落基山研究所《先立后破，迈向零碳电力——探索适合中国国情的新型电力系统实现路径》报告-北极星火力发电网

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2022年12月21日，北京——今天，落基山研究所发布《先立后破，迈向零碳电力——探索适合中国国情的新型电力系统实现路径》报告。2021年，在“碳达峰”和“碳中和”目标指引下，我国提出要构建适应新能源占比逐渐提高的新型电力系统，提高电网对高比例可再生能源的消纳和调控能力，提升电力市场对高比例新能源的适应性。在此背景下，落基山研究所依托“构建新型电力系统——从成功实验到加速实践”项目，基于研究分析和深入研讨，完成系统性研究报告，力争为构建和落实新型电力系统提出有益思路与方案。

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《先立后破，迈向零碳电力——探索适合中国国情的新型电力系统实现路径》报告

电力系统脱碳是实现能源转型和应对气候变化的关键切入点。电力系统运行的核心任务是安全可靠、经济高效地实现电力的供需平衡。在过去一百多年内发展起来的传统电力系统，以化石能源作为主要一次能源，为社会经济发展与生产生活提供了兼具安全性与经济性的支撑。在“双碳”目标下，电力系统需要向以可再生能源作为主要一次能源转型，实现更加安全、经济、绿色的电力供应。

考虑到电力系统的复杂性，实现零碳电力并非是以可再生能源替代化石能源发电这么简单。可再生能源（特别是非水可再生能源）发电技术与化石能源发电技术截然不同，前者在供应上表现出高度的波动性与不确定性。此外，可再生能源发电需要依靠大量的电力电子设备，这将明显改变以同步发电机为主体的传统电力系统的元件构成与运行特性。因此，构建与“双高”特性（高比例可再生能源、高比例电力电子设备）相适应的新型电力系统势在必行。

未来，适合中国国情的新型电力系统应具备“可再生能源的高比例与均衡发展”、“大规模储能条件下灵活的电力平衡”、“数智技术助力的电网智能化”，以及“富有弹性的电力需求侧”四个鲜明的特征。因此，在构建新型电力系统的进程中，需要破解以下难题：

·如何确保可再生能源的可持续发展？

·如何化解煤电占比减少与系统灵活性需求日益增加的矛盾？

·如何提升电网消纳大规模可再生能源的能力？

·如何赋能需求侧弹性以实现安全可靠、经济高效、绿色低碳的电力平衡？

报告针对以上四个难题相应提出八项主要建言：

建言一：长周期性交易机制是促进可再生能源投资的重要抓手

随着补贴的退出，新能源在新型电力系统建设进程中，需要实现市场化发展。一方面，传统电力市场实践在促进新能源发展方面存在局限性，有必要利用拍卖或竞争机制形成长期合同，对冲短期电力市场价格波动风险，为可再生能源规模发展提供更强的确定性。另一方面，尽快推出并不断优化省间绿电直购模式，明晰环境外部性权属与认证，使用户参与碳中和实践的意愿得到充分发挥。

建言二：就近开发与“西电东送”相辅相成是可持续发展的最佳模式

面对逆向分布的电源与电力负荷格局，中国已经建成并继续建设全球规模最大的长距离输电系统，下一步要通过完善市场化机制，充分发挥“西电东送”、“北电南供”的输送能力。为全面发展负荷中心周边的发电能力，一方面，需要完善激励机制，优先就近开发海上风电；另一方面，建议以分布式市场化交易及绿色属性认证为激励，推广以光伏为代表的分布式能源就地开发。

建言三：有的放矢，因地制宜的辅助服务市场设计是充分利用灵活性资源的最有效手段

高比例可再生能源的开发与消纳大幅度增加了对系统灵活性能力的需求。解决系统灵活性问题的本质是保证系统中有足够的可调节资源可被电网调度所调用，以满足有功功率平衡（频率稳定）与无功功率平衡（电压稳定）。为充分利用资源以满足系统灵活性需求，当务之急是建立辅助服务市场，并重点关注供需双方的公平参与和价格的合理传递这两个维度。辅助服务市场与价格机制设计需秉持有的放矢、因地制宜的理念，充分考虑不同省份和区域之间电源类型与组合比例、电网结构与互联方式、负荷构成与特性的差异。

