前言:
作為世界上最大的煤炭消費(fèi)和生產(chǎn)國(guó),煤炭已深植于中國(guó)的能源體系,綠電替換煤炭是一項(xiàng)艱巨而又長(zhǎng)期的任務(wù)。
作者 | 方文
圖片來源 | 網(wǎng) 絡(luò)
產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)與能源系統(tǒng)的關(guān)系
各行業(yè)生產(chǎn)由主要消耗化石能源變?yōu)槿媸褂每稍偕茉?由較低的能效水平變?yōu)楦叩哪苄?產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)與能源系統(tǒng)的關(guān)系也將由[保障供能型]變?yōu)閇互驅(qū)發(fā)展型]。
同時(shí),用能方式的轉(zhuǎn)變將推動(dòng)我國(guó)能源結(jié)構(gòu)根本性調(diào)整。
包括能源電力在內(nèi)的各行業(yè)跨越式、壓縮型的產(chǎn)業(yè)升級(jí),會(huì)經(jīng)由生產(chǎn)用能方式的根本性變化傳導(dǎo)到能源電力行業(yè)。
碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)推動(dòng)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展是[目標(biāo)]和[產(chǎn)出],經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展引導(dǎo)和推動(dòng)能源高質(zhì)量發(fā)展是[手段]和[成本]。
電力系統(tǒng)正面臨前所未有挑戰(zhàn)
①電力供需平衡難度劇增:近年,我國(guó)一直將調(diào)整電力供應(yīng)結(jié)構(gòu)作為電力系統(tǒng)優(yōu)化的工作重點(diǎn),逐步減少火力發(fā)電量的比例,并增加可再生能源裝機(jī),電力供需平衡悄然被重塑。
②電氣化場(chǎng)景加速:今天我國(guó)電能占終端能源消費(fèi)比重從2000年的不足12%提高到了2020年的27%左右,遠(yuǎn)超全球平均水平的19%。
③電氣化場(chǎng)景加速:對(duì)電力系統(tǒng)主要會(huì)有兩方面的影響,一是顯著增加對(duì)電力的需求;二是電氣化場(chǎng)景復(fù)雜之后對(duì)電網(wǎng)的調(diào)節(jié)能力可是一大考驗(yàn)。
④終端用戶需求的增長(zhǎng):我國(guó)經(jīng)濟(jì)還處在快速發(fā)展過程中,家庭中的電子設(shè)備產(chǎn)品快速增長(zhǎng);冬季高峰期取暖用電用氣需求不斷攀升,都加大了調(diào)峰保供的難度。
是實(shí)現(xiàn)[3060]目標(biāo)的必然選擇
現(xiàn)階段,新型電力系統(tǒng)的主要特征是實(shí)現(xiàn)新能源高比例接入,加快信息技術(shù)與能量供給的深度融合,電力傳輸更加高效且富有韌性。
依托新型電力系統(tǒng)建設(shè),整合各類型能源資源,到碳中和階段,新型電力系統(tǒng)將逐漸發(fā)展為更加柔性、更加開放、高度智能的能源互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。
新型電力系統(tǒng)是更加柔性和開放的能源互聯(lián)網(wǎng)。
新型電力系統(tǒng)豐富了原有的能源互聯(lián)網(wǎng)概念并將其擴(kuò)展為:既包括遠(yuǎn)距離、復(fù)雜龐大的能源傳輸系統(tǒng)。
未來局域智能微網(wǎng)將成為重要的供能形式,和跨區(qū)送電方式相互補(bǔ)充、相互支撐。
2020年,我國(guó)二氧化碳排放總量約110億噸,其中能源行業(yè)約占80%,電力行業(yè)碳排放占能源行業(yè)的比重超過40%。
從表面看,能源行業(yè)是我國(guó)實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的主戰(zhàn)場(chǎng),電力行業(yè)是實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的主力軍。
在一定程度上導(dǎo)致了不少地方政府將實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的責(zé)任主體鎖定在[能源電力]行業(yè)上,將發(fā)展重點(diǎn)聚焦于[超常規(guī)大規(guī)模發(fā)展新能源]上。
構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的三個(gè)階段
第一階段,推動(dòng)新能源發(fā)展成為電力裝機(jī)主體;
第二階段,推動(dòng)新能源發(fā)展成為電量、電力供應(yīng)主體,新能源不僅是電力供應(yīng)數(shù)量的主體,而且是能夠保障新型電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的功能主體與責(zé)任主體;
第三階段,推動(dòng)新能源發(fā)展為全社會(huì)的產(chǎn)用能主體,新能源利用與工業(yè)、建筑、交通等各行各業(yè)的產(chǎn)用能方式深度耦合,形成[新能源+][數(shù)字+][交易+]等產(chǎn)業(yè)能源融合的各種新形態(tài)。
