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    國網副總工程師歐陽昌裕:加快構建新型電力系統關鍵在于堅持系統觀念

    作者:記者 余璇 來源:《中國電業與能源》 發布時間:2022-08-04 瀏覽:

    中國儲能網訊:加快構建新型電力系統關鍵在于堅持系統觀念

    ——訪國家電網有限公司副總工程師兼國網能源研究院有限公司執行董事(院長)、黨委書記歐陽昌裕

    日前,國務院辦公廳轉發國家發展改革委、國家能源局《關于促進新時代新能源高質量發展的實施方案》,提出要實現到2030年風電、太陽能發電總裝機容量達到12億千瓦以上的目標,加快構建清潔低碳、安全高效的能源體系。其中強調,要加快構建適應新能源占比逐漸提高的新型電力系統。為何我國要在現階段提出構建適應新能源占比逐漸提高的新型電力系統?加快構建適應新能源占比逐漸提高的新型電力系統的關鍵在哪里?本刊記者就此專訪了國家電網有限公司副總工程師兼國網能源研究院有限公司執行董事(院長)、黨委書記歐陽昌裕。

    《中國電業與能源》

    我國為何要在現階段提出構建適應新能源占比逐漸提高的新型電力系統?

    歐陽昌裕:

    近年來,在“四個革命、一個合作”能源安全新戰略的指引下,我國電力行業發展成效顯著,構建新型電力系統和推進實現碳達峰碳中和目標邁出堅實步伐,有力支撐了國家經濟社會高質量發展。一是電力供應保障能力不斷提升。截至2021年底,全國發電裝機容量約23.8億千瓦,當年全社會用電量達到8.31萬億千瓦時。供應能力和消費市場規模始終保持世界首位。電力系統安全穩定運行水平處于世界前列。二是可再生能源實現跨越式發展。水電、風電、太陽能發電等非化石能源裝機規模多年位居世界首位,截至2021年底,我國非化石能源裝機規模11.2億千瓦,占總裝機容量的比重為47%。新能源發電利用率連續3年超過95%。三是電力技術裝備水平位居全球前列。在新能源發電與并網、特高壓輸電、大電網安全穩定運行控制等方面,取得了一批具有全球領先水平的科技創新成果,自主研發能力和裝備國產化水平穩步提升。四是對經濟社會發展的能源支撐作用大幅增強,在國內產業鏈供應鏈中的“鏈長”作用日趨明顯。

    我國現階段提出構建新型電力系統,是在立足新發展階段、貫徹新發展理念、構建新發展格局,加快推進生態文明建設和人類命運共同體建設,深入貫徹落實能源安全新戰略的背景下做出的重大決策。構建新型電力系統是國家能源安全新戰略在新發展階段的進一步深化和發展,也是我國能源電力行業實現碳達峰碳中和目標的根本途徑。之所以有此認識,是基于以下四方面原因:

    一是構建新型電力系統是貫徹國家總體安全觀、保障國家能源安全的必然選擇。我國石油、天然氣對外依存度長期超過70%、40%。世界百年未有之大變局下,俄烏沖突等“灰犀?!笔录l發,全球能源供需形勢已進入高度不確定的動蕩時期,提升我國能源自給水平、保障國家能源安全意義重大。相比較而言,我國煤炭資源相對豐富,可以滿足國內電煤需求,可再生能源開發潛力巨大,電力供應具備自主可控的基本條件,因此構建新型電力系統是基于我國資源稟賦、提升國家能源安全保障水平的必然選擇,也適應了未來能源安全重心向電力系統轉移的大趨勢。

    二是構建新型電力系統是推動能源綠色低碳發展、實現“雙碳”目標的核心所在。能源綠色低碳發展將推動產業結構、生產方式、生活方式加速調整和深刻變革,促進經濟社會方方面面實現綠色轉型。新型電力系統是實現能源生產與消費綠色化、低碳化轉型的核心平臺,是推動能源綠色低碳發展的關鍵一招,對我國堅定不移走生態優先、綠色低碳的高質量發展道路具有決定性意義。

