構(gòu)建新型電力系統(tǒng)背景下的能源保供能力提升與能源轉(zhuǎn)型

文/張金明

習(xí)近平總書(shū)記在黨的二十大報(bào)告中強(qiáng)調(diào)，要積極穩(wěn)妥推進(jìn)碳達(dá)峰碳中和，深入推進(jìn)能源革命，加快規(guī)劃建設(shè)新型能源體系，確保能源安全。實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，能源是主戰(zhàn)場(chǎng)，電力是主力軍，構(gòu)建新型電力系統(tǒng)是其關(guān)鍵內(nèi)容和重要載體。習(xí)近平總書(shū)記2021 年3 月首次提出構(gòu)建新型電力系統(tǒng)到2023 年6 月國(guó)家能源局組織發(fā)布《新型電力系統(tǒng)發(fā)展藍(lán)皮書(shū)》，兩年多的時(shí)間里，行業(yè)內(nèi)對(duì)新型電力系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)不斷深化，取得了豐碩的成果。

我國(guó)電力系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀

改革開(kāi)放四十多年我國(guó)電力系統(tǒng)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大、結(jié)構(gòu)持續(xù)優(yōu)化、效率持續(xù)提升、體制改革和科技創(chuàng)新不斷取得突破，為我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展提供了有力支撐。黨的十八大以來(lái)，電力行業(yè)深入貫徹黨中央、國(guó)務(wù)院關(guān)于推進(jìn)能源革命的戰(zhàn)略部署，持續(xù)加快發(fā)展和低碳轉(zhuǎn)型升級(jí)，為社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展和人民美好生活用電需求提供了堅(jiān)強(qiáng)的電力保障。

截至2022年底，全國(guó)發(fā)電裝機(jī)容量約25.6億千瓦，同比增長(zhǎng)7.8%，電力供應(yīng)保障能力持續(xù)提升；可再生能源裝機(jī)12.13億千瓦，占全國(guó)發(fā)電總裝機(jī)的47.3%，電力綠色低碳轉(zhuǎn)型不斷加速；靈活調(diào)節(jié)煤電、具有日調(diào)節(jié)能力的大中型水電、抽水蓄能、調(diào)峰氣電、新型儲(chǔ)能等項(xiàng)目快速發(fā)展，電源側(cè)靈活調(diào)節(jié)能力持續(xù)提升；重大戰(zhàn)略性工程、特高壓工程順利完成，跨區(qū)跨省資源配置能力顯著提升；全國(guó)統(tǒng)一電力市場(chǎng)體系啟動(dòng)建設(shè)，輔助服務(wù)市場(chǎng)等機(jī)制和規(guī)則體系基本建立，電力體制改革攻堅(jiān)成效突出。

我國(guó)電力系統(tǒng)發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)

（一）電源側(cè)

一是高比例新能源接入電力保供難度加大。風(fēng)電、光伏作為波動(dòng)性電源，只能提供電量，無(wú)法參與電力平衡。高比例新能源接入電網(wǎng)會(huì)造成系統(tǒng)輸出功率隨機(jī)波動(dòng)，進(jìn)而加重了電網(wǎng)調(diào)峰頻率調(diào)節(jié)負(fù)擔(dān)；同時(shí)高比例新能源發(fā)電接入系統(tǒng)會(huì)替代部分常規(guī)機(jī)組，進(jìn)一步削弱電網(wǎng)調(diào)節(jié)能力，給電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)新挑戰(zhàn)。

二是新能源配儲(chǔ)政策存在諸多問(wèn)題。新能源強(qiáng)制配置儲(chǔ)能利用率較低，“建而不用”問(wèn)題較為突出；新能源強(qiáng)制配置儲(chǔ)能質(zhì)量參差不齊，未出臺(tái)配套的具體使用和考核標(biāo)準(zhǔn)，參與電力調(diào)度的方式、補(bǔ)償機(jī)制等尚無(wú)明確規(guī)定；新能源強(qiáng)制配儲(chǔ)建設(shè)運(yùn)營(yíng)成本較高且全部由新能源發(fā)電企業(yè)承擔(dān)，在成本補(bǔ)償機(jī)制缺失的情況下，較高的配儲(chǔ)比例無(wú)疑會(huì)加重企業(yè)負(fù)擔(dān)。

