立足新發展階段“十四五”電網領域大有作為
——訪國網能源研究院原總經濟師白建華

■本刊記者 白歌/編輯 王睿佳

《“十四五”現代能源體系規劃》（以下簡稱《規劃》）不僅闡明了我國能源發展方針、主要目標和任務舉措，更是對我國“十四五”時期能源發展和轉型路徑作了系統性部署。

《規劃》提出，以電網為基礎平臺，增強電力系統資源優化配置能力，提升電網智能化水平。加快配電網改造升級，推動智能配電網、主動配電網建設。完善區域電網主網架結構，推動電網之間柔性可控互聯，構建規模合理、分層分區、安全可靠的電力系統，提升電網適應新能源的動態穩定水平。為此，中能傳媒集團《中國電業與能源》記者采訪了國網能源研究院原總經濟師白建華博士，就相關問題作了具體解讀。

《中國電業與能源》：《規劃》與“十三五”相比，在電網領域有什么不同，又有哪些亮點？

白建華：我國風電光伏建設從大型風電基地（“風電三峽”）起步，由于多種原因，“十三五”初期我國曾出現較為嚴重的“棄風”“棄水”“棄光”現象。“十三五”期間，我國東中部地區的分布式光伏、分散式風電開發得到重視，西部北部大型風光基地及特高壓跨區輸電建設有所放緩。

能源革命與碳達峰碳中和，要求加快推動電力系統向適應大規模高比例新能源方向演進，我國能源資源稟賦決定了必須加快開發西部北部的大型風電光伏基地。因此，《規劃》提出以電網為基礎平臺，增強電力系統資源優化配置能力，推動電網主動適應大規模集中式新能源和量大面廣的分布式能源發展。加大力度規劃建設以大型風光電基地為基礎、以其周邊清潔高效先進節能的煤電為支撐、以穩定安全可靠的特高壓輸變電線路為載體的新能源供給消納體系。結合清潔能源基地開發和中東部地區電力供需形勢，建成投產一批、開工建設一批、研究論證一批多能互補輸電通道。完善華北、華東、華中區域內特高壓交流網架結構，為特高壓直流送入電力提供支撐，建設川渝特高壓主網架，完善南方電網主網架。

特高壓能源資源大規模遠距離配置能力強大。交直流合理配置，逐步形成我國特高壓骨干網架，是“十四五”乃至中長期的重大戰略選擇，需要研究確定未來電網主網架形態。《規劃》不但提出建設特高壓直流，也注重特高壓交流網架結構，是適應我國高比例風電光伏發展的正確選擇。

先進特高壓輸電技術是清潔能源大規模遠距離優化配置的基礎，未來柔性特高壓直流輸電技術將得到快速發展。大規模跨區跨省電力輸送是我國能源輸送的重要組成部分，而且呈現出可再生能源跨區跨省輸送規模越來越大的趨勢。過去煤電裝機增長快，存在輸煤輸電比選、優化煤電布局的需要；在碳達峰碳中和的大背景下，風光水等非化石可再生能源發電快速增長，未來煤炭、煤電的利用規模將有所減少，我國將出現輸電、輸氫并舉的情況，利用西部、北部可再生能源發電制取“綠氫”，并實現跨區跨省規模化輸氫的格局，作為輸電的有效補充。

《中國電業與能源》：《規劃》提到，要創新電網結構形態和運行模式。您認為創新痛點難點在哪？又該如何克服？

白建華：分布式能源、電氣化交通和清潔化制冷供暖等，將加速配電網向多能協同互補、源網荷儲一體轉變。《規劃》提出加快配電網改造升級，推動智能配電網、主動配電網建設，提高配電網接納新能源和多元化負荷的承載力和靈活性，促進新能源優先就地就近開發利用。積極發展以消納新能源為主的智能微電網，實現與大電網兼容互補等，是適應分布式能源加快發展、微能網逐步形成的客觀需要。