    三是構建新型電力系統是構建清潔低碳、安全高效的能源體系的重要內容。我國能源發展已經進入以電力為中心的新階段,呈現出能源電力化、電力能源化、電力綜合化的顯著特征。目前約95%以上的新能源都是通過轉化成電力為社會使用,近年來快速發展的分布式能源、電動汽車和綜合能源系統等新業態新模式都與電力系統息息相關,電力在某種程度上已經具備了全能型能源的屬性,實現了能源價值增值。

    四是構建新型電力系統具有服務構建新發展格局、打造發展新引擎的巨大潛力。構建以國內大循環為主體、國內國際雙循環相互促進的新發展格局,是黨中央根據我國發展階段,特別是基于我國比較優勢變化,審時度勢做出的重大決策。從根本上講,構建新發展格局是適應我國發展新階段、塑造國際合作和競爭新優勢的必然選擇。構建新發展格局對能源、電力發展轉型提出了新要求。實際上,全球主要經濟體大力推動低碳經濟發展。依托新一輪能源科技革命,新型電力系統構建將促進新模式新業態不斷涌現,將為經濟升級提供新動力,帶來巨大增量發展空間和全球價值鏈體系的重新洗牌。

    《中國電業與能源》

    我國構建新型電力系統的思路和路徑是什么?我國在構建新型電力系統方面具有什么優勢?

    歐陽昌裕:

    中央財經委員會第九次會議首次提出構建新型電力系統,《2030年前碳達峰行動方案》進一步明確了我國新型電力系統的建設思路。我認為可以歸納為“一個前提、三個加快”:

    一是堅持以電力安全保供為前提。電力既是生產資料又是生活資料,電力安全保供是國家總體安全觀的組成部分。確保安全供電是新型電力系統的前提基礎,應該始終成為新型電力系統成敗好壞的首要評判標準。

    二是加快提升電力系統綜合調節能力。新型電力系統是一個新能源占比逐漸提高最終實現以新能源為主體的系統。新能源隨機性、波動性、間歇性的特性,決定了其在電力系統中需要與靈活性電源協同運行。新能源消納是電力系統消納而非電網消納,用戶消納是根本,電網是平臺,電源結構是重要基礎。新能源開發規模及其節奏取決于電力系統綜合調節能力。構建新型電力系統首先要加快靈活調節電源建設,引導自備電廠、傳統高載能工業負荷、工商業可中斷負荷、電動汽車充電網絡、虛擬電廠等參與系統調節。當前特別重要的是要制定新一輪抽水蓄能電站中長期發展規劃、完善促進抽水蓄能發展的政策機制,加快科技創新和政策創新、加快新型儲能示范推廣應用。

    三是加快發展電力系統新業態、新模式,延伸產業鏈、供應鏈。新型電力系統是一個大系統、分布式系統(微系統)深度融合、共同發展的系統,也是一個“源網荷儲智”一體協同的系統。從電力系統發展趨勢看,未來分布式系統、微系統可能得到更大發展,最終與大系統共同構建成深度融合、共同發展的新型電力系統。立足國情,加快發展新業態、新模式,不僅是構建新型電力系統的客觀需要,也是促進能源供給側結構性改革的推動力量。

    四是加快構建全國統一電力市場體系。新型電力系統需要建設中國特色的競爭性電力市場,充分發揮有為政府、有效市場雙手作用,在法治軌道上進行有效治理。統籌發展與安全,統籌協調好安全、經濟、綠色、共享四方關系,發揮市場配置資源的決定性作用,推動能源電力資源在全國范圍內優化配置。

