)到8兆瓦級別以上，5兆瓦及以上單機(jī)容量成為主流機(jī)型；海上單機(jī)容量達(dá)到18兆瓦級別以上，6兆瓦及以上單機(jī)容量成為主流機(jī)型；大功率齒輪箱和百米級葉片等部件技術(shù)持續(xù)突破，葉片最長達(dá)126米；風(fēng)電裝備制造能力持續(xù)進(jìn)步。光伏發(fā)電方面，中國晶硅電池片轉(zhuǎn)換效率處于世界領(lǐng)先水平。2022 年，中國規(guī)?；a(chǎn)的PERC-P 型單晶電池的平均轉(zhuǎn)換效率達(dá)到23.2%，采用PERC-P 的黑硅多晶電池片轉(zhuǎn)換效率達(dá)到21.1%，n 型TOPCon 電池平均轉(zhuǎn)換效率達(dá)到24.5%，異質(zhì)結(jié)電池平均轉(zhuǎn)換效率達(dá)到24.6%。預(yù)計2030年鈣鈦礦技術(shù)有望帶動組件效率提升到35%。光熱發(fā)電作為一種高品質(zhì)的清潔電力，可實現(xiàn)全天24小時穩(wěn)定持續(xù)發(fā)電，具有電力輸出穩(wěn)定可靠、調(diào)節(jié)靈活等特性，能夠承擔(dān)電網(wǎng)基荷和調(diào)峰職能，降低新型電力系統(tǒng)對大儲能容量的要求。但光熱發(fā)電還需進(jìn)一步降低成本。風(fēng)能太陽能是“靠天吃飯”的資源，提高風(fēng)光預(yù)測準(zhǔn)確性，有助于更好掌控電源出力。儲能，包括抽水蓄能和電化學(xué)儲能是解決新能源發(fā)電不穩(wěn)定的最主要工具。預(yù)計“十五五”中后期，新能源+儲能的成本大概率將低于燃煤標(biāo)桿成本。另外，電解水制氫亦可解決困擾風(fēng)能和太陽能的間歇性問題。預(yù)計未來綠氫作為二次能源，將成為長途卡車、貨船和飛機(jī)的重要燃料。目前，中國電源結(jié)構(gòu)以煤電為主，靈活調(diào)節(jié)電源比重僅為6%，而美國、德國、西班牙等國家靈活調(diào)節(jié)電源比重分別為47%、19%和31%，這意味著“十四五”電源建設(shè)需要重點考慮靈活調(diào)節(jié)電源的配置。另一方面，中國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)已逐步由中低端向中高端轉(zhuǎn)換，第三產(chǎn)業(yè)和居民生活用電占比穩(wěn)步提升，高溫或嚴(yán)寒天氣對電力需求的影響快速加大，負(fù)荷峰谷差將隨之?dāng)U大。上述諸多因素都要求建設(shè)更多的靈活調(diào)節(jié)電源。
四、電網(wǎng)系統(tǒng)
新能源的間歇性和波動性特征要求電網(wǎng)更好地發(fā)揮資源優(yōu)化配置平臺的作用。加大跨區(qū)電網(wǎng)通道建設(shè)有助于更好地利用風(fēng)光資源時空互補性，使新能源出力更加“平滑”。大電網(wǎng)柔性互聯(lián)可以促進(jìn)資源互濟(jì)共享能力進(jìn)一步提升，“跨省區(qū)主干電網(wǎng)﹢中小型區(qū)域電網(wǎng)﹢配網(wǎng)及微網(wǎng)”的柔性互聯(lián)形態(tài)和數(shù)字化調(diào)控技術(shù)將使電網(wǎng)更加靈活可控，實現(xiàn)新能源按資源稟賦因地制宜廣泛接入電網(wǎng)；配電網(wǎng)將呈現(xiàn)交直流混合柔性電網(wǎng)與有源微電網(wǎng)等多種形式協(xié)同發(fā)展態(tài)勢，具備更高的靈活性與主動性，實現(xiàn)多元化源荷的開放接入和雙向互動，促進(jìn)分布式新能源高效就地消納。新能源大規(guī)模接入后，電力系統(tǒng)將呈現(xiàn)數(shù)字與物理系統(tǒng)深度融合的特征。新型電力系統(tǒng)建設(shè)將以數(shù)據(jù)作為核心生產(chǎn)要素，打通源網(wǎng)荷儲各環(huán)節(jié)，發(fā)電側(cè)實現(xiàn)“全面可觀、精確可測、高度可控”，電網(wǎng)側(cè)形成云邊融合的調(diào)控體系，用電側(cè)有效聚合海量可調(diào)節(jié)資源支撐實時動態(tài)響應(yīng)，通過海量信息數(shù)據(jù)分析和高性能計算技術(shù)，使電網(wǎng)具備超強感知能力、智慧決策能力和快速執(zhí)行能力。為提升能源的綜合利用效率，新型電力系統(tǒng)可在數(shù)字電網(wǎng)的基礎(chǔ)上，通過多能互補，形成能源互聯(lián)網(wǎng)，為高比例新能源接入系統(tǒng)的調(diào)度控制、運行優(yōu)化和市場化運作提供有力支撐，并進(jìn)一步拓展為用戶提供綜合能源服務(wù)的功能。
