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电力规划是落地实践的科学艺术。加快构建新型电力系统,既要自觉纳入经济社会发展全局进行战略统筹、贯彻落实新发展理念、遵循电力系统发展规律,又要开门搞规划,汇众力、聚众智,注意听取多方面意见建议;不仅需要规划谋划电力生产力,还要研究改进完善电力生产关系即电力治理。
(来源:电联新媒 作者:欧阳昌裕)
新型电力系统以新能源为主体,要以促进新能源高质量发展为主线,从顶层设计上强化系统观念,统筹发展与安全、兼顾多重目标,从规划路径上深化对新能源发展的关键问题认识,同时需要考虑电力与产业、技术、行业间的协同规划,从保障措施上充分发挥现代电力治理体系效能和电力市场决定性作用。
电力规划需要从政治高度统筹发展与安全,确保不缺电、不停电
统筹发展和安全是习近平新时代中国特色社会主义思想的重要组成部分。电力规划要服务好国家经济社会发展和安全,把安全发展贯穿电力发展全过程,防范和化解影响我国能源电力转型进程中的各种风险。能源保障和安全事关国计民生,是须臾不可忽视的“国之大者”。加快构建新型电力系统要以电力保供为前提,确保不缺电、不停电。
从政治上看电力保供,绝不允许大面积“拉闸限电”再发生。风电和太阳能发电出力“靠天吃饭”,在大容量长时间储能技术成熟之前难以大规模存储。当连续多天出现无光、无风时,依靠新能源难以满足电力供应。随着新能源大规模发展,叠加极端天气、极端事件,未来电力供需的不确定性将更为显著。这些因素都说明未来电力保供任务更为复杂严峻。
按照现有“预测-落实”范式,以及“规划面向正常状态、运行解决危机状态”的传统思路,已经不能完全适应深度不确定性的电力系统发展环境。一是应加快从“预测-落实”向“适应性-预警”转变,建立更加灵活的规划框架,充分重视极端事件广发、频发、强发和并发趋势,明确规划面对不确定性的目标要求,预测和应对未来可能出现的各种情景,强化对关键能源基础设施的脆弱性评估。二是增加“战略备用”,确保“有效容量”充足,以规划充裕性应对运行不确定性,确保安全充裕。三是发挥中长期预警对规划的支撑作用,提前识别潜在的产业链安全、能源保供、资源约束空间、成本过快上涨态势等风险和问题。四是推行年度滚动预警机制,以及时反映和适应外部环境的变化,以模式转变增强发展韧性。
电力规划要做好统筹多目标、多环节的顶层设计
新型电力系统是“源网荷储碳数智治链”一体化融合创新发展的巨大经济社会环境综合系统工程。“源网荷储”是其物理内核,可以简称为“电”;“碳”即节能降碳去污,是协同融合重要目标或重要约束条件;“数智治”为电碳赋能驱动,数字化、智能化带来电力新质生产力的飞跃,电力治理即深化体制改革、调整生产关系;“链”即现代电力产业链,是电力系统深度转型升级的必然要求。
构建新型电力系统,需要优化调整电力规划的理念、基本逻辑和方法论,坚持以人民为中心,贯彻新发展理念,在新发展格局中,深化对新型能源体系、新型电力系统和新型电网“三新”丰富内涵认识,加快发展电力新质生产力。
区别于西方传统的安全、经济、环境“矛盾(不可能)三角形”,我国构建新型电力系统要统筹安全、绿色、经济、共享四大目标。其本质是要坚持系统观念、底线思维,把握好四者之间的内在关系和调整规律,找准转型发展节奏和路径,走出一条具有中国特色的新型电力系统建设道路。
安全,即电力供应安全。保障电力供应安全是必须坚持的底线,是构建新型电力系统的前提基础,未来可逐步细化不同用户的保底供电规模,探索建立将供电可靠性与供电成本挂钩的差异化机制,做细做深电力供应安全的目标。
绿色,即清洁低碳循环发展。这也是刚性要求,要在确保电力供应安全的前提下,坚持先立后破、不立不破,通过优化行业间、地区间的碳达峰碳中和时序和力度,可以在最大范围内为保障电力安全供应、控制系统转型成本争取更有利的条件。
经济,即可承受、可促进、可持续。“三可”是衡量新型电力系统经济性的重要标准,以经济社会发展所能承受的成本,促进经济高质量发展和绿色低碳转型,满足人民美好生活需要,提升电力行业可持续发展能力。
共享,即共享电力行业发展成果。就是以实现产业链、价值链共建共享为目标,催生新产业新业态新模式,让人民共享电力行业发展成果。
未来电力需求继续保持较快增长,全社会最大负荷增速略快于电量增长
“十四五”前三年全社会用电量和最大负荷均高于经济增速,电力消费弹性系数达到1.3。主要原因是战略性新兴产业和未来产业拉动第二产业保持较高占比,电气化、电制氢、数智化、新能源汽车、新型储能、节能节电、气候气温等因素综合作用推高用电单位能耗。