新型電力系統(tǒng)將對(duì)不同領(lǐng)域的拉動(dòng)作用
①風(fēng)電和光伏將進(jìn)入倍增階段。到2030年新能源裝機(jī)可能會(huì)達(dá)到16-18億千瓦,風(fēng)電和光伏的爆發(fā)式增長(zhǎng)已經(jīng)是確定性事件。
②儲(chǔ)能將實(shí)現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)。中國(guó)新型儲(chǔ)能在2030年之后會(huì)迎來快速增長(zhǎng),2060年裝機(jī)規(guī)模將達(dá)4．2億千瓦(420GW)左右。
③能源數(shù)字化迎來黃金發(fā)展期。未來需要利用數(shù)字化手段,打通源網(wǎng)荷儲(chǔ)各個(gè)環(huán)節(jié),進(jìn)而幫助可再生能源的高比例接入和使用,來實(shí)現(xiàn)清潔、低碳的目的。
新型電力系統(tǒng)需考慮成本有因素
研究表明,2026年前后,中國(guó)的光伏、陸上風(fēng)電的平準(zhǔn)化度電成本將低于煤電成本。
但是,新能源接入電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)時(shí)的成本并不是終端用戶電能成本。
實(shí)踐表明,新能源電量滲透率超過15%后,系統(tǒng)成本將明顯上升。
同時(shí),未來的發(fā)展必須同步考慮煤電逐步退出與現(xiàn)有煤電機(jī)組利用小時(shí)大幅下降等能源轉(zhuǎn)型成本。
各行各業(yè)從高碳技術(shù)路線切換到低碳、零碳技術(shù)路線,需要投入大量的技術(shù)創(chuàng)新成本與用能方式轉(zhuǎn)換成本。
通過[電為載體]實(shí)現(xiàn)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整
碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)將推動(dòng)我國(guó)各產(chǎn)業(yè)的核心技術(shù)路線從[高碳排放]轉(zhuǎn)換到[低碳、零碳]排放。
通過[電為載體]實(shí)現(xiàn)以下核心轉(zhuǎn)變:
①實(shí)現(xiàn)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的根本性轉(zhuǎn)變;
②實(shí)現(xiàn)綜合能效水平的持續(xù)大幅提升;
③產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)與能源系統(tǒng)的關(guān)系轉(zhuǎn)型。
建設(shè)多元化儲(chǔ)能系統(tǒng)以滿足電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)需求
新型電力系統(tǒng)中儲(chǔ)能系統(tǒng)需要及時(shí)平衡新型電力系統(tǒng)的功率波動(dòng),同時(shí)配合電網(wǎng)調(diào)節(jié)策略,實(shí)現(xiàn)新型電力系統(tǒng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
要實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的,要求儲(chǔ)能系統(tǒng)具備以下三大功能。
①大容量:儲(chǔ)能系統(tǒng)功率支援能力必須能夠覆蓋系統(tǒng)中新能源發(fā)電功率波動(dòng)最大差額,因此必須具備較大容量;
②快速響應(yīng):儲(chǔ)能系統(tǒng)一般進(jìn)行后發(fā)式功率支援,必須具備快速響應(yīng)能力;
③多層次功率支援能力:新型電力系統(tǒng)中功率不平衡問題來源和特性極具多樣性,儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)各種類型的功率不平衡現(xiàn)象均要具備強(qiáng)大的多層次支援能力。
單一技術(shù)結(jié)構(gòu)和控制策略的儲(chǔ)能系統(tǒng)難以滿足上述要求,因此必須建設(shè)智能的多元化儲(chǔ)能系統(tǒng)。
結(jié)尾:
過去十余年,中國(guó)風(fēng)電、光伏發(fā)電容量大幅增長(zhǎng),毫無疑問該大勢(shì)已定。
越發(fā)能看到發(fā)展新型電力系統(tǒng)的緊迫性與重要性,可能這才是真正被我們忽略掉的大棋。
部分資料參考:全國(guó)能源信息平臺(tái):《新型電力系統(tǒng)構(gòu)建需要全新的底層邏輯》,能見Eknower:《中央首次提出構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng) 意味著什么?》,浙電e家:《新型電力系統(tǒng)建設(shè)下 海量新能源消納如何破局?》,錦緞:《電力系統(tǒng)正面臨前所未有挑戰(zhàn),發(fā)展新型電力系統(tǒng)為何成為必由之路?》,魚眼看電改:《新型電力系統(tǒng)思考:三個(gè)總體特征》
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