五、管理系統(tǒng)
預(yù)計，2060年，中國風(fēng)電、太陽能裝機(jī)容量將超過60億千瓦 ，是當(dāng)前裝機(jī)容量的約8倍。如此大規(guī)模的開發(fā)利用，究竟該如何規(guī)劃布局，管理部門需要從戰(zhàn)略高度提前謀劃?，F(xiàn)階段，在中國中東南部地區(qū)，土地已成為制約新能源發(fā)展的大問題。新能源開發(fā)利用與“三區(qū)三線”（生態(tài)空間、農(nóng)業(yè)空間和城鎮(zhèn)空間，生態(tài)保護(hù)紅線、永久基本農(nóng)田保護(hù)線、城鎮(zhèn)開發(fā)邊界線）之間的矛盾愈加激烈。統(tǒng)籌協(xié)調(diào)國土空間規(guī)劃、生態(tài)功能區(qū)規(guī)劃、城市用地規(guī)劃和能源電力規(guī)劃，實現(xiàn)“多規(guī)合一”，是解決新能源用地的重要途徑（M。未來新能源的快速增長，需要大幅簡化開發(fā)審批流程，才能如期實現(xiàn)雙碳目標(biāo)。在新型電力系統(tǒng)中，由于新能源出力和需求的波動特性，要求建立高時空分辨率的價格體系與調(diào)度運行體系。同時，電力部門需進(jìn)行市場化改革，特別是建立實時市場，使價格能夠?qū)崟r反映供需狀況。另外，必要的監(jiān)督懲罰機(jī)制也不可或缺。一個典型的例子就是嚴(yán)格執(zhí)行可再生能源電力消納責(zé)任權(quán)重引導(dǎo)機(jī)制。按照目標(biāo)導(dǎo)向和責(zé)任共擔(dān)原則，制定發(fā)布各省級行政區(qū)域可再生能源電力消納責(zé)任權(quán)重，引導(dǎo)各省級能源主管部門依據(jù)本區(qū)域非水電消納責(zé)任權(quán)重，積極推動本省（區(qū)、市）風(fēng)電、光伏發(fā)電項目建設(shè)和跨省區(qū)電力交易。
六、金融系統(tǒng)
在新型電力系統(tǒng)構(gòu)建過程中，綠色金融可發(fā)揮“加速器”的作用。據(jù)測算，實現(xiàn)碳中和中國大約需140萬億元的綠色投資。就電力行業(yè)而言，在未來40年需要接近70萬億元的投資。綠色金融跟傳統(tǒng)金融最大的區(qū)別在于需要解決超時空的外部性問題，單純靠市場力量無法將資源進(jìn)行有效配置，因此，市場需要監(jiān)管部門給出指引，比如哪些行業(yè)、哪些業(yè)務(wù)是符合綠色金融標(biāo)準(zhǔn)，是可以進(jìn)行投資的，綠色標(biāo)準(zhǔn)的制定是綠色金融發(fā)展必不可少的前提條件。這要求金融部門加強信息披露，企業(yè)的碳排放和碳足跡應(yīng)成為披露的基本要求。積極開發(fā)支持能源和電力行業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型所需的金融產(chǎn)品和服務(wù)，如轉(zhuǎn)型貸款、綠色債券、綠色股票市場、綠色保險、綠色基金等。強化碳市場在碳減排和配置綠色金融資源中的作用。引入碳金融衍生品交易機(jī)制，推動碳價格充分反映風(fēng)險，最大化發(fā)揮碳價格的激勵約束作用。
七、用戶
新型電力系統(tǒng)建設(shè)需要用戶的積極參與。用戶的參與程度受諸多因素影響。這些因素包括：用戶自身的社會經(jīng)濟(jì)屬性（如性別、年齡、教育水平、經(jīng)濟(jì)狀況等），用戶對氣候變化和碳中和的認(rèn)知，用戶所在的機(jī)構(gòu)、團(tuán)體或社會群體對綠色電力的選擇，用戶使用綠色電力的便捷程度及可能獲得的收益（包括有形收益，如金錢；無形收益，如名譽）（U4和U5）等 。另外，用戶還可以通過調(diào)整自身的用能行為參與到需求響應(yīng)之中。例如，在用電負(fù)荷高峰時，減少或者推遲某時段的用能行為以響應(yīng)電力供應(yīng)，保障電網(wǎng)安全。
