在構建以新能源為主體的新型電力系統實踐中先行示范

李玉玲

摘要：構建以新能源為主體的新型電力系統是對能源電力發展作出的系統闡述，明確了新型電力系統在實現“雙碳”目標中的基礎地位，為能源電力發展指明了科學方向、提供了根本遵循。

關鍵詞：新能源;電力系統;實踐

一、從“雙碳”目標到新型電力系統

（一）能源消費在碳排放中占據絕對主體地位

未來一段時期，中國將采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現碳中和。這就要求我國在今后很長的周期內，對碳排放總量施行更嚴格的控制。

據估算，2020年我國二氧化碳排放總量約110億噸，我國能源燃燒的二氧化碳排放約為98億噸，電力行業約39億噸（不含熱電聯供的供熱碳排放約5億噸，計入工業、建筑等終端用熱行業），占二氧化碳總排放量的比重分別為88%和35%。可以看出，能源燃燒和電力行業在二氧化碳排放中占據絕對主體地位，在上述領域實現碳減排將成為實現全行業“雙碳”目標實現的重要一環。

（二）能源結構轉型是實現“雙碳”目標的重要途經

從目前的的產業模式和技術發展來看，實現能源領域的碳減排主要有四個主要途徑：能源結構轉型，產業模式升級，用能效率提升，碳捕獲、利用和封存（CCUS）技術的廣泛應用，其中能源結構轉型對碳減排的貢獻率最高。

一是滿足終端用電負荷增長需求，通過電能替代幫助其他行業轉移碳排放。與2020年相比，未來十年，其他行業電能替代電量將新增超過1萬億千瓦時，可減少其他行業二氧化碳排放超過5億噸。

二是服務源端高比例風、光等非化石能源發電的接入和送出，支撐源端的清潔替代減排。根據預測，以2020年為基準，2030年由于支撐源端新增非化石能源電量，替代化石能源電量等效碳減排16億噸以上;2060年由于支撐源端新增非化石能源電量，替代化石能源電量等效碳減排超過85億噸。

三是電力行業能源燃燒碳排放持續下降，助力碳減排目標實現。2030年后，能源燃燒碳排放加速下降，2060年考慮LULUCF（土地利用及土地利用變化）后全行業溫室氣體基本實現近零排放，能夠實現碳中和目標。

二、電力行業實現“雙碳”目標的難點及建議

（一）面臨難點

電力行業實現“雙碳”目標，根本途徑是建設以新能源為主體的新型電力系統。現階段主要在電力穩定供應、電力系統安全穩定運行、新技術成熟度不足以及政策機制不配套等方面面臨重大挑戰，這也是目前電力行業實現“雙碳”目標的最大難點。

1.電力供應安全方面面臨挑戰。

一是體現在新能源最小出力處于較低水平，對電力平衡支撐能力不足。部分地區高溫寒潮等極端氣候發生過程中電力供應需求顯著增加，保障電力供應難度大。以東北電網為例，2021年7月28日，受副熱帶高壓位置偏北影響，東北地區天氣連續多日高溫，東北全網用電負荷最高達到7058萬千瓦，同比增長8.2%;而風力發電創歷史新低3.4萬千瓦，不足風電裝機容量的0.1%，新能源難以支撐電網的電力需求。

二是體現在現有火電等常規裝機規模不足以保證未來電力供應需求。2030年如維持現有火電裝機規模不變，則火電裝機容量缺額達1.54億千瓦，難以有效保障電力供應。

2.高比例新能源消納難以維持。

一是體現在新能源電量滲透率與利用率之間相互制約，高比例的新能源電量占比必然造成利用率的下降。亟待推動新能源消納模式從追求新能源利用率到提高新能源發電量占比的轉變。經測算，2030年，以新能源發電量最大為目標布局新能源，可提升新能源電量占比1.75個百分點，但新能源利用率降低1.87個百分點。

二是體現在系統調峰能力存在缺額，不足以支撐高比例新能源消納。2030年，若保證新能源100%全額消納，國家電網經營區的調峰能力缺額為3.98億千瓦;若保證新能源利用率95%，國家電網經營區的調峰能力缺額為1.96億千瓦。

3.電網安全穩定運行面臨重大挑戰。

一是體現在新能源發展駛入快車道、跨區直流送電需求旺盛，電力系統向“雙高”（高比例新能源、高比例電力電子）轉型成為必然趨勢，系統特性復雜，頻率、電壓、功角等安全穩定問題仍將存在。以英國8.9大停電為例，事故前英國電力系統呈現高比例新能源狀態，一臺燃氣機組停機造成大面積新能源脫網，引發連鎖故障，停電范圍波及100萬人。

二是現有技術條件下跨區輸電及新能源承載規模存在技術約束。現有技術框架下，為了保證系統穩定，常規機組開機需要保持一定安全水平，使系統調峰能力下降，新能源承載規模進一步受到限制，跨區輸電及新能源規模存在技術約束。

4.適應減碳目標的市場機制亟待完善。

一是現行上網電價機制無法維持火電機組生存。預計到2030年煤電機組年利用小時數低于4000小時，2060年低于2000小時，按照當前的電價機制，火電機組無法回收成本。

二是輔助服務費用僅在發電側分攤，并未疏導至用戶側。目前輔助服務成本通過電源側分攤，進一步擠壓了電源側生存空間，電源經濟承受能力不足不利于未來長期電力系統穩定運行。

三是現行需求側響應補償機制難以為繼。據測算，需求側響應量與火電機組裝機的降低量相當。但實施需求側響應需要向用戶提供大量補償，推高系統運行成本，需在電價機制中統籌考慮。

（二）相關建議

一是要解決好安全問題。在“碳達峰、碳中和”目標下，隨著生產和消費側電能占比的提高，電力作為基礎能源的作用和地位愈加重要，而電力生產又以強不確定性的風光為主，各時空尺度的能源安全（主要體現在電力）挑戰巨大，從毫秒級的設備安全、秒/分的運行控制安全、小時/天調度安全、周/年的供給安全，以及物理、功能、跨行業和社會等廣義空間尺度的安全，需要從全社會的視角審視電力安全問題，需要通過創新解決電力安全問題。

二是要多行業、多主體統籌推進。在建設新型電力系統的過程中保證電力安全，是一項復雜的系統工程，需要各級政府、各行各業協同，通過政策、法規和體制機制創新，業態、市場和電價機制創新，以及技術創新共同解決。