解好新能源可靠替代“多元方程”
構(gòu)建新型電力系統(tǒng)是推動“雙碳”目標落實的重要舉措，也是當前電力行業(yè)的重點工作。推動新能源可靠替代，確保主體電源地位充分發(fā)揮，是構(gòu)建適應(yīng)新能源占比逐步提高的新型電力系統(tǒng)的關(guān)鍵任務(wù)。加速實施新能源可靠替代過去10年，新能源實現(xiàn)了跨越式發(fā)展，裝機規(guī)模由0.3億千瓦提升至6.4億千瓦，為全社會清潔低碳發(fā)展奠定了堅實基礎(chǔ)。隨著新能源在電力系統(tǒng)中
加速實施新能源可靠替代
過去10年，新能源實現(xiàn)了跨越式發(fā)展，裝機規(guī)模由0.3億千瓦提升至6.4億千瓦，為全社會清潔低碳發(fā)展奠定了堅實基礎(chǔ)。隨著新能源在電力系統(tǒng)中滲透率不斷提升，其發(fā)展的關(guān)切點也在隨之變化�！笆濉笔切履茉雌鸩狡冢b機規(guī)模每年增長2000萬~3000萬千瓦，滲透率約4%，主要關(guān)注點是規(guī)�；⒕W(wǎng)問題�！笆濉敝两瘢切履茉创笠�(guī)模發(fā)展時期，裝機規(guī)模每年增長約7000萬~8000萬千瓦，滲透率達到了12%，給電力系統(tǒng)日內(nèi)平衡調(diào)節(jié)帶來巨大挑戰(zhàn)�！半p碳”目標的提出和新型電力系統(tǒng)的建設(shè)，將推動新能源成為電力和電量主體電源，由此給電力系統(tǒng)帶來的也不只是日內(nèi)平衡調(diào)節(jié)困難，還有實時平衡機理面臨挑戰(zhàn)、連續(xù)多日出力不足影響電力供應(yīng)、系統(tǒng)季節(jié)性電量調(diào)節(jié)困難等諸多問題，發(fā)展的關(guān)切點也由系統(tǒng)消納向支撐其主體地位的可靠替代轉(zhuǎn)變。
確�！半p碳”目標如期實現(xiàn)迫切需要新能源對化石能源消費可靠替代。目前，新能源每年新增的發(fā)電量不足全國每年用電增量的一半。為此，新型電力系統(tǒng)建設(shè)的首要任務(wù)就是推動新能源充分滿足全國用電需求的剛性增長，同時加速替代存量化石電力消費。按此測算，未來10年，全國每年需要新增1億千瓦以上的新能源裝機，新能源發(fā)展的重心需由開發(fā)建設(shè)轉(zhuǎn)向可靠替代，以滿足電力供需要求。值得注意的是，新能源進入無補貼平價上網(wǎng)階段后，雖然項目競爭依然激烈，但企業(yè)在看不到明確利用場景和收益前景的情況下，紛紛放緩了開工投產(chǎn)進度，“批多建少”的現(xiàn)象在多地都有顯現(xiàn)。到2030年新能源滲透率將達到20%以上，單靠挖掘電力系統(tǒng)電源和電網(wǎng)調(diào)節(jié)潛力無法保障新能源消納利用。為此，在新型電力系統(tǒng)建設(shè)中，通過提升系統(tǒng)靈活性為新能源可靠替代創(chuàng)造條件的同時，還需要跳出電力系統(tǒng)固有范疇，推動電力與產(chǎn)業(yè)布局深度融合，豐富拓展新能源的應(yīng)用場景，為普及利用和可靠替代創(chuàng)造土壤。
推動新能源與用能產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展
“十三五”期間，全國電能替代電量合計超過8000億千瓦時，隨著工業(yè)、建筑、交通等行業(yè)電能替代的加速推進，預(yù)計“十四五”期間電能替代潛力約1萬億千瓦時。經(jīng)研究，電能在終端能源消費比重每提升1個百分點，可以多利用2億千瓦新能源裝機，減少二氧化碳排放1.5億~2億噸。