三是電源送端地區(qū)電力供需緊張。常規(guī)電源配置不足，無(wú)法形成有效的保供能力。在我國(guó)青海、四川、云南火電占比僅為8.8%、14.8%和13.8%。近幾年來(lái)水偏枯，水電出力減少，煤電裝機(jī)不足，導(dǎo)致電力供應(yīng)趨緊，特別是像成都這種負(fù)荷中心城市缺乏本地電源，“空心化”嚴(yán)重，我國(guó)電力供需形勢(shì)趨緊，平衡矛盾呈現(xiàn)由受端向送端逐漸擴(kuò)大的趨勢(shì)。

（二）負(fù)荷側(cè)

一是終端用電的最大負(fù)荷和用電量將穩(wěn)步提高。我國(guó)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)中向好、長(zhǎng)期向好、持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，電力需求將穩(wěn)定增長(zhǎng)，增速前高后低，分布仍將呈現(xiàn)東部增量大、中西部增速快的特點(diǎn)。

二是負(fù)荷結(jié)構(gòu)將更加多元化。隨著“以電代煤”、“以電代油”和“以電代氣” 積極推進(jìn)，未來(lái)向更高水平電氣化轉(zhuǎn)型將是必然趨勢(shì)，形成電能為主的能源消費(fèi)格局，將為電力系統(tǒng)引入更多不同類型電力負(fù)荷，其負(fù)荷特性與傳統(tǒng)的負(fù)荷特性存在較大不同，各類負(fù)荷曲線疊加將影響總負(fù)荷特性。

三是負(fù)荷側(cè)雙向能量互動(dòng)的情況將更加頻繁。用戶側(cè)分布式儲(chǔ)能的推廣應(yīng)用、電力市場(chǎng)現(xiàn)貨交易機(jī)制的不斷探索，分布式儲(chǔ)能的接入使用戶從消費(fèi)者轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)消者，負(fù)荷不再是單一流向分布，而是參與電網(wǎng)側(cè)的雙向能量互動(dòng)，并且包括不同時(shí)段電力維度的雙向流動(dòng)。

（三）電網(wǎng)側(cè)

一是資源稟賦與能源消費(fèi)呈逆向分布。我國(guó)能源分布廣泛但不均衡，新能源富集的大型能源基地，遠(yuǎn)離負(fù)荷中心，難以就地消納，制約了新能源發(fā)展。在我國(guó)新能源飛速發(fā)展的同時(shí)，新能源富集地區(qū)曾出現(xiàn)大面積、長(zhǎng)時(shí)間的“棄風(fēng)”、“棄電”現(xiàn)象。“雙碳”目標(biāo)下風(fēng)電、光伏總裝機(jī)大幅增加，新能源消納風(fēng)險(xiǎn)凸顯。

二是電力市場(chǎng)體系需要進(jìn)一步完善。我國(guó)的電力系統(tǒng)和電力市場(chǎng)建立在傳統(tǒng)化石能源發(fā)電可控性和靈活性的基礎(chǔ)之上，仍主要采用發(fā)電計(jì)劃管理、政府定價(jià)等計(jì)劃性手段，缺少靈活的交易和價(jià)格機(jī)制，長(zhǎng)期以來(lái)以省為實(shí)體推進(jìn)的電力市場(chǎng)建設(shè)，形成了獨(dú)立體系、自我平衡、相對(duì)封閉的省級(jí)市場(chǎng)，不利于全國(guó)范圍的系統(tǒng)規(guī)劃、電源結(jié)構(gòu)優(yōu)化、跨省調(diào)度和交易。

