面向碳達峰碳中和目標的我國電力系統發展研究

國能珠海港務有限公司 馬林英

按照我國能源消費的結構和總量變化趨勢，

IPCC 國家溫室氣體清單指南中發布的各類能源碳排放系數，以及清華大學氣候變化與可持續發展研究院的預測，碳達峰和碳中和目標下的碳排放量預測數據如表1所示。

表1 2030年碳達峰碳中和目標下的碳排放量預測（單位：億噸CO2當量）

1 面向碳達峰碳中和目標的我國電力系統發展變化分析

兩步走戰略規劃是實現建設社會主義現代化強國的指導性思想，對于實現中華民族偉大復興具有重要意義。“十四五”是我國朝著第二個百年奮斗目標奮進的關鍵時期，也是實現快速構建清潔低碳、高效安全能源體系的重要階段。在此背景下，社會進步和經濟高質量發展、能源結構調整和布局優化，這些都給我國電力系統面向實現碳達峰、碳中和目標提出了更高的標準和更嚴苛的要求。

1.1 電力需求發展分析

“十四五”期間用電需求增長幅度將會很大。在全面分析突發公共衛生事件影響，科技產業、新基建等核心行業發展，以及我國電氣化技術水平發展提升等因素的共同影響，預估在2025年我國全社會的用電需求總量將達9.4～9.8萬億kWh，“十四五”期間年均增長率將處于4.6%～5.5%范圍，而人均用電需求量將趨近于0.7萬kWh，相當于同期經濟合作與發展組織國家水平的80%。

最大負荷增長速度將高于實際用電需求增長速度。在“十四五”期間，隨著第三產業的大力發展，生活用電需求不斷增加，預計在2025年用電需求最大負荷將達15.3～16億kW，“十四五”的年均增長率將處于5.4%～6.3%區間，而最大負荷的增長速度將高于實際用電需求增長速度0.8%，將持續拉大電力系統運行期間的峰谷差。

第三產業發展和生活用電將是帶動用電需求增長的關鍵動力。進入“十四五”發展階段，第一產業將朝著現代化方向加速發展，第二產業中對于能源消耗較為依賴的行業將進入峰值平臺發展階段，其中裝備制造業和高技術型產業將保持較快的發展速度。預估在2025年第三產業和生活用電將占電力需求總量的40%左右，而對于用電需求量增長率的貢獻約占2/3。

用電需求最高負荷與最低負荷間的差值將呈現出逐漸上升的趨勢，用電需求側響應潛力有待進一步開發。進入“十四五”，隨著暖通空調技術、電采暖技術的不斷完善，空調和電采暖的用電需求負荷將持續增長，峰谷差值也將受此影響呈現出上升趨勢。要想完全滿足峰值用電需求供應，需投入大量資金，整體經濟效益反饋較差，因而需借助價格機制引導并調動電力用戶自覺實施削峰填谷，以此釋放出體量龐大的調節能力，電力能源生產、輸配、使用等環節成本均會有所下降，電力系統的綜合效益將會更好。

1.2 電網發展變化分析

不斷提升現有輸配電線路利用效率。進入“十四五”發展階段，針對現有輸配電線路采取多種可行措施逐漸實現滿輸滿送，提升現有跨區建設電力工程輸配電能力3500kW 以上：一是加快特高壓電力工程配套電源項目建設及投產；二是優化輸配電接受地區對接方式，運用具有合理性和靈活性的交易形式，發揮價格機制引導作用，改善電力能源運行方法，確保電力工程和輸配電線路應用盡用；三是針對長期跨區域、跨省份的電力工程輸配電或送受電項目簽訂協議，在協議中明確細化電力、電量以及電力價格原則；四是加大制約輸配電線路利用率的核心技術研究力度，進一步增強電力工程和線路輸電能力。

