“新能源+”：雙碳目標(biāo)下的能源未來式

文 | 徐樹彪 吳金華 胡璇 王釗

“新能源+”對于推動實現(xiàn)“30·60”雙碳目標(biāo)具有重要意義。碳達(dá)峰碳中和一方面需要在能源供給側(cè)加大清潔低碳轉(zhuǎn)型，開發(fā)更多的清潔能源基地和分布式能源，促進(jìn)能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化；另一方面需要在消費側(cè)實現(xiàn)綠色低碳引領(lǐng)，通過對工業(yè)、建筑、交通等產(chǎn)業(yè)提供綜合智慧能源服務(wù)，實現(xiàn)全產(chǎn)業(yè)鏈的減排降碳。“新能源+”作為綜合智慧能源的典型模式，既能夠?qū)崿F(xiàn)不同能源品種的協(xié)同互補，又能夠滿足客戶多元化的需求，將從不同維度助力雙碳目標(biāo)的順利推進(jìn)。

一、“新能源+”是突破新能源開發(fā)瓶頸的必由之路

我國能源安全戰(zhàn)略、環(huán)境承載能力和風(fēng)光資源富集的能源資源稟賦決定了，以清潔能源為主將成為我國未來能源產(chǎn)業(yè)體系的重要特征。目前火電仍占我國發(fā)電總量的64%，新能源占比有待大幅提升。然而單純依賴以大電網(wǎng)傳輸為主的消納模式，難以支撐大幅提升的新能源占比。據(jù)預(yù)測，“十四五”期間全國風(fēng)電、光伏等新能源裝機(jī)增量將達(dá)到5億千瓦以上，遠(yuǎn)超計劃新增的特高壓輸電能力。回顧“十三五”初期，受電網(wǎng)送出影響，全國棄風(fēng)、棄光率很高。例如2016年全國平均“棄風(fēng)”率達(dá)到17%，新疆和甘肅甚至分別達(dá)到38%和43%。雖然近幾年我國棄風(fēng)棄光率得到明顯改善，但在當(dāng)前新能源開發(fā)已變?yōu)椤凹t海市場”的背景下，未來“三北”地區(qū)的棄風(fēng)、棄光率有可能出現(xiàn)反彈。延續(xù)過去的模式去開發(fā)清潔能源基地，電力送出將面臨極大挑戰(zhàn)，項目經(jīng)濟(jì)性也將受到明顯影響。與此同時，我國分布式發(fā)電的占比仍然較低。進(jìn)一步大幅提升新能源占比，需要克服新能源自身的固有局限，大力推進(jìn)大電網(wǎng)傳輸、就近消納以及分布式供能三者的均衡發(fā)展。

“新能源+”正是通過附加的源、網(wǎng)、儲等要素，發(fā)揮多能互補、智慧調(diào)度的優(yōu)勢，盡可能提升相關(guān)清潔能源基地項目的電網(wǎng)友好性，實現(xiàn)自平衡和自調(diào)節(jié)，促進(jìn)新能源的送出和消納。例如：以青海龍羊峽光伏電站為代表的“新能源+”多能互補模式，通過“水光互補”使棄光率下降72%，使水電年利用小時增加8.6%；以青豫直流配套電源為代表的“新能源+”調(diào)相機(jī)模式，使新能源占配套總?cè)萘康?1%。同時，“新能源+”以緊貼用戶的方式，自建并形成消納能力，緩解新能源消納對電網(wǎng)的過度依賴。例如：以內(nèi)蒙古霍林河循環(huán)經(jīng)濟(jì)示范項目為代表的“源網(wǎng)荷儲一體化”模式，以清潔能源為電解鋁產(chǎn)業(yè)就近供電，形成“煤、電、鋁”循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈，電解鋁清潔用電占比達(dá)到12.8%，風(fēng)機(jī)等效利用小數(shù)達(dá)到3500小時，遠(yuǎn)高于本地區(qū)平均水平。