建言四：氢能是解决系统灵活性需求最具潜力的选择

实现电能的大规模存储是解决系统灵活性需求的革命性手段，考虑到各储能技术在不同时间尺度下为电力与电量平衡提供灵活性的能力不尽相同，多元化的储能技术在构建新型电力系统进程的不同阶段中将发挥各自的作用。相较其他储能技术，氢能发电具备明显的综合技术优势，它在提供电力时可不受限于具体的地理位置，方便运输，并可提供大容量、长周期的电力与电量。而在系统灵活性方面，氢能发电既可满足负荷跟踪、系统调频等秒级和分钟级应用，也能支撑针对新能源消纳和系统调峰的大容量、中长时间尺度应用。氢能是一种具有综合优势的储能技术选择，而为充分发挥这一技术优势，掌握具有自主知识产权的核心技术是关键。

建言五：扩大电力平衡区域与区域市场化调度应是电网优化资源以消纳可再生能源的范式

电网大规模消纳可再生能源的能力取决于其对资源的调度能力与方式。更合理的电力系统平衡区域应根据电源、负荷的分布及电网的结构(互联状态与紧密程度)来确定。随着电力系统的进一步紧密互联，在更大的平衡区域范围内实现电力平衡，对以可再生能源为主的电力系统的灵活性大有裨益。打破省间壁垒的区域现货市场可实现电力资源在更大地理尺度下的灵活优化配置。一体化的电能量与辅助服务市场则将帮助可再生能源消纳系统实现成本最优解。

建言六：数智技术的广泛应用才能大幅增强电网应对供需剧烈变化能力

为应对日益复杂的运行与调度模式，高比例可再生能源电力系统亟需新一代的信息化技术，其中，数智技术(即数字技术与人工智能技术)可承担起构建新型电力系统的助推器这一重要角色。应用数字孪生技术，可在数字空间中构建电力系统运行的虚拟模型，并动态地对其状态进行实时更新、仿真分析与控制决策，实现对电网全天候360度掌控。基于机器学习技术，可高效地精准预测可再生能源输出，动态最优配置资源，并充分发挥网络输送能力，依托于大数据的技术优势，最终更好地应对电网运行的安全风险。

建言七：模块化的可观可控是需求侧弹性化的理想技术形态

实现需求侧的可观可控是电力用户、分布式能源及储能参与电力平衡的必须条件。大力推动微电网是实现需求侧可观可控且多能互补的理想方式，当前技术方案已相对成熟，需进一步培育，最终形成面向大规模应用的成熟商业模式和市场机制。其中，发展虚拟电厂（VPP）是短期内加速挖掘需求侧灵活性的有效手段。VPP的最大优势在于其构成不受地理位置限制，可为用户及分布式电源参与电力市场提供便利。目前，VPP平台所需的控制设备及信息化运算设备成本高企，要实现大范围应用和复制成功案例，仍需进一步优化成本。

建言八：全方位成为市场主体是需求侧能弹性地参与电力平衡的前提

市场参与机遇的缺乏严重制约了需求侧参与电力平衡的能力。需求侧灵活性具有非常大的技术潜力，但需要通过完善目前的电力价格机制设计来进一步提高需求侧的主观能动性。相关举措包括，全面放开用户侧参与电力市场的准入资格，开放有条件的小规模用户进入市场；建立更通畅的价格传导机制，将实时价格信号反映到需求侧，激励“隐式”和“显式”响应；与此同时，培育用户侧参与电力市场的能力，提高用户对需求侧灵活性和电力市场的认知水平与参与意识。

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“破解构建新型电力系统的难题，是政府、电网公司、发电企业、能源用户等所有利益攸关方的共同关切之处和携手努力的方向。精准的政策扶持、完善的市场化机制、大胆的技术创新将形成合力，为构建符合中国国情的新型电力系统提供支持。希望本报告的研究成果，能够为全球各国电力脱碳的利益攸关者洞察零碳电力的政策走向、市场规律与技术趋势提供助力，为设计电力系统脱碳最佳路线图提供有益思路与方案，共同为落实国家双碳目标、推动全球电力系统和能源转型做出贡献。”落基山研究所常务董事兼北京代表处首席代表李婷女士表示。

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

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