关于构建新型电力系统的前沿问题思考-北极星火力发电网

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实现碳达峰碳中和，能源是主战场，电力是主力军。电力系统作为能源配置的枢纽平台，既要自身实现低碳，还要承接其他终端用能领域转移的能源消耗和碳排放，助力全社会实现低碳发展。作为人们须臾不可离开的基础设施，电力系统关系到国计民生，不可能推倒重来。要统筹经济社会发展和“双碳”目标实现，坚持先立后破构建新型电力系统。

党的二十大报告明确提出，积极稳妥推进碳达峰碳中和。2023年7月，中央全面深化改革委员会第二次会议提出，“加快构建清洁低碳、安全充裕、经济高效、供需协同、灵活智能的新型电力系统，更好推动能源生产和消费革命，保障国家能源安全”，进一步明确了新型电力系统的发展方向。

清洁低碳

从传统电力系统向新型电力系统转变，需要不断提升清洁能源发电比例。我们判断，到2060年，我国能源转型将实现“70-80-90”目标，也就是：电能消费占比达到70%，非化石能源消费占比超过80%，清洁能源发电量占比超过90%。其中需要关注两个问题，一是大力发展可再生能源是实现碳中和的必要而非充分条件。最近，在联合国气候变化框架公约第二十八次缔约方大会（COP28）期间，大会主席贾比尔表示：“没有科学证据表明逐步淘汰化石燃料可以将全球升温幅度限制在1.5摄氏度。”要深化战略路径研究，摒弃单纯依靠新能源就可实现碳中和的错觉。二是认识到传统化石能源发电也具有实现碳中和的技术路径。目前，燃煤电厂正在积极探索低碳、零碳、负碳技术。比如，在火力发电过程的前端，用生物质代替煤炭作为燃料，在后端配置碳捕集装置，将高碳的燃煤发电改造为负碳发电，助力实现“双碳”目标。

安全充裕

推动能源革命，要立足我国能源资源禀赋，坚持先立后破、通盘谋划，传统能源逐步退出必须建立在新能源安全可靠的替代基础上。“四个革命、一个合作”能源安全新战略，为中国能源高质量发展指明了方向。新能源发电具有间歇性、随机性和不确定性，在新型电力系统规划和运行中我们提出“有效容量”的概念，就是要求系统具备足以应对极端情况、实现电力电量实时平衡的发电容量。因此，适应新能源占比逐步提高的发展趋势，提升“有效容量”的充裕度成为保障电力系统安全的关键所在。中国华能积极打造新能源、水电、核电三大支撑，形成了“源头零碳替碳、过程减污降碳、终端捕碳固碳、多能互补友好、数字智能支撑”的技术创新体系，为保障电力安全供应和系统安全稳定运行提供有力支撑。

经济高效

坚持节约优先，以最优成本实现转型目标，确保电力供应可获得、可支付、可持续。要重点关注三个方面：一是成本规模。实现“双碳”目标，关键是在能源生产侧实施清洁替代、能源消费侧实施电能替代，大量转型成本将在电力行业产生与汇集。一些研究机构判断，到2060年，我国电力行业投资规模将超过百万亿元。二是承担主体。按照“谁受益、谁承担”原则，合理分摊转型成本。三是疏导机制。科学设计市场体系，完善价格政策，确保转型成本足额传导。2023年11月，国家发展改革委、国家能源局印发《关于建立煤电容量电价机制的通知》。实施煤电容量电价机制，将推动煤电由电量电价收益模式，向“电量电价+容量电价+调节电价”模式转变。未来需要加快形成多层次统一电力市场体系，以安全降碳为导向，协调安全保供等当前任务和构建新型电力系统等长期目标，合理反映所有电力产品和服务的电力系统价值和生态价值。

供需协同

源网荷储协同发展，充分发挥需求侧平衡作用，建立源网荷储一体化、多能互补和供需互动运行模式。加强需求侧响应能力建设，形成基于“谁提供、谁获利”原则的激励机制，引导响应主体通过参与现货、辅助服务市场等获取收益，促进可再生能源消纳，保障系统安全运行。比如，电动汽车作为一种优质的分布式储能资源，参与电力系统调节的潜力巨大。据统计，电动汽车80%以上的时间都处于停驶状态，可作为低边际成本储能设备，借助数字化、智能化等技术手段和尖峰电价等价格机制，实施有序充放电，主动参与系统平衡调节。再如，虚拟电厂、综合能源服务等新模式、新业态成为提升系统弹性的重要方式。2022年11月，中国华能建成参与实时调度的虚拟电厂，利用现代通信网络技术，实现可控负荷、储能等需求侧资源的聚合、协调、优化，形成规模化调节能力，参与辅助服务等市场交易，助力节能减排、降本增效。

灵活智能

通过科技创新和体制机制创新，打造多元耦合、智能高效的能源电力新技术、新应用。类似经济学中的三元悖论，在能源领域也存在“不可能三角”问题，即能源的经济性、安全性、环保性三者很难同时兼顾。数字技术与能源电力技术深度融合，可以在优化资源配置、提高电力系统安全性经济性、提升能源利用效率、增加用户互动性、应对新能源随机波动问题等方面发挥重要作用，为破解“不可能三角”提供有效支撑。比如，在系统规划阶段，利用人工智能、数字孪生等技术，建立适应多种工况的能源电力随机复杂巨系统模型，融合大数据分析、多时间尺度生产模拟等技术，实现随机条件下源网荷储协同规划。在系统运行阶段，基于云计算、物联网、5G等技术，实现电力基础设施信息联通，生产、传输、存储、消费各环节全面感知、智能互动。

构建新型电力系统是一项全局性、复杂性的系统工程，能源体系、技术体系、产业体系和管理体系都将发生深刻变革，新型电力系统的规划方法、构建方案、运行控制方式需要系统性创新。要聚焦关键技术，聚合创新要素，整合创新资源，打造具有中国特色的新型电力系统，为实现碳达峰碳中和提供有力支撑。

（作者系中国华能集团有限公司能源研究院院长兼中国华能集团有限公司碳中和研究所所长。编辑：王伟）

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