    構建新型電力系統是一項復雜艱巨的系統工程,不可能一蹴而就、畢其功于一役。構建新型電力系統是一場變革,在繼承中創新,在創新中發展,必須處理好發展和減排、整體和局部、短期和中長期的關系。我認為,大致可分為兩個階段:從現在到2035年左右屬于第一個階段,主要特征是年度新增裝機以新能源為主體,在加快實現非化石能源發電裝機為主體即占比超過50%的基礎上,到2035年前實現新能源發電裝機為主體。電力系統交直流混聯特征進一步增強,大電網與微電網各有側重、協調發展,系統儲能、需求響應等規模不斷擴大,并在保障電力平衡中發揮重要作用。初步實現電力治理能力現代化。第二階段就是從2035年左右到2060年前,新能源從裝機為主體轉變為發電量為主體,實現了對化石能源發電的深度替代。燃煤電廠通過CCUS技術逐步實現凈零排放,在保障電力安全供應中仍具有重要價值。分布式電源、微電網、交直流組網等新型網絡形態與大電網融合發展,系統儲能、新型電力負荷全面深入參與調節,電力系統運行更靈活、更智能。建立起完善的電力治理體系,實現治理能力現代化。

    我國構建新型電力系統具有三方面優勢:一是“集中力量辦大事”的制度優勢。黨中央在能源領域的系統謀劃為新型電力系統建設提供了基本遵循,我國電力工業長期堅持統一規劃、統一調度、統一管理的原則,有效保障了我國電力系統科學發展和安全運行。二是電力產業鏈技術優勢。歷經多年發展,我國電力工業體系完備,風電、太陽能發電、核電、特高壓等技術裝備在全球市場占有率位居前列。三是超大規模市場優勢。我國電力系統發電規模、電網規模均多年位居世界第一。未來幾十年還將保持一定增速,計及儲能設施容量,到2060年發電裝機規模還要新增3倍以上,市場優勢別國難以企及。

    《中國電業與能源》

    在您看來,加快構建適應新能源占比逐漸提高的新型電力系統的關鍵在哪里?

    歐陽昌裕:

    加快構建適應新能源占比逐漸提高的新型電力系統關鍵在于堅持系統觀念,統籌發展與安全,遵循電力系統發展規律,在國家頂層設計和政府宏觀調控下,精準施策,先立后破,久久為功。

    一是抓安全,科學構建多元化的清潔能源供應與用能體系。電力安全就是電力安全保供,其本質是任何時候都能維持電力供需平衡、不發生拉閘限電。從安全視角看,構建新型電力系統就是要支撐新能源大規模發展來提高我國能源自主性、解決好對外依存度過高問題。構建新型電力系統將面臨新的電力安全潛在風險,必須立足我國國情、能情、電情,堅持分散與集中并重,加快開發風電、太陽能發電,因地制宜開發水電,積極安全有序發展核電,因地制宜發展其他可再生能源,大力實施煤電清潔高效利用,構建多元化、互補互?;ゴ俚那鍧嵞茉垂w系。同時,穩步提升電氣化水平,加強跨能源品種的多能互補、綜合利用,因地制宜優化組合終端用能結構,構建多元化的終端用能體系,分散單一能源品種滿足需求帶來的短缺風險。

    二是抓綠色,持續優化調整電力結構。2021年底我國風電、光伏發電裝機占總發電裝機的比重超過25%。近年來,我國風電、太陽能發電新增裝機占當年新增總發電裝機的比例基本都在50%以上,2021年更是達到了57%。目前我國電力系統正處于新增裝機以新能源為主的發展階段,正如上所講,到2035年前,我國新能源裝機占比將超過50%;到2060年前,新能源發電量占比有望超過50%。推動新能源裝機和電量占比穩步提高,將促進能源結構更趨于綠色即清潔化低碳化。

    三是抓系統,打造源網荷儲智一體協同的系統。新能源高效消納主要是通過電力系統完成,遠期有望拓展至電氫耦合等領域。因此,要逐漸提高新能源占比,有效消納新能源電量,必須通過深度推進電力系統智能化、智慧化,有機整合電源、電網、負荷、儲能各個環節,推動大系統與分布式系統深度融合、共同發展,形成一個一體協同的智能電力系統。