只有將行業之間相互割裂、各自為政的局面轉變為多能互補、集成優化，真正做到綜合能源規劃（IRP——Integrated Resource Planning），才能最大限度降低備用容量，避免出現“大馬拉小車”現象，顯著降低投資成本，同時優化運行方式，提升效率，降低總體運行成本。實現綜合能源規劃，需要踐行新的規劃理念，即綠色、低碳、經濟兼顧，冷、熱、電、氣、交通系統協同，源網荷儲貫通，規劃、運行一體，物理、數字系統同步等。

要確保容量充裕度，以及系統的彈性與靈活性。發揮系統間的協調互補作用，在各子系統規劃的基礎上進行整體系統的優化調整。通過充電樁、直流配網、儲能、光伏等的聯合規劃和優化運行，降低配電網的擴容壓力、優化潮流分布、抑制部分線路或變壓器過載；通過多能互補、發揮分布式電源、儲能及需求側自身的調節能力，降低園區與公共電網連接處的最大電力負荷、降低峰荷及腰荷時段的電量需求；規劃交直流混合配網，降低配網投資成本、增強分布式光伏等在園區的自我消納能力、優化配網潮流分布、降低線損、提高供電安全可靠性、提升電能質量等。

隨著電動汽車等新型交通方式進入規模化發展，其對配電網的規劃和運行將帶來越來越大的影響，需要實現充電樁與配電網的協同規劃，以及充換電與配電網運行的協調。未來電動汽車充電的優化管理將成為平滑用電曲線的非常重要且十分艱巨的任務，做不好的話將給電網特別是配電網的擴容帶來極大壓力，對配電網的安全可靠運行增加很大難度。

《中國電業與能源》：“十四五”時期，電力領域在推動碳減排方面有何舉措？如何做到“加快能源結構綠色低碳轉型”？

白建華：《規劃》從大力發展非化石能源、推動構建新型電力系統、減少能源產業碳足跡、更大力度強化節能降碳等方面，全方位闡述了“十四五”目標和重點舉措。

加速能源結構綠色低碳轉型，“十四五”及中長期，重點在以下電力領域發力：

一是實現碳達峰碳中和，加快提升電氣化水平是必然之選。終端能源消費結構將轉變為以電能為主，加之一定比例的氫能（電制綠氫）、生物質、環境熱能（通過熱泵）等。電力需求增長的拉動因素除人口變化、城鎮化率、工業化進程、三次產業結構等傳統因素外，物聯網、數據中心、5G、人工智能等數字經濟發展，工業領域、交通運輸、建筑領域的以電代煤、以電代油、以電代氣，電制燃料和原材料（氫、甲醇、甲烷及氨等）等也將成為未來電力需求增長的重要拉動因素。據相關研究，為實現碳中和，我國全社會用電量將比目前的水平增長約1.5倍。

二是加快風光水核等清潔與可再生能源發展，同時為確保電力供應的可靠容量，化石能源發電增量和存量優化也是值得關注的重要內容，確保規避大規模停電風險。據相關研究，我國風電、光伏發電快速增長，2025年裝機合計約是2020年的2.3倍；2030年裝機合計約是2020年的3.4倍；2060年裝機合計約是2020年的12倍；水電將充分開發利用，2030年裝機容量約4.4億千瓦，2060年裝機容量約5.8億千瓦；核電在確保安全的基礎上加快發展，2030年裝機容量約1.1億千瓦，2060年裝機容量約2.5億千瓦。非化石能源裝機容量占比，由2020年的約46%，提升到2025年的57%、2030年的66%、2060年的88%。我國燃氣發電將適度發展，除聯合循環裝機外，也將配置適當容量的單循環機組，以增強電力系統的調峰能力。預計燃氣發電裝機容量2025年為1.5億千瓦、2030年為2億千瓦、2060年為3億千瓦。