二、“新能源+”是推動全社會綠色用能的有效途徑

盡管我國單位GDP能耗近年來持續(xù)下降，比2012年累計降低24.4%，但仍是世界平均水平的約1.5倍，且終端消費側(cè)化石能源比重更是高達(dá)80%以上。能源消耗總量過高，將加大能源供應(yīng)轉(zhuǎn)型的壓力，拉長能源體系低碳轉(zhuǎn)型周期。這樣的發(fā)展方式不可持續(xù)，也給能源轉(zhuǎn)型增加了困難。實現(xiàn)雙碳目標(biāo)需要顯著提升能源利用效率，加強能源消費總量和強度雙控，推動能源資源高效配置、高效利用，繼續(xù)深入推進(jìn)工業(yè)、建筑、交通、公共機(jī)構(gòu)等重點領(lǐng)域節(jié)能。

“新能源+”是提升能源效率的利器。一是多能協(xié)同、梯級利用，即通過不同類型能源的優(yōu)化組合，實現(xiàn)多能互補和梯級綜合利用，能源效率可提升至70%—90%。二是減少電力輸送損耗。“新能源+”貼近客戶端提供能源服務(wù)，因地制宜將區(qū)域內(nèi)的風(fēng)、光等資源就地轉(zhuǎn)化，減少輸電和配電網(wǎng)的使用。三是減少空耗等待和過度服務(wù)。通過智慧測量和調(diào)度，在設(shè)計端“以需定供”，圍繞用戶需求進(jìn)行個性化定制；在運行端“以供適需”，依據(jù)能源消費數(shù)據(jù)的分析診斷平衡供需。消費端的集約式能源管理，使不同場景的能源效率增幅達(dá)到10—30%。與此同時，從“光伏+治沙”、“光伏+植物工廠”等一系列新場景、新應(yīng)用可以看到，“新能源+”創(chuàng)造性地滿足了用戶的特征性用能需求，改變了各領(lǐng)域各人群的用能習(xí)慣，使綠色能源得以水到渠成地替代傳統(tǒng)化石能源，走進(jìn)千家萬戶及各行各業(yè)，從而引領(lǐng)全社會綠色用能的深刻變革。

三、“新能源+”是未來保障能源安全穩(wěn)定供應(yīng)的重要支撐

習(xí)近平總書記提出了“構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)”，為以風(fēng)電、光伏為代表的的清潔能源賦予了新歷史使命，同時也為未來電力系統(tǒng)的安全性、可靠性、穩(wěn)定性提出了更高要求。

今年以來，國內(nèi)電力需求缺口進(jìn)一步拉大，電力保供面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。能源供應(yīng)不足固然有工業(yè)生產(chǎn)快速恢復(fù)、社會用電量需求強勁、煤炭供需持續(xù)偏緊等多種因素的疊加影響，但現(xiàn)有技術(shù)條件下，新能源一次消費占比不到10%，也一定程度上加劇了能源保供的困難。

“新能源+”在發(fā)電側(cè)、用戶側(cè)構(gòu)建以新能源綠色替代、就地消納的綜合用能模式，可有效提高新能源的電力保供能力。通過“新能源+多能互補+源網(wǎng)荷儲+智能微電網(wǎng)”模式，將太陽能、風(fēng)能地?zé)崮堋⑸镔|(zhì)能以及分布式燃機(jī)、可再生能源制氫、儲能等結(jié)合起來，為產(chǎn)業(yè)園就近提供電、熱、冷等綜合能源供應(yīng)。通過多能互補、儲能設(shè)備、微型燃機(jī)等，平抑新能源發(fā)電間歇性、波動性缺陷，實現(xiàn)區(qū)域微電網(wǎng)電量自平衡和自調(diào)節(jié)，作為大電網(wǎng)負(fù)荷高峰期的可靠能源補充。從近期以來的實踐可見，采用了“新能源+”供能的產(chǎn)業(yè)園區(qū)，往往具有更加穩(wěn)定、更有保障的能源供應(yīng)，從容應(yīng)對各種可能的限電措施。既可以和大電網(wǎng)并網(wǎng)運行，也可以孤島運行，實現(xiàn)微電網(wǎng)、大電網(wǎng)之間電能雙向傳輸，無縫切換。同時微電網(wǎng)通過儲能設(shè)備或者微型燃機(jī)等可控的電源維持系統(tǒng)的穩(wěn)定性，助力“源”、“網(wǎng)”友好協(xié)調(diào)發(fā)展。不久的將來，多種“新能源+”模式的綜合運用，將使新能源在供電消費中占比大幅提升，能源短缺問題將得到極大緩解。