三是輔助服務(wù)補(bǔ)償力度小、補(bǔ)償機(jī)制不合理。輔助服務(wù)補(bǔ)償費(fèi)用偏低，輔助服務(wù)參與主體不全，尚未對(duì)虛擬電廠等新興服務(wù)品種進(jìn)行整體規(guī)劃；成本向用戶側(cè)疏導(dǎo)不暢，輔助服務(wù)費(fèi)用主要由發(fā)電企業(yè)分?jǐn)偅瑹o(wú)法將成本壓力傳導(dǎo)到用戶。

新型電力系統(tǒng)的特征

新型電力系統(tǒng)是現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)體系的組成部分，通過(guò)構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)提升新能源消納和存儲(chǔ)能力，既實(shí)現(xiàn)可再生能源大規(guī)模開(kāi)發(fā)，又實(shí)現(xiàn)高水平的消納利用，更加有力地保障電力可靠穩(wěn)定供應(yīng)。與傳統(tǒng)電力系統(tǒng)相比在電源結(jié)構(gòu)、電力負(fù)荷、電網(wǎng)形態(tài)等方面具有新的特征。

（一）從電源側(cè)看，新能源將逐步成為裝機(jī)和電量主體。“雙碳”目標(biāo)形成的低碳約束要求電力系統(tǒng)的能源供應(yīng)體系由傳統(tǒng)化石能源為主體向非化石能源為主體轉(zhuǎn)變。水電、核電、生物質(zhì)發(fā)電和地?zé)岚l(fā)電受資源環(huán)境等因素的約束，未來(lái)開(kāi)發(fā)規(guī)模相對(duì)有限，無(wú)法成為電能供應(yīng)的主體。風(fēng)能、太陽(yáng)能等新能源由于資源豐富、利用技術(shù)相對(duì)成熟將成為新型電力系統(tǒng)能源供應(yīng)的主體。

（二）從負(fù)荷側(cè)看，發(fā)用電一體“產(chǎn)消者”大量涌現(xiàn)。隨著分布式電源、多元負(fù)荷和儲(chǔ)能快速發(fā)展，負(fù)荷側(cè)主體兼具發(fā)電和用電雙重屬性，既是電能消費(fèi)者也是電能生產(chǎn)者，終端負(fù)荷特性由傳統(tǒng)的剛性、純消費(fèi)型，向柔性、生產(chǎn)與消費(fèi)兼具型轉(zhuǎn)變，網(wǎng)荷互動(dòng)能力和需求側(cè)響應(yīng)能力將不斷提升。

（三）從電網(wǎng)側(cè)看，以大電網(wǎng)為主導(dǎo)、多種電網(wǎng)形態(tài)相融并存的格局將呈現(xiàn)。交直流混聯(lián)大電網(wǎng)依然是能源資源優(yōu)化配置的主導(dǎo)力量，配電網(wǎng)成為有源網(wǎng)，微電網(wǎng)、分布式能源系統(tǒng)、電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能、局部直流電網(wǎng)等將快速發(fā)展，與大電網(wǎng)互通互濟(jì)、協(xié)調(diào)運(yùn)行，電網(wǎng)的樞紐平臺(tái)作用進(jìn)一步凸顯，有效支撐各種新能源開(kāi)發(fā)利用和高比例并網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)各類能源設(shè)施便捷接入。

（四）從系統(tǒng)整體看，運(yùn)行機(jī)理和平衡模式出現(xiàn)深刻變化。隨著新能源發(fā)電大量替代常規(guī)電源，以及儲(chǔ)能等可調(diào)節(jié)負(fù)荷廣泛應(yīng)用，電力系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)、控制基礎(chǔ)和運(yùn)行機(jī)理將深刻變化，平衡模式由源隨荷動(dòng)的實(shí)時(shí)平衡，逐步向源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)調(diào)互動(dòng)的非完全實(shí)時(shí)平衡轉(zhuǎn)變，氣候因素的影響顯著增大，電力系統(tǒng)與天然氣等其他能源系統(tǒng)日益成為協(xié)調(diào)互動(dòng)的整體。