持續優化電網整體布局。針對個別特高壓交流線路聯入電網與特高壓直流輸送功率之間存在著耦合問題并影響直流輸送電效果，特在前期規劃中提出采取可行的必要措施進行安全防護，以改善耦合導致的電網運行中存在制約問題。為徹底消除上述問題，提高現有和規劃建造特高壓直流輸電電力工程的使用效率，“十四五”期間將進一步優化電網整體布局，如加強華北-華中兩區域電網聯系，促進華北區域和華中區域電網滿功率運行。

基于新基建發展要求，建設一批跨越區域的直流輸電電力工程。新基建是以新發展理念為核心，以技術創新為發展驅動，以信息網絡技術為運行基礎，為充分滿足高質量發展需要，而提供數字轉型、智能升級等服務的基礎設施建設體系。在新基建影響下，“十四五”期間將建設包括雅中-江西、白鶴灘-浙江、哈密北-重慶、陜北-武漢等在內的一批跨區域直流輸電電力工程。綜合現有與在建電力工程全部達到設計能力，合計可新增電力流在1.2億kW 左右。

1.3 電力技術發展分析

優化需求側響應電力技術。為提高需求側響應速度和準確度，需加快完善需求響應電力技術基礎理論、核心技術以及標準機制。在受端區域加大針對填谷型需求響應宣傳推廣力度，確保電力系統供需關系處于平衡穩定狀態，在送端區域加大針對帶有電能儲存功能需求響應產品的宣傳推廣力度，持續加強清潔能源有效消納。

加大光熱發電技術研究力度。光熱發電技術是發展新能源電力的重要技術，加大力度突破集成技術研究瓶頸，不斷提升裝機容量并降低光熱發電成本。對于太陽能資源較為豐富的區域，加強研究并建立光熱與風電、光伏等聯合運轉的大中型混合類可再生能源發電基地，持續向電網提供清潔、穩定、低碳、安全的電力能源。

研究大容量電能儲存技術。通過研究促進電力系統運轉效益和電網整體運行效率全面提升，激發新業態不斷出現[1]。推動“源網荷儲”一體化發展，實現對可中斷用電負荷和儲能資源的精準控制，提高電網運行安全性和穩定性，解決清潔能源在消納過程中存在的電網波動性等問題，也能預防及控制大范圍停電事故提供技術支持。

試驗新型柔性交流電輸電技術應用。加快與傳統設備的兼容性試驗，持續提升電源容量并逐漸降低技術成本。繼續在不同電壓等級的電網中試驗應用SVG、SVC 等先進設備，試驗應用IPFC，實現針對輸電通道潮流的平衡性控制，解決因電流輸電通道潮流分布不平衡而造成的輸電問題。

2 面向碳達峰碳中和目標的我國電力系統發展方向分析

2.1 新能源電力

就我國電力系統發展方向來說，面向碳達峰碳中和目標，應加快發展新能源電力，充分利用豐富的新能源發電資源，為降低電力能源生產、輸配、使用等環節的二氧化碳排放量奠定基礎。參照太陽能輻射變化，我國大多數地區都可作為太陽能資源開發地區，從總整體來看，太陽能資源分布呈現出高原優于平原、西部干燥地區優于東部濕潤地區的特征，預計太陽能資源發電潛力將超過50億kW。我國陸地范圍內的風能發電資源主要分布在東北、華北北部和西北地區，100m高度的風能發電資源可開發及利用的電能大約在35億kW。海洋范圍風能發電資源主要分布在福建沿海、浙江東南部與東北部沿海、廣東沿海及海南島西部的近海區域，在水深范圍5～50m 內的海洋風能發電資源可開發和利用的電能在5億kW 左右。

