“雙碳”目標(biāo)是一場(chǎng)廣泛而深刻的經(jīng)濟(jì)社會(huì)系統(tǒng)變革，其中能源是主戰(zhàn)場(chǎng)，而電力系統(tǒng)則是減碳的主力軍。
我國(guó)電力系統(tǒng)低碳轉(zhuǎn)型的實(shí)施路徑在哪里？未來電力行業(yè)企業(yè)要如何實(shí)現(xiàn)綠色創(chuàng)新發(fā)展？又要怎樣構(gòu)建新型電力系統(tǒng)？
2022年8月2日，在中國(guó)能源研究會(huì)和中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)共同主辦、自然資源保護(hù)協(xié)會(huì)(NRDC)支持的“中國(guó)電力低碳轉(zhuǎn)型高峰論壇”上，多位專家學(xué)者就上述問題展開了討論。
新型電力系統(tǒng)要保留20%到30%的靈活電源
中國(guó)工程院院士湯廣福表示，我國(guó)是能源消費(fèi)大國(guó)，占世界能源消費(fèi)總量的四分之一，碳排放相當(dāng)于美國(guó)、日本、歐盟碳排放的總和。我國(guó)必須主動(dòng)進(jìn)行能源轉(zhuǎn)型，才能實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)低碳發(fā)展。目前我國(guó)能源供應(yīng)自主度在80%左右，對(duì)外依存度約20%，自主力不足。再加上能源結(jié)構(gòu)不合理，化石能源占比過高，資源與負(fù)荷逆向分布，都給能源轉(zhuǎn)型帶來很大的壓力。
能源轉(zhuǎn)型背景下電力系統(tǒng)面臨哪些挑戰(zhàn)？湯廣福說，新能源發(fā)電占比越來越大，電力供應(yīng)的波動(dòng)性就越大，他預(yù)計(jì)，2030年全國(guó)新能源日內(nèi)最大波動(dòng)有可能達(dá)到6億千瓦以上。他指出，從儲(chǔ)能上考慮平衡波動(dòng)或是杯水車薪，必須從源頭構(gòu)建有柔性、市場(chǎng)化的新型電力系統(tǒng)，同時(shí)保留20%到30%的靈活電源。
對(duì)于新能源的供應(yīng)波動(dòng)，國(guó)家電力投資集團(tuán)戰(zhàn)略規(guī)劃部副主任李鵬也有著相同的看法。他表示，未來隨著風(fēng)光電等電源和電動(dòng)車等新型負(fù)荷的快速增長(zhǎng)，2030年我國(guó)電源側(cè)新能源日內(nèi)最大波動(dòng)有可能達(dá)到5億千瓦以上，負(fù)荷最大峰谷差有可能超過4.4億千瓦，屆時(shí)系統(tǒng)調(diào)節(jié)的壓力會(huì)越來越大。他同時(shí)指出，要確保電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，用戶側(cè)必須深度參與系統(tǒng)平衡，同時(shí)配電網(wǎng)進(jìn)一步完善物理架構(gòu)和運(yùn)行邏輯。虛擬電廠將成為未來電力系統(tǒng)平衡的重要組成部分。
談及構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，湯廣福強(qiáng)調(diào)，必須認(rèn)識(shí)到其內(nèi)在本質(zhì)特征與傳統(tǒng)能源系統(tǒng)有很大差別，主要表現(xiàn)在電力電源清潔化、電力系統(tǒng)柔性化、電力系統(tǒng)數(shù)字化，電力系統(tǒng)電子化等四個(gè)方面，這些本質(zhì)特征將改變傳統(tǒng)電力系統(tǒng)原來的運(yùn)行控制理論和規(guī)律。
湯廣福表示，國(guó)際經(jīng)驗(yàn)表明能源保供與能源轉(zhuǎn)型并不矛盾，轉(zhuǎn)型也是一種保供。需要改變過去100多年的電力系統(tǒng)理論，把傳統(tǒng)剛性電力系統(tǒng)變得更為柔性一些，充分挖掘多種資源的靈活性，包括發(fā)電側(cè)的靈活性運(yùn)行、電網(wǎng)側(cè)的時(shí)空互補(bǔ)、需求側(cè)動(dòng)態(tài)負(fù)荷的靈活性，支撐風(fēng)電光伏的高比例發(fā)展，最終支持電力系統(tǒng)2025年碳達(dá)峰、2050年近零排放的目標(biāo)。
中國(guó)華能集團(tuán)有限公司科技部主任許世森表示，新型電力系統(tǒng)需要靈活性電源支撐，在我國(guó)需要煤電作為靈活電源進(jìn)行支撐，否則很難實(shí)現(xiàn)能源安全供應(yīng)。據(jù)預(yù)測(cè)，到2060年化石燃料發(fā)電還將每年排放20億噸二氧化碳，要實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的碳中和，就需要通過CCUS(二氧化碳捕集、利用與封存)進(jìn)行捕捉和封存。