展望未来,在“双碳”目标、人工智能等因素推动下,我国新质生产力加快形成,“新三样”、数据中心、绿电制氢等“高耗电”战略新兴和未来产业加速发展,终端电气化水平持续提升,预计“十五五”电力消费弹性系数仍将在1.0~1.2区间,预计2030年全国全社会用电量可能超过13万亿千瓦时。综合考虑基础负荷、降温采暖负荷、分时电价政策等主要因素,预计全社会最大负荷增长略快于全社会用电量增长,夏季、冬季负荷仍将呈现“双高峰”,日峰谷差率基本稳定。
大规模发展新能源,需要“有效容量”确保兜底保障能力
习近平总书记强调,我国风电、光伏等资源丰富,发展新能源潜力巨大,新能源发展已经具备了良好基础,要顺势而为、乘势而上,以更大力度推动我国新能源高质量发展,为中国式现代化建设提供安全可靠的能源保障,为共建清洁美丽的世界作出更大贡献。
综合考虑保供、消纳、产业发展需求及系统成本变化趋势,依托国网能源院自主研发的电力规划软件GESP和电力生产模拟软件NEOS开展优化测算,到2030年,电源装机总规模可能达到50亿千瓦以上,其中新能源装机26亿千瓦以上。在新能源如此高比例的情况下,要确保未来各年度电力电量的供需平衡,必须确保正常情况下电力负荷和电能量同时平衡,即“有效容量”能够满足最大用电负荷。
一是重点解决新能源“立”的问题,发挥新能源在能源保供增供方面的作用。近年来,新能源发电出力低于15%的时长约占全年的一半。其中,风电参与平衡能力约为装机容量的5%~15%,光伏发电在全国大部分地区参与平衡能力为0。
二是重视传统能源的兜底保障作用,构建新能源、煤炭、核电、储能等多类型能源资源协同互补的多元清洁能源供应体系。面向“十五五”,初步预判能源供需和电力供需仍然是紧平衡。煤电方面,仍要按照增容控量原则,建设一批保障性、调节性煤电,发挥托底保障作用。
三是充分发挥新型储能等新技术保供作用。2030年,预计新型储能将达到1.8亿千瓦,仍以短时日调节储能为主,在电力缺口较大时存在保供饱和效应。
四是更要充分挖掘需求侧资源潜力。发挥好需求响应作用,削峰填谷、改善需求特性,发挥灵活性资源顶峰填谷作用,共同保障电力安全可靠供应。
在此基础上,还要统筹考虑极端情况下保供电问题,需要在常规备用的情况下,增加极端条件的“战略备用”,构建多元化清洁能源供应体系。
电力布局要高度重视“就近平衡”,并且与产业布局充分衔接
统筹跨区配置和就近平衡协调发展是我国经济产业布局和能源禀赋特征决定的,是构建新型电力系统的重要内容。
就近布局、就近平衡就是有序发展分布式清洁能源、智能微电网,特别是优先发展具有“两自四化”(即自平衡、自安全、小微化、绿色化、数智化、共享化)特征的自治型分布式新能源系统,与广域大系统深度共融发展,同时,因地、因网制宜在受端负荷中心规划布局必要的保障性灵活性清洁型电源。要统筹考虑受端市场空间、送端开发能力、大基地开发需求及产业转移带来的负荷转移等,进一步在“十五五”“十六五”期间优化储备输电通道安排。此外,还要优化跨区运行模式,以适应跨区域的大规模长距离灵活调节、互济、潮流反转的频次和强度提高的形势。随着新能源比重提高,日、周、月、季不均衡性持续增强,全国范围内可能出现丰期外送、枯期返送需求,跨区互济能力的提升将有效保障区域电力安全供应。
树立“合理利用率”的理念,因地制宜推动新能源高效消纳
随着新能源占比上升,各类促进新能源消纳措施的实施效果会发生“边际递减”,继续维持高利用率从技术和成本上都存在巨大挑战。据国网能源研究院预计,2030年全国新能源装机26亿千瓦,利用率将下降到90%左右。以送端典型省份为例,当考虑2025年新能源装机规模7100万千瓦(占比60%)时,储能规模由0增至800万千瓦,新能源利用率提升3.4个百分点,但由800万千瓦继续增至1600万千瓦,利用率仅能提升0.37个百分点,即每百万千瓦储能促进新能源利用率增长幅度,由0.43个百分点下降到0.046个百分点。
一是因地制宜确立新能源合理利用率。要从全社会电力供应成本角度出发,树立新能源合理利用率理念,即结合新能源资源禀赋和系统消纳条件,适度降低新能源利用率水平有利于扩大未来发展空间提高系统经济性,助力新能源高质量发展。
二是优化调整新能源结构和布局。当前,新能源发展风光比例失衡,新增风光装机比重约1∶4,按此趋势发展,午间消纳问题难以解决,跨区调节互济也面临送受两端特性趋同的现象,建议从顶层设计层面推动风光的协同发展。例如,美国得州与加州新能源渗透率相当,但德州风电占比高于光伏,在消纳和系统运行方面状况远好于加州。对我国而言,要在“三北”地区加快推进光热电站发展,尽快实现规模化,提升竞争力。