    四是抓創新,加快科技創新與現代化產業鏈培育??萍紕撔聦嫿ㄐ滦碗娏ο到y至關重要。要加快突破大型風電、高效率低成本光伏發電、煤電清潔利用等先進清潔發電技術,推動“云大物移智鏈”等數字化、智能化技術與電力技術深度融合,研發應用大規模新型儲能技術,實現電力產業全面轉型升級。培育現代化產業鏈,充分發揮電力行業產業鏈帶動作用強、技術創新驅動強、與新基建深度融合等顯著優勢,培育和發展能源電力生產消費新業態新模式。

    五是抓機制,構建現代化的電力治理體系。新型電力系統是一個市場化、法治化相互融合、相互促進的開放系統。新型電力系統首先是立足國內,并向國內外開放,要充分利用好兩種市場、兩種資源,實現系統內外泛在互聯。新型電力系統是市場配置資源起決定性作用的中國特色競爭性電力市場,要在法治軌道上進行有效治理。

    綜合來看,就是要全面發力、協同推進,打造安全可控、經濟高效、綠色低碳、開放共享、數字智能的新型電力系統。安全可控是新型電力系統的基石,確保電力供需平衡,既要不斷增強能源自主性和極端情況下供應能力,也要確保電力穩定運行等內部安全和諸如避免人身觸電傷亡事故等系統外部安全。經濟高效就是以經濟社會發展所能承受的成本,滿足人民對美好生活的需要,提升電力行業可持續發展能力。綠色低碳是新型電力系統的根本使命,關鍵在于促進清潔能源高效利用、推動煤電安全降碳減碳等。開放共享是以實現產業鏈、價值鏈共建共享為目標,催生新產業新業態新模式。數字智能是要整個系統實現數字化、智能化、智慧化。

    《中國電業與能源》

    目前構建新型電力系統存在哪些挑戰?您對此有何建議?

    歐陽昌裕:

    構建新型電力系統是長期系統工程,不同階段面對的問題和主要挑戰不同。我認為,主要面臨五方面挑戰,需要予以高度重視。

    一是系統安全能力的挑戰。新型電力系統具有“三高雙峰”(高比例新能源、高比例電力電子裝備、用能高自主性,夏季用電高峰、冬季用電高峰)的運行特征,對安全可控帶來前所未有的挑戰。保障電力平衡是系統安全穩定運行的前提,新能源發電雖然是綠色電能,但存在固有的隨機性、間歇性特征,長時段大幅度波動給電力可靠供應帶來風險。同時,大規模新能源及高比例電力電子設備接入后,傳統電力系統運行安全問題、新能源帶來的新型安全問題及現有的穩定基礎理論和控制基礎理論等均面臨嚴峻挑戰。

    二是靈活調節能力的挑戰。與歐美國家相比,我國電力系統特別是電源側的靈活調節能力嚴重偏低,難以支撐新能源占比逐漸提高的新型電力系統發展。截至2021年底,我國抽水蓄能、燃氣發電等靈活調節電源裝機占比僅為6%,而國外部分新能源比例較高的國家靈活電源比重超過30%?;趪鴥荣Y源稟賦,要加快建設布局抽水蓄能電站,加速新型儲能技術創新突破與商業化應用,儲能設施應實行大中小相結合、發電側電網側用電側布局相結合、集中與分散建設相結合、多品種多業態并存。國家需要建立完善相關價格政策和激勵機制,有序推進儲能技術創新和產業鏈、價值鏈共建共享。