風電、光伏發電“靠天吃飯”，其發電具有隨機性、間歇性、時段性特征，對滿足最大電力需求的容量保證程度低，且未來最大電力負荷平衡難點將主要集中在傍晚的負荷高峰時段，此時太陽能光伏發電出力基本為零，對電力平衡沒有貢獻，為保證電力系統的容量充裕度，避免供電容量的嚴重短缺，實現碳達峰碳中和情況下我國燃煤火電不會簡單退出歷史舞臺，2060年我國仍需保留8億千瓦左右的燃煤火電。但保留的燃煤火電的功能未來將逐步轉變為“儲能+非化石能源燃料”的清潔能源靈活調節電源，實現“煤電不燒煤或少燒煤”。可考慮將保留的燃煤電廠改造為儲能電站。電力—熱能—電力存儲系統（稱為卡諾電池）將成為在碳達峰碳中和能源系統中存儲大量能量的重要備選技術。利用風光大發時段或夜間負荷低谷時段的電力加熱熔鹽以儲存高溫熱能（相變儲熱），在電力負荷高峰時段釋放熱能產生高溫高壓水蒸氣，推動火電機組發電，實現清潔供電、供熱。通過技術和裝備攻關，將燃煤電廠的燃料逐步由燃煤替換為清潔能源燃料，如不能全部替代需配置CCUS技術實現規模化脫碳；燃料逐步由燃煤過渡到生物質與煤混燒，生物質燃料、電制綠氫作為燃料，電制甲烷、甲醇、氨等作為燃料等。

三是構建能源資源優化配置的堅強和靈活電網平臺。未來隨著電源裝機容量的快速增加、結構和布局優化，我國電網也將長期快速增長，各級電壓電網協調發展；特高壓交直流電網快速發展將在風光水電源的全國大范圍優化配置中發揮強大作用；配電網將成為綜合能源的樞紐平臺，協調分布式與大基地、實現多能互補、聯結電力網與交通網、深度融合通信網，借助現代通信與信息技術，實現數字化、自動化和智慧化，助力碳達峰碳中和。

四是優化配置大規模儲能等靈活性調節“電源”，使其成為新型電力系統的“平衡器”。大規模高比例可再生能源并網、電氣化交通加快發展等，使得發用兩側的隨機性增大，發電出力與電力需求難以同步，調峰、調頻儲能電源大規模發展成為剛需，電力系統具備充足的靈活調節能力勢在必行，解決措施有配置各種儲能（抽水蓄能，化學儲能電池，壓縮、液化空氣儲能等）、清潔能源制氫、火電靈活性改造、需求側管理等。抽水蓄能電站單機容量大，是目前最為成熟的儲能方式。我國抽水蓄能站址資源豐富，據普查結果，總容量超過8億千瓦，需加快開發建設。抽水蓄能并網裝機容量預計2025年達到0.8億千瓦、2030年1.2億千瓦、2060年5億千瓦。新型儲能是未來電力系統增加靈活性的關鍵裝備之一，裝機容量預計2025年達到0.3億千瓦、2030年1.2億千瓦、2060年2.5億千瓦。但由于技術進步的不確定性，其類型組合未來存在一定的不確定性：安全性、經濟性需要提升，市場地位需要明確，收益機制需要形成。電動汽車預期是未來主要的地面交通工具，替代目前的燃油汽車，其電池容量合計將達到非常驚人的量級，在一些時段可以作為儲能電源，與電力系統友好互動，預計2060年可用作儲能的容量達2.8億千瓦。我國燃煤發電裝機未來峰值將達到12～13億千瓦，碳中和時需要保留8億千瓦左右，通過各種上述“儲能+清潔燃料”及其他靈活性改造措施，未來保留的“燃煤電廠”也將成為重要的靈活調節電源。氫能產業鏈與電力系統協調互動，將成為重要的電力平衡措施。可再生能源發電、核電制氫，氫能用于發電、供熱、交通、燃料與工業原料等，可起到電力“儲能”的作用，而且氫能可以跨季節儲存，是為數不多的長時儲能形式。根據相關研究，為滿足我國未來氫能需求，制備“綠氫”需要的電量，2030年約0.6萬億千瓦時、2060年約2.5萬億千瓦時；需要的電功率，2030年1.5億千瓦左右、2060年6億千瓦左右。可見，只要時段安排得當，制備“綠氫”可以成為促進可再生能源消納和利用低谷時段電力的重要手段。通過需求側的電力大數據積累和規律挖掘，未來電力需求側管理的潛力巨大：如按最大負荷的3%估算，需求側管理的潛力將達到2030年約0.6億千瓦、2060年約0.9億千瓦，可以有效降低儲能容量配置壓力，具有巨大的社會和經濟效益。■