“未來，CCUS是實(shí)現(xiàn)‘3060’雙碳目標(biāo)不可或缺的戰(zhàn)略性技術(shù)?！痹S世森稱，國(guó)際實(shí)踐證明CCUS技術(shù)是可行的。國(guó)內(nèi)研究和實(shí)踐也顯示，我國(guó)地質(zhì)條件具備巨大的封存潛力，隨著技術(shù)進(jìn)步，未來CCUS將具備可接受的經(jīng)濟(jì)性，到2050年我國(guó)或?qū)⒕哂腥嫱茝VCCUS應(yīng)用的條件。
我國(guó)的CCUS技術(shù)已有一定的基礎(chǔ)，但在大規(guī)模全流程工程示范方面與國(guó)際先進(jìn)水平還有差距。許世森指出，進(jìn)一步降低能耗和成本是CCUS研發(fā)和工程化的重大課題。
許世森介紹道，當(dāng)前燃燒前二氧化碳的捕集成本約為每噸150-200元，燃燒后大概約為每噸250-350元。根據(jù)國(guó)外CCUS全流程示范的成本分析，捕集成本約占CCUS總成本的70%，輸送和封存成本約為30%。未來研發(fā)的目標(biāo)是將燃燒后的二氧化碳捕集成本降至每噸200元以下，加上輸送和封存的成本總價(jià)控制在250-300元，與風(fēng)電光伏加儲(chǔ)能電池的電價(jià)相比更有競(jìng)爭(zhēng)力。
“CCUS是實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)不可或缺的托底技術(shù)，優(yōu)先的選擇，應(yīng)該加快技術(shù)研究和全流程工程示范，通過示范驗(yàn)證技術(shù)，積累數(shù)據(jù)，為大規(guī)模推廣應(yīng)用和制定相關(guān)支持政策提供依據(jù)”許世森稱。
我國(guó)電力傳統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行體系亟須升級(jí)
“新型電力系統(tǒng)的非傳統(tǒng)要素包括電源的分散化、儲(chǔ)能的要素化、配網(wǎng)的有源化、氫能的產(chǎn)業(yè)化以及交通的電動(dòng)化?！比龒{科技有限責(zé)任公司董事長(zhǎng)江冰強(qiáng)調(diào)，配網(wǎng)側(cè)和用戶側(cè)涌現(xiàn)了大量的新型主體，將發(fā)揮重要作用。海量小型、分散的分布式電源接入電力系統(tǒng)，正在改變傳統(tǒng)電力系統(tǒng)“電從遠(yuǎn)方來”的既有格局，逐步實(shí)現(xiàn)“電從身邊來”。配網(wǎng)側(cè)電源也將參與電網(wǎng)的平衡與調(diào)度，輸配電網(wǎng)的關(guān)系正在發(fā)生根本變化。
儲(chǔ)能作為在電源與負(fù)荷之間轉(zhuǎn)變的“自由人“，可增強(qiáng)電力系統(tǒng)的靈活性，成為電力系統(tǒng)平衡不可或缺的第四元素。
從電力系統(tǒng)改革發(fā)展的歷史進(jìn)程看，我國(guó)“十二五”時(shí)期解決了新能源并網(wǎng)送出問題，“十三五”初步解決了新能源消納問題，“十四五”將重點(diǎn)解決新能源的可靠替代問題。電力規(guī)劃設(shè)計(jì)總院高級(jí)顧問徐小東表示，在此背景下，我國(guó)亟須升級(jí)電力傳統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行體系。傳統(tǒng)調(diào)度無法適應(yīng)源網(wǎng)荷儲(chǔ)多項(xiàng)互動(dòng)的運(yùn)行需求，需要通過數(shù)字化技術(shù)提升調(diào)度的靈活性，以適應(yīng)充分電力市場(chǎng)環(huán)境下電力系統(tǒng)運(yùn)行方式的頻繁變化。
中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)常務(wù)副理事長(zhǎng)楊昆表示，新型電力系統(tǒng)是在傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，順應(yīng)碳達(dá)峰碳中和要求的系統(tǒng)高級(jí)形態(tài)，是以新能源發(fā)電為主體，以靈活性資源為支撐，具有交直混聯(lián)和微電網(wǎng)并存的電網(wǎng)形態(tài)，應(yīng)用先進(jìn)前沿技術(shù)，依托統(tǒng)一電力市場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)能源資源大范圍優(yōu)化配置的基礎(chǔ)平臺(tái)。