我國(guó)新型電力系統(tǒng)構(gòu)建的路徑

構(gòu)建新型電力系統(tǒng)是一項(xiàng)復(fù)雜系統(tǒng)工程，不只是電力系統(tǒng)物理結(jié)構(gòu)的變化，更是生產(chǎn)組織關(guān)系的變革，要破除構(gòu)建電力系統(tǒng)傳統(tǒng)的堵點(diǎn)，推動(dòng)有效市場(chǎng)和有為政府相結(jié)合，加強(qiáng)電力系統(tǒng)全環(huán)節(jié)、多要素統(tǒng)籌協(xié)調(diào)管理，激發(fā)各方積極性，統(tǒng)籌謀劃路徑布局，科學(xué)部署、有序推進(jìn)。

（一）政策的制定應(yīng)適度超前或適配新型電力系統(tǒng)

一是建立健全全國(guó)統(tǒng)一電力市場(chǎng)體系。進(jìn)一步規(guī)范統(tǒng)一電力市場(chǎng)基本交易規(guī)則和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，破除電力交易的地域界限，規(guī)范各層次電力市場(chǎng)秩序，推動(dòng)實(shí)現(xiàn)全國(guó)電力市場(chǎng)和地方各級(jí)電力市場(chǎng)統(tǒng)一規(guī)范運(yùn)營(yíng)和有效銜接，進(jìn)一步發(fā)揮大電網(wǎng)的互濟(jì)能力，實(shí)現(xiàn)集中式新能源大范圍優(yōu)化配置，同時(shí)依托微電網(wǎng)靈活調(diào)節(jié)能力實(shí)現(xiàn)分布式新能源就地消納，提升整個(gè)電網(wǎng)的資源配置能力。

二是建立健全新能源參與市場(chǎng)的機(jī)制。完善適應(yīng)高比例新能源的市場(chǎng)機(jī)制，充分考慮新能源預(yù)測(cè)困難、波動(dòng)性大、單體規(guī)模小、比較分散的物理特性，進(jìn)一步縮短交易周期，提高交易頻率，中長(zhǎng)期市場(chǎng)不間斷開(kāi)市，縮短實(shí)時(shí)市場(chǎng)出清時(shí)間間隔，多周期動(dòng)態(tài)優(yōu)化，以適應(yīng)新能源出力預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性低的特性，增加新能源調(diào)整曲線的機(jī)會(huì)。

三是建立健全輔助服務(wù)市場(chǎng)機(jī)制。按照“誰(shuí)受益、誰(shuí)承擔(dān)”的市場(chǎng)化原則，健全輔助服務(wù)市場(chǎng)機(jī)制，制定電力輔助服務(wù)價(jià)格辦法，合理分?jǐn)傂履茉窗l(fā)電產(chǎn)生的整體系統(tǒng)性成本，加大補(bǔ)償力度，激勵(lì)各方積極，調(diào)動(dòng)靈活資源參與調(diào)峰調(diào)頻等輔助服務(wù)。

（二）電網(wǎng)的管理統(tǒng)籌協(xié)調(diào)能力要適配新型電力系統(tǒng)

一是堅(jiān)持大電網(wǎng)配置資源和地區(qū)安全平衡相結(jié)合。優(yōu)化電網(wǎng)發(fā)展格局,完善特高壓及各級(jí)電網(wǎng)架構(gòu)，支撐“沙戈荒”大型風(fēng)電光伏基地開(kāi)發(fā)建設(shè)，促進(jìn)大型電源基地集約化開(kāi)發(fā)、遠(yuǎn)距離外送。深化數(shù)字技術(shù)融合應(yīng)用，積極引入大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等先進(jìn)技術(shù)，推動(dòng)電力系統(tǒng)與現(xiàn)代信息技術(shù)的深度融合，強(qiáng)化新型電力系統(tǒng)建設(shè)內(nèi)核，以新能源、智能電網(wǎng)、儲(chǔ)能等為核心，推動(dòng)電力系統(tǒng)從傳統(tǒng)、單一向清潔、多元、智能方向轉(zhuǎn)變。通過(guò)配電資產(chǎn)的深度鏈接，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)物理設(shè)備與數(shù)字設(shè)備的緊密結(jié)合，加快建設(shè)現(xiàn)代智慧配電網(wǎng)，促進(jìn)微電網(wǎng)和分布式能源發(fā)展，擺脫對(duì)大電網(wǎng)的依賴，形成多個(gè)獨(dú)立微網(wǎng)，滿足各類電力設(shè)施便捷接入、即插即用。