為順利達成碳達峰碳中和目標，新能源電力發展一是要加快大中型風光儲等一體化電力能源開發基地建設，推動西部和北部區域太陽能資源規模化、集成化開發與利用，加強跨區域、跨省份電力工程規劃與建設，持續擴大“西電東送”的重大輸配電工程規模，提高新能源電力在中東部地區的消耗占比；二是隨著新能源電力成本逐漸下降，可在中東部地區就近建設新能源，遵循因地制宜原則，合理開發分布式光伏、海上風電等電力工程，持續提高清潔電力能源供應比例。

2.2 高效率電力

為充分提高電力系統運轉效益和電網運行效率，應建設以電能為中心，融合電、氣、熱等多種能源互補的綜合型能源供給系統，逐步實現多種能源的互補轉換、互補利用、聯合控制。借助V2G 技術、需求側響應技術等實現多種產業集群式聚合互動，發揮電力能源規模效應。同時圍繞電力能源生產、輸配、使用等環節，推動電力系統融合數字化技術手段，在電力需求數據采集、分析等工作中提高電力能源互聯互通感知效果，為促進電力能源實現高效轉化提供有力支持。

3 面向碳達峰碳中和目標的我國電力系統發展路徑分析

新能源電力作為電力系統面向碳達峰碳中和目標的重要發展方向，已成為“十四五”期間電力能源轉型發展的核心內容。為確保新能源電力在電力系統中逐漸提高占比，減低新能源電力不穩定性，實現新能源電力穩定供應和有效消納，需以大力促進電力能源朝著綠色、低碳轉型發展為主，推動電力行業加快清潔低碳轉型，盡快完善以新能源為主的新型電力系統，從而為達成碳達峰碳中和目標打下良好基礎。

在電源側，電力行業加快清潔、低碳轉型發展，需促進電力能源供給清潔化、多元化、靈活化，充分利用如太陽能、風能、潮汐能等清潔能源開發電力能源。還需完善能源供給清潔化保障機制，使電力能源實現清潔低碳發展在制度化的支持下順利實施。技術支持層面需加快各種新能源發電技術研究與應用，重點研發“新能源+儲能”技術，保障電力能源在多元協調互補的技術支持下得到更好發展。

在電網側，需加強現代化信息技術充分運用，實現廣泛互聯、數字智能、系統靈活等發展目標，加快構件電力能源高效化配置系統，充分發揮電網在社會和經濟發展中的“橋梁和紐帶”作用。同時需針對新能源跨區消納、輔助服務電力現貨市場及峰谷電價原則等，制定可行性制度用以保證電力能源消費環節合理可控，為調動電力能源發現潛力打下基礎。技術支持層面，電力行業應與科技行業加強溝通合作，加快優化完善電力系統網絡架構，推動電網運行模式數字化轉型，促進多能互補綜合能源系統落實到位，再結合新型電力系統實際應用情況制定科學合理的技術與標準，從而為電網運行效率進一步提高提供保障。

在負荷側，電力行業需充分挖掘需求側響應機制仍需完善的內容，提高需求側響應靈活性和電力能源供給及時性，整合電、氣、熱等多類能源需求，構建服務與用戶的綜合型能源供給系統，推動用戶消費習慣和行為的改變，減少二氧化碳排放。為充分利用需求側響應運行機制，推動新型電力系統更加符合用戶需求，負荷側應參與需求側響應運行機制修改調整，促進電力能源負荷與用戶需求更為契合，提升電力能源生產、輸配等環節的管理效能。技術支持層面結合未來可能產生的多元化電力能源消費新模式、新業態，應加強負荷側需求管理，靈活調節電力資源參與的市場運營機制，在滿足需求響應要求的同時，持續向用戶推廣綜合型能源系統。

綜上，在碳達峰碳中和目標的影響下，電力系統須加快轉型發展，提高新能源電力占比，減少傳統能源消耗，調整電網結構布局，充分開發包括太陽能、風能等在內的新能源，引導用戶增加綜合型能源系統使用頻率。電力行業需在電源側、電網側、負荷側加強創新發展和技術研究，為構建新型電力系統做出更多有益嘗試。