“新能源+”與火電的聯(lián)動，能夠更好地發(fā)揮火電機(jī)組靈活性特點，從而使電力系統(tǒng)更趨清潔、高效、穩(wěn)定。通過技術(shù)創(chuàng)新采取靈活性改造，達(dá)到深度調(diào)峰的性能，以及電力輔助服務(wù)政策不斷完善，未來火電機(jī)組頻繁、深度參與調(diào)峰將是常態(tài)。火電機(jī)組就近打捆新能源，能夠為新能源的出力曲線“削峰填谷”，使之更趨平滑，適應(yīng)電網(wǎng)需要；在新能源遭遇極端氣象等外部條件而中斷出力時，火電機(jī)組可向電力系統(tǒng)提供基礎(chǔ)性保障電源，為電力系統(tǒng)安全托底發(fā)揮“壓艙石”作用。同時，基于“新能源+”模式所實現(xiàn)對風(fēng)、光功率的高精度預(yù)測，可優(yōu)化火電的協(xié)調(diào)控制策略，對不同煤種配比、變負(fù)荷段、變負(fù)荷速率等實施前饋控制，合理修正相關(guān)參數(shù)，緩解火電機(jī)組深度調(diào)峰及負(fù)荷響應(yīng)速率帶來的經(jīng)濟(jì)型、安全性等問題。二者的協(xié)同，既有效提升新能源的消納，也促進(jìn)火電行業(yè)轉(zhuǎn)型升級，拓展了火電的生存與發(fā)展空間。

四、“新能源+”是實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的破局之道

經(jīng)濟(jì)發(fā)展導(dǎo)致的碳排放問題，必須通過更好地統(tǒng)籌經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)加以解決，最大程度上避免重復(fù)發(fā)達(dá)國家先發(fā)展后減碳、先高碳再低碳的彎路，走出一條符合中國國情的低碳發(fā)展新路。解決經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的雙贏這一世界性難題，需要從產(chǎn)業(yè)實踐中創(chuàng)新方式方法，以新產(chǎn)業(yè)、新業(yè)態(tài)、新模式來帶動經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境效益的良性循環(huán)。從“新能源+”的實例來看，這種良性循環(huán)完全是可以實現(xiàn)的。

參照小崗村的實踐，美麗鄉(xiāng)村模式可實現(xiàn)人均3.5千瓦光伏裝機(jī)容量，不僅展示了零碳鄉(xiāng)村的建設(shè)路徑，同時保持了項目合理的盈利水平，并通過優(yōu)惠電價為農(nóng)戶每人每年節(jié)約電費約300元，實現(xiàn)了農(nóng)村、農(nóng)民和企業(yè)的多方共贏。以小崗村人口4000人計，每年可還形成約1200萬千瓦時的余量供給城鎮(zhèn)使用，從碳足跡的角度助力周邊區(qū)域的低碳發(fā)展。我國現(xiàn)有行政村69萬個，鄉(xiāng)村常住人口約5.5億人，如果所有鄉(xiāng)村全面推廣小崗村模式，將形成近9000億元市場規(guī)模，每年為農(nóng)民增收1650億元，減少二氧化碳排放約21.2億噸。相似案例還可以在工業(yè)、交通、建筑等“新能源+”觸及的其它領(lǐng)域看到。由此可見，以“新能源+”實現(xiàn)的低碳發(fā)展，既不以犧牲環(huán)境為代價發(fā)展經(jīng)濟(jì)，也不以放緩經(jīng)濟(jì)為代價保護(hù)環(huán)境。這類模式的推廣，將在宏觀上使綠色低碳發(fā)展形成新的范式并融入市場化機(jī)制，催生新的產(chǎn)業(yè)，創(chuàng)造新的價值，進(jìn)而驅(qū)動全社會自發(fā)的良性循環(huán)，為追求綠色低碳發(fā)展提供源源不竭的動力。

“新能源+”是能源革命和綠色低碳發(fā)展兩大潮流交織影響下催生的創(chuàng)新實踐，自誕生之日起就具備清潔、低碳、高效、智慧的先進(jìn)基因。這一新業(yè)態(tài)的長足發(fā)展，將為構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)展示新的路徑，為實現(xiàn)雙碳目標(biāo)提供強有力的支撐。