八、相互作用與結(jié)果
新型電力系統(tǒng)的不同子系統(tǒng)之間存在相互作用，其相互作用的結(jié)果是在確保安全性和經(jīng)濟(jì)性的前提下使電力系統(tǒng)更加低碳。從低碳的角度講，為消納更多的波動性新能源，我們首先要科學(xué)認(rèn)識新能源的時空變化特征，并在發(fā)電側(cè)、輸電側(cè)、用電側(cè)和儲能側(cè)協(xié)同發(fā)力，提高整個系統(tǒng)的靈活性。從安全性的角度講，由于風(fēng)光發(fā)電具有“靠天吃飯”的特征，其應(yīng)對極端天氣的能力相對較差。為解決這一問題，我們首先要對新能源供給能力做深入定量分析，以摸清極端天氣對不同地區(qū)的新能源出力的影響程度和持續(xù)時間。在對這一問題充分認(rèn)識的基礎(chǔ)上，再去制定相關(guān)的技術(shù)或市場的解決方案。比如，究竟要不要發(fā)展跨季節(jié)的儲能，電網(wǎng)通道如何規(guī)劃建設(shè)，互聯(lián)互通的空間范圍到底需要多大等等。從經(jīng)濟(jì)性的角度講，現(xiàn)階段新能源的大規(guī)模接入，會在一定程度上增加系統(tǒng)成本。但是，未來隨著技術(shù)進(jìn)步，新能源的開發(fā)利用成本將進(jìn)一步下降。另外，隨著碳金融和碳市場的建立和完善，化石能源的使用成本將進(jìn)一步上升，資本和金融亦會越來越多地投向新能源。“資本—技術(shù)”的正反饋效應(yīng)會加快新能源利用成本下降的速度。這樣一來，全社會的用電成本也會下降。
九、關(guān)聯(lián)能源—經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)
新型電力系統(tǒng)并不是獨立存在的，它與關(guān)聯(lián)能源—經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)之間存在反饋關(guān)系。例如，新型電力系統(tǒng)在一定程度上是天氣和氣候資源依賴型的電力系統(tǒng)。在全球氣候變暖背景下，極端天氣氣候事件頻發(fā)會增大系統(tǒng)的風(fēng)險，而新型電力系統(tǒng)的建設(shè)會在很大程度上減緩氣候變化。此外，隨著全社會用電成本的下降，電動汽車的滲透率將逐步增加。而電動汽車又可視為“移動的儲能”，若成千上萬的電動汽車在用電低谷時充電，在用電高峰時放電，將極大促進(jìn)新能源消納，并提高電力系統(tǒng)安全等級。
04結(jié)語
如何構(gòu)建新型電力系統(tǒng)是一道世界難題，其求解需借助氣象學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、社會學(xué)、能源和電力等多學(xué)科的知識。本文構(gòu)建了一個新型電力系統(tǒng)分析框架，通過多學(xué)科綜合分析的視角，初步剖析了新型電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特征和運行機(jī)制?；谠摽蚣埽芯孔R別了影響新型電力系統(tǒng)建設(shè)和安全高效經(jīng)濟(jì)運行的幾十個二級變量，并逐一分析了這些變量對系統(tǒng)的可能影響和作用方式。依據(jù)該框架，我們可以初步診斷新型電力系統(tǒng)建設(shè)過程中遇到的各種問題及可能的解決方案。參與新型電力系統(tǒng)構(gòu)建的不同行為主體亦可在其中找到自身的發(fā)力點，為系統(tǒng)安全穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運行貢獻(xiàn)力量。當(dāng)然該框架并不完美，目前的分析還停留在二級變量層面，對更低一級的變量還未開展深入討論。另外，框架對各變量的分析以定性為主，未來還需建立一套具體的、可供量化的評估模型和技術(shù)指標(biāo)。
原標(biāo)題：國家氣候中心王陽：面向新型電力系統(tǒng)的多學(xué)科分析
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