二是提升電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力和靈活性。立足能源資源稟賦，增強(qiáng)能源生產(chǎn)和儲(chǔ)備能力，堅(jiān)決守好能源安全底線。積極發(fā)展“新能源+調(diào)節(jié)性電源”模式，鼓勵(lì)新能源項(xiàng)目配置一定規(guī)模的煤電、水電、儲(chǔ)能等調(diào)節(jié)性資源，提高新能源電源出力的可靠性和穩(wěn)定性。積極推動(dòng)具備條件的火電項(xiàng)目進(jìn)行靈活性改造，為系統(tǒng)提供經(jīng)濟(jì)可行、規(guī)模較大的調(diào)節(jié)能力。以增加清潔能源消納、增強(qiáng)調(diào)頻調(diào)峰能力為目標(biāo)，科學(xué)有序發(fā)展抽水蓄能、電化學(xué)儲(chǔ)能項(xiàng)目。

三是加快技術(shù)創(chuàng)新和推廣應(yīng)用。加強(qiáng)新能源功率預(yù)測(cè)、虛擬同步發(fā)電機(jī)、柔性直流輸電、分布式調(diào)相機(jī)等技術(shù)研發(fā)，充分挖掘工業(yè)大用戶、電動(dòng)汽車(chē)等需求側(cè)響應(yīng)資源，通過(guò)電源、電網(wǎng)和用戶側(cè)技術(shù)創(chuàng)新保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定。同時(shí)，儲(chǔ)能、虛擬電廠和直流微網(wǎng)等技術(shù)具有削峰填谷、調(diào)頻調(diào)壓作用，是支撐新能源跨越式發(fā)展的重要技術(shù)手段，持續(xù)加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)引導(dǎo)，加大技術(shù)攻關(guān)，積極推動(dòng)相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定，助力行業(yè)科學(xué)、規(guī)范、有序發(fā)展。

（三）電源開(kāi)發(fā)建設(shè)要適配新型電力系統(tǒng)

一是加快構(gòu)建清潔低碳安全高效的能源體系。把促進(jìn)新能源和清潔能源發(fā)展放在更加突出的位置，構(gòu)建新能源占比逐漸提高的新型電力系統(tǒng)，大力發(fā)展新能源，因地制宜發(fā)展水電，積極安全有序發(fā)展核電，擇優(yōu)發(fā)展氣電、生物質(zhì)及垃圾發(fā)電項(xiàng)目，探索地?zé)帷⒑Ｑ竽艿饶茉瓷虡I(yè)新模式，豐富多元化清潔能源體系。

二是推動(dòng)完善煤電價(jià)格補(bǔ)償機(jī)制。持續(xù)完善煤電機(jī)組最小出力技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，科學(xué)核定煤電機(jī)組深度調(diào)峰能力，完善支持靈活性煤電機(jī)組的價(jià)格補(bǔ)償機(jī)制，提高企業(yè)投資運(yùn)營(yíng)煤電機(jī)組、發(fā)揮煤電機(jī)組調(diào)節(jié)能力的積極性。

三是加快培育源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化發(fā)展。要進(jìn)一步挖掘源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化運(yùn)行系統(tǒng)靈活性調(diào)節(jié)能力，推動(dòng)煤電靈活性改造、抽水蓄能電站建設(shè)、化學(xué)儲(chǔ)能規(guī)模化應(yīng)用、客戶側(cè)大規(guī)模靈活資源互動(dòng)響應(yīng)，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)控由“源隨荷動(dòng)”向“源荷互動(dòng)”轉(zhuǎn)變，促進(jìn)供需兩側(cè)精準(zhǔn)匹配，提升了供需資源配置質(zhì)量和效率。