强化与国家产业规划的有效协同,推动“西电西用,产业西移”
新型电力系统建设规划需要综合考虑电力的基础设施特性和产业特性。“双碳”目标下,新型电力系统带来一次能源、电源布局与功能、网络规模与形态、负荷结构与特性、电网平衡模式,以及技术基础等根本变化,客观需要源网荷储物理内核融合聚变才能适应这种发展变化。实现融合聚变只能通过科技创新和现代治理双轮驱动、双向保障来推进。电力发展不能仅考虑电力的基础设施属性,还要考虑电力的产业属性,将新能源、储能等产业发展需求与对经济社会发展带来的新动能评估等结合起来,服务构建新发展格局。
西部地区产业转入速度和规模均有所提升,对能源电力规划影响日趋显著。“双碳”目标提出后,西部地区新能源资源聚集优势凸显,部分制造业加速向西部地区转移布局,西部地区工业增加值增速和用电量增速均快于全国平均增速。尤其是内蒙古、甘肃、新疆、宁夏、青海等清洁能源资源丰富省(区),传统高耗能、现代高耗电产业转入速度和规模明显加快。
需要加强电力规划与产业规划的协调性研究,主动促进实现“西电西用,产业西移”。“十五五”时期是新型电力系统发展规划布局的关键窗口期,要在规划层面加强电力与产业的协同对接,推动西部新能源更多在西部地区消纳、支持西部地区产业发展,助力更多的产业特别是新型电力系统产业布局在西部。
一体化谋划电力发展与技术创新布局,统筹行业梯次碳达峰关系
能源电力“双碳”路径和节奏与科技创新的方向和时点相互依赖、相互影响。一方面,能源科技创新的战略布局、攻关方向、路线图、时间表决定着能否预期实现碳中和战略目标,影响着“双碳”目标推进的路径设计、节奏权衡、不同的成本与技术风险。另一方面,“双碳”路径规划是基于一定技术进步的预期,对各类能源品种的技术路线、创新重点、突破时点、技术成熟度、技术经济性都有具体要求。
能源生产与消费全环节的深刻变化,对技术创新的协同性要求不断提高,需要供应消费全环节协同推进。要进一步突出面向电力科技协同创新、集成创新的电力发展规划,以整体推进各环节技术创新布局和节奏,为支撑能源转型提供系统性解决方案:一是高效清洁能源发电技术与新型储能、先进输电技术等需要协同推进才能满足新能源高效消纳要求;二是氢能开发利用技术要与氢能在工业、交通、电力等领域的应用技术相匹配;三是终端电气化技术的推广应用要与供给侧电力供应清洁化技术发展节奏相匹配。
合理安排各行业达峰时序。这是一篇统筹减碳责任、推动协同发展的大文章。目前,社会各方对电力行业的达峰时序存在不同意见。对我国来说,电力行业碳排放达峰问题的实质是煤电发电量的达峰时间和峰值,也即面向“十五五”“十六五”,统筹保供、消纳、经济性的电力发展规划问题。
以电力晚达峰支撑全社会积极稳妥碳达峰。电力行业承担其他行业碳减排带来的排放转移,过早达峰,将带来电力保供难度大、技术突破需求高、转型成本大幅上升等挑战,不利于全社会安全、经济、稳妥达峰。因此,应从全社会最优角度规划各领域协同达峰路径,完善行业间碳排放转移监测、核算相关的机制和标准,聚焦供给侧清洁化、需求侧电气化,以电力晚达峰支撑全社会积极稳妥实现碳达峰。
充分发挥电价机制和容量市场机制作用,促进供需平衡
新型电力系统是一个市场化、法治化相互融合、相互促进的开放系统。要加快构建现代电力治理体系,在法治轨道上全面推进统筹规划、统筹平衡、统筹协调和安全监管,建设全国统一电力市场,建立科学合理的电价机制和经济政策,加快提升法治化市场监管能力。
分时电价应对需求响应和灵活性资源配置起基础作用。科学的电价机制可以科学反映不同类型电源在电力系统与市场运行中不同时段的价值,吸引电力投资,引导电源和电网科学规划、合理布局、协调发展;还可以有效配置调峰调频等灵活性资源,引导用户主动参与系统调节。电价机制规划是电力规划的重要内容,电力系统成本和电价水平对新发展格局下实现经济社会高质量发展至关重要。
建立容量市场是中国特色电力市场的重要特征,也是保障电力电量供需平衡的较好选择。存量与增量引入竞争才是真正的市场竞争。容量电价机制对有效容量、容量市场至关重要。一是在增量市场,要结合两级政府部门直接负责规划和项目核准的客观实际,加快建立在统一规划基础上,年度执行中以新增电源项目公开招标方式分年确定市场投资主体、购电主体和容量电价的中国特色容量市场机制,以确保足够的有效容量,从根本上解决缺电难题。二是存量电源项目要由政府部门逐一核定。三是容量电价与电源有效容量和出力特性、可调率相关,应根据电力供需状况进行微调。
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