新型電力系統(tǒng)具有綠色低碳、柔性靈活、互動(dòng)融合、智能高效、安全穩(wěn)定的顯著特征。因此，新型電力系統(tǒng)建設(shè)是一項(xiàng)長(zhǎng)期任務(wù)，要充分認(rèn)識(shí)構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的長(zhǎng)期性、差異性、靈活性和創(chuàng)新性依據(jù)各地資源稟賦，因地制宜構(gòu)建新型電力系統(tǒng)，大力提升新型電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力，保障新能源大規(guī)模開發(fā)和高效利用。
中國(guó)能源研究會(huì)理事長(zhǎng)史玉波表示，電力綠色低碳轉(zhuǎn)型大勢(shì)所趨，勢(shì)在必行。電力的綠色低碳轉(zhuǎn)型主線還應(yīng)該是發(fā)展，在發(fā)展中轉(zhuǎn)型，轉(zhuǎn)型中發(fā)展，并且在這個(gè)過程中要保持一個(gè)相對(duì)平衡的態(tài)勢(shì)。要加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新，目前我們已掌握的技術(shù)還不能完全支撐我國(guó)2060碳中和目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，亟須實(shí)現(xiàn)重大技術(shù)的突破，甚至是一些顛覆性技術(shù)的突破。他強(qiáng)調(diào)，當(dāng)前電力在我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)終端用能地位十分關(guān)鍵，保持電力充足供應(yīng)，涉及能源安全，涉及國(guó)計(jì)民生，必須牢牢把握住電力安全穩(wěn)定充足供應(yīng)的底線。
要探索建立跨省跨區(qū)輔助服務(wù)市場(chǎng)機(jī)制
會(huì)上，中國(guó)能源研究會(huì)和中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)分別發(fā)布了《構(gòu)建新型電力系統(tǒng)研究》報(bào)告和《新型電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力提升及政策研究》報(bào)告。
《構(gòu)建新型電力系統(tǒng)研究》指出，要合理把握能源轉(zhuǎn)型節(jié)奏，協(xié)同推進(jìn)能源系統(tǒng)電氣化和電力系統(tǒng)低碳化。新能源不能單邊冒進(jìn)，要與能源系統(tǒng)形態(tài)變革雙輪驅(qū)動(dòng)。未來構(gòu)建新型電力系統(tǒng)需要分“三步走”：2020-2030年努力推進(jìn)技術(shù)變革、體制機(jī)制創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)增量替代；2030-2040年初步形成以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，煤電逐漸退出主導(dǎo)地位，非化石能源發(fā)電逐漸成為主體能源；2040-2060年新型電力系統(tǒng)逐步成熟，新能源主體地位不斷加強(qiáng)，煤電加快退出。
《新型電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力提升及政策研究》指出，截至2020年底，全國(guó)靈活調(diào)節(jié)電源裝機(jī)占比18.5%；預(yù)計(jì)到2025年，抽水蓄能電站裝機(jī)需達(dá)到6200萬千瓦，新增火電靈活性改造2億千瓦，建設(shè)不少于3000萬千瓦的新型儲(chǔ)能，才能滿足系統(tǒng)調(diào)節(jié)需求。
目前我國(guó)輔助服務(wù)成本主要由發(fā)電企業(yè)分?jǐn)?，向用戶疏?dǎo)不暢.該研究建議，應(yīng)盡快明確虛擬電廠等輔助服務(wù)市場(chǎng)主體地位和準(zhǔn)入條件，設(shè)計(jì)合理的價(jià)格機(jī)制，探索建立跨省跨區(qū)輔助服務(wù)市場(chǎng)機(jī)制，推動(dòng)送受兩端輔助服務(wù)資源共享。此外，打破省間壁壘，可以充分發(fā)揮大電網(wǎng)互聯(lián)錯(cuò)峰效益，發(fā)揮省市間調(diào)節(jié)資源互補(bǔ)互濟(jì)優(yōu)勢(shì)。