    三是電價政策能力的挑戰。電價政策是新型電力系統中市場配置資源的基礎,電價機制是發揮有效市場作用的基礎。近年來,新能源發電本體成本持續下降,逐步進入“平價上網”時代,但考慮常規電源、靈活性電源、電網等支撐新能源并網利用所付出的額外成本,綜合系統成本呈升高趨勢。根據國網能源研究院測算,當新能源發電量滲透率超過10%—15%(依不同電網而不同)時,系統成本將進入快速增長的臨界點,新能源本體下降很難完全對沖系統成本的提高。如何改革完善現有電價機制和電價政策,增強和穩定各市場主體投資預期,以更經濟的方式實現綠色低碳轉型,是構建新型電力系統的難點所在。

    四是關鍵低碳技術突破的挑戰。構建新型電力系統,實現關鍵技術突破尤為重要。比如,我國現有煤電裝機11億千瓦,其中9億千瓦以上機組運行指標處于國際領先水平,平均服役年限只有12年左右,這是我國電力保障的重要支撐。煤電機組的清潔化轉型事關新型電力系統的發展路徑選擇,碳捕集利用和封存(CCUS)技術是公認的實現深度脫碳的關鍵技術,目前仍受到成本、能耗、安全性和可靠性等因素制約,且地質封存面臨泄漏風險,亟須加速突破。

    五是電力治理能力的挑戰。構建新型電力系統,需要強有力的電力治理能力。面對新形勢新要求,在法治軌道上進行全面地統籌規劃、統籌平衡、統籌協調和安全監管,加快提升法治化市場監管能力,還面臨一系列挑戰。例如,目前電力統籌規劃的重心主要分散在電源、新能源、核電、電網專項規劃,如何調整轉移到電力系統整體規劃上來,以整體規劃指導專項規劃,還需要按照法治思維進一步完善電力規劃管理體系。

    《中國電業與能源》

    怎樣才能處理好清潔低碳發展、電力供應安全和系統轉型成本三者之間的平衡關系?

    歐陽昌裕:

    電力供應安全、清潔低碳發展和系統轉型成本是構建新型電力系統、推進綠色低碳轉型的三個主要目標,多目標的統籌平衡歷來是世界性難題。處理好三者之間的關系,是電力治理能力的重要內容,本質是要堅持系統觀點、底線思維,把握好三者之間的內在關系和調整規律,找準轉型發展節奏和路徑,走出一條具有中國特色的新型電力系統建設道路。

    從我國基本國情和資源稟賦來看,保障電力供應安全是必須堅持的底線,是構建新型電力系統的前提基礎,未來可逐步細化不同用戶的保底供電規模,探索建立將供電可靠性與供電成本掛鉤的差異化機制,做細做深電力供應安全的目標。清潔低碳發展也是剛性要求,要在確保電力供應安全的前提下,堅持先立后破、不立不破,在碳減排強度、轉型節奏等方面還有較大平衡空間,通過優化行業間、地區間的碳達峰碳中和時序和力度,可以在最大范圍內為保障電力安全供應、控制系統轉型成本爭取更有利的條件。系統轉型成本在三個目標中具有相對彈性,德國等國的轉型實踐表明在一定時期是需要付出轉型代價的,但需要保持在合理且可承受的范圍內。

    因此,三個目標之間相互影響、相互牽引,要突破三者的平衡約束,重點在于實施供給側結構性改革,加快科技創新和體制機制創新,發展現代能源經濟,在更高水平實現動態平衡,也即實現能源高質量發展。一方面,要進一步增強電力治理能力,統籌發展與安全,在法治軌道上提升統籌規劃、電價政策、科學監管、統籌協調等治理能力。另一方面,需要打破現有發展模式,找準科技創新“賽道”,加速不同行業顛覆性低碳技術的革命性突破,通過新技術的規?;瘧闷平馊呋ハ嘀萍s的難題。再一方面,要進一步釋放體制機制創新紅利,暢通制約資源配置效率提升的難點堵點,最大程度挖潛其中蘊含的效率與效益,推動電力系統各環節成本可控能控。

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    關鍵字:新型電力系統

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