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新能源的“立”与“破”——《新型电力系统发展蓝皮书》解读

发布时间: 2023-06-09发布部门:湖南水电学会所在位置:政策法规 浏览次数: 364
2023-06-06 10:17来源:中国电力报作者:王跃峰 

2022年,国家能源局组织开展碳达峰碳中和背景下电力系统转型若干重大问题研究,其中水电水利规划设计总院牵头承担“清洁能源电源发展路径及关键问题研究”课题,并以研究成果为基础,配合相关单位共同编写了《新型电力系统发展蓝皮书》(以下简称《蓝皮书》)。现结合《蓝皮书》具体内容和笔者新能源工作经历,作如下解读以飨读者。

为什么要推动构建新型电力系统

全球应对气候变化和碳达峰碳中和背景下,以化石能源为主的传统能源供应体系面临巨大挑战,世界各国均将降碳控碳作为主要施政纲领,欧美国家甚至提出了新的“碳关税壁垒”,化石能源发电特别是煤电在一些国家开始逐步退出历史舞台,新的低碳、零碳能源发电品种大规模发展。为保障能源总量平稳供应,按照目前技术和经济发展趋势,替代电源将主要以资源丰富、易获取且成本快速下降的风电、太阳能发电等新能源为主。大力发展新能源已成为全球应对气候变化、推动能源转型的一致共识。据国际可再生能源署(IRENA)和能源环境智库Ember统计,截至2022年底,全球风电、光伏装机分别达到8.99亿千瓦、10.53亿千瓦,风光年度发电量贡献了12%的电力消费总需求,发电量增量贡献了80%的电力消费新增需求。

2020年9月,在第七十五届联合国大会一般性辩论上,习近平主席向世界宣布,中国力争在2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和。为实现能源低碳转型、确保“双碳”目标如期达成,近年来我国加速推进新能源发展。党的十八大以来,我国新能源装机规模保持年均28%的快速增长态势。截至2022年底,我国新能源装机规模达到7.58亿千瓦,占全国发电总装机的29.6%,风电、光伏发电累计装机容量连续多年位居全球首位。2022年,全国新增新能源发电装机1.23亿千瓦,占全国新增发电装机的65%,连续6年成为我国电力新增装机的主体。全年新能源发电量达到1.19万亿千瓦时,占全部发电量的13.7%,折合原煤5亿吨,是近五年我国煤炭年均进口量的1.7倍,在去年能源供应严峻形势下为能源电力保供发挥了巨大作用。未来,随着风电、光伏技术经济性进一步提高,新能源的度电成本将全面低于传统电源,发展势头持续强劲。

取得显著成就的同时,也要看到,风电、光伏发电固有资源属性和并网特性与常规可控电源存在巨大差异,面临诸多挑战。从发电功率看,新能源基本属于“靠天吃饭”,具有随机性、波动性和不可控性,难以实现传统电源“以用定发”的基本功能。从系统支撑看,新能源采用电力电子装置并网,对传统交流同步电网电压、频率、惯量等支撑作用十分有限。围绕火电、水电等常规电源建立起来的传统电力系统已无法适应规模越来越大的新能源,新的电力系统变革与创新迫在眉睫。

2021年3月,习近平总书记在中央财经委员会第九次会议上提出构建以新能源为主体的新型电力系统,为新时代能源电力发展指明了科学方向,也为全球电力可持续发展提供了中国方案。《中共中央国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》和国务院《2030年前碳达峰行动方案》对新型电力系统的功能和作用也提出了明确要求,即“提高电网对高比例可再生能源的消纳和调控能力”“推动清洁电力资源大范围优化配置”。

实现“双碳”目标是一场广泛而深刻的变革,不是轻轻松松就能实现的。建设以新能源为主体的新型电力系统更是一项漫长而艰苦卓绝的工作。道阻且艰、行则将至,伟大事业更需要正确指引。《蓝皮书》是以支撑“双碳”战略为目标导向的电力系统发展蓝图,兼顾能源保供和绿色转型,围绕如何高比例消纳新能源这一主线任务,探索传统电力系统在功能定位、供给结构、系统形态、调控体系等领域的变革方向和发展路径,进而实现能源的安全高效、清洁低碳、柔性灵活、智慧融合。

新能源在新型电力系统中承担的任务

“双碳”目标实现和新能源高速发展离不开新型电力系统建设,而新能源作为新型电力系统的重要组成部分和未来主体电源,必须承担起支撑新型电力系统的责任和任务。习近平总书记提出,“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”。对于新能源的安全可靠替代和“先立后破”,《蓝皮书》给出了明确路径。

一是以更大的技术经济性和成本优势牵引发展。当前,风电、光伏发电成本快速下降,资源丰富地区度电成本可达0.2元/千瓦时,资源相对贫乏的中东部地区也可达到0.3~0.4元/千瓦时,相比传统电源已具备绝对竞争优势。《蓝皮书》提出,要继续开发高效低成本晶体硅电池技术。未来,新能源必须以更大的价格竞争力,才能推动能源生产、输送、储存、使用体系重构,与各类型储能、调节性电源、氢氨搭配等结合起来,共同支撑能源转型和绿色发展。

二是充分发挥新能源对能源保供的潜在支撑作用。《蓝皮书》提出,推动多领域清洁能源电能替代,充分挖掘用户侧消纳新能源潜力。2022年我国电动汽车销量达689万辆,每4辆车就有1辆电动汽车,累计保有量达到1310万辆,一年至少可节约石油进口3300万吨。同时,通过制/储冷、热的方式将空调最大用电负荷从晚高峰挪至发电量最高的午间,利用新能源发电供应空调负荷,降低晚高峰电力“硬缺口”和煤电装机需求,真正发挥新能源保供潜力和支撑作用。

三是在预测、构网型发电等技术上有所突破,支撑电力系统稳定运行。交流同步电网可靠性高、灵活性强、经济性优,能够充分适应新能源随机波动特点,未来电力系统将仍以交流同步系统为主。而预测、构网型发电等技术的创新突破,是新能源具备可靠电力供应能力、保障接入后安全稳定运行、支撑新能源“先立”的重要技术手段,也是国家近期新能源技术科研创新的重点方向。

四是实施基地化开发、规模化送出新能源发展战略。“十三五”期间,通过大基地模式推动了新能源集约节约化开发,促使风电、光伏发电建设成本快速下降,并逐步实现平价、低价。进入新时代,要充分利用沙漠、戈壁、荒漠等未利用地,将新能源开发与生态治理结合起来,发展绿色能源的同时助力生态修复。要结合水电、煤电、气电、抽水蓄能、新型储能等调节、支撑性资源共同形成多能互补的开发建设形式,支撑大规模开发和长距离输电。要积极推动海上风电集群化开发利用,逐步向深水远岸布局,就近保障沿海省份绿色能源供应。

五是推动分布式新能源开发和多领域跨界融合发展。《蓝皮书》提出要加快推动中东部和南方地区分散式风电、分布式光伏发电开发。对于土地资源紧张的地区,分布式新能源可与建筑物、构筑物、交通设施、农业生产等充分结合,不占用地面。欧洲、美国光伏发电多以屋顶分布式形式为主,我国截至2022年底分布式光伏占光伏总装机的40%,新增占比更接近60%。中东部地区太阳能资源虽然仅为西北资源丰富地区的60%,但考虑开发成本、消纳能力、通道条件、电价承受力后,同样也具备相当优势。未来的分布式新能源必将与集中式新能源并重发展。

(作者单位:水电水利规划设计总院)

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