圍繞產(chǎn)業(yè)布局合理配建新能源，推廣“源網(wǎng)荷儲”一體化開發(fā)模式。“源網(wǎng)荷儲”一體化以產(chǎn)業(yè)用能為中心，強調(diào)用戶側(cè)與電源、電網(wǎng)、儲能的高度整合和集約利用，有利于激發(fā)大用戶主動建設(shè)利用新能源的熱情，有利于催生新能源多元化發(fā)展的新模式新業(yè)態(tài)。高載能產(chǎn)業(yè)用能規(guī)模大、負荷相對平穩(wěn)，部分配建燃煤自備電廠，開展新能源直供等園區(qū)用能綠電替代，有利于促進新能源規(guī)�；茫哂酗@著的節(jié)能降碳效益。算力樞紐、數(shù)據(jù)中心、5G通信基站、電動汽車充電網(wǎng)絡(luò)等新基建產(chǎn)業(yè)，靈活用電潛力大，少量配置儲能就可以實現(xiàn)新能源電力的自主調(diào)峰和高效利用。海島、延邊農(nóng)牧區(qū)、偏遠山區(qū)用電負荷規(guī)模不大，用電可靠性要求相對較低，適宜建設(shè)以新能源為主的分布式微電網(wǎng)，發(fā)揮分布式系統(tǒng)貼近終端用戶的靈活布局優(yōu)勢，保障當?shù)赜秒娦枨蟆?
依托沙漠、戈壁、荒漠大型風(fēng)光基地引領(lǐng)特色產(chǎn)業(yè)布局。西部、北部地區(qū)新能源資源富集，基地化、集約化開發(fā)優(yōu)勢明顯。因此，應(yīng)牢牢抓住沙漠、戈壁、荒漠大型風(fēng)光基地開發(fā)建設(shè)的有利契機，改變以往單純外送電的發(fā)展模式，最大程度就地就近利用新能源，爭取實現(xiàn)就近就地利用規(guī)模占總開發(fā)規(guī)模的三分之一以上。同時，以新能源為重要抓手，加速新興產(chǎn)業(yè)布局，吸引傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移，引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)迭代升級。在大型新能源基地周邊布局清 潔能源、儲能、氫能、大數(shù)據(jù)等裝備制造產(chǎn)業(yè)，補強產(chǎn)業(yè)鏈短板，形成全產(chǎn)業(yè)鏈配套的市場供給能力，合理安排新能源開發(fā)時序，做到與產(chǎn)業(yè)發(fā)展相協(xié)同。
構(gòu)建“源網(wǎng)荷儲”協(xié)同消納體系
支撐新能源的可靠替代仍然需要提升電力系統(tǒng)自身靈活調(diào)節(jié)能力，隨著新能源滲透率逐步提高，需要統(tǒng)籌源網(wǎng)荷儲各側(cè)資源，多維度提升系統(tǒng)靈活調(diào)節(jié)能力。
優(yōu)先開展火電靈活性改造。綜合比較各類提升靈活性措施的成本和效益，火電靈活性改造仍是最具經(jīng)濟性的方案。因此，應(yīng)繼續(xù)大力推動火電靈活性提升，但需要關(guān)注2個方面：一是火電低負荷運行會顯著增加煤耗，不利于碳減排，需同步開展低負荷提效改造，并積極探索兼顧靈活性與節(jié)能減碳的優(yōu)化調(diào)度運行方式。二是合理選擇煤電機組類型，大容量超（超）臨界機組長期深度調(diào)峰運行不利于其經(jīng)濟性、高效性發(fā)揮，其可以改造的最低負荷率也不如亞臨界機組，為此在機組選擇中不能一味追求“大容量、高參數(shù)”。
推動高比例新能源跨省跨區(qū)外送。在新型電力系統(tǒng)中大電網(wǎng)仍是核心樞紐，西電東送規(guī)模仍將擴大。需要進一步提升跨省區(qū)通道新能源電量占比，在全國范圍內(nèi)靈活優(yōu)化配置資源。對于存量輸電通道積極提升配套新能源規(guī)模，爭取將新能源電量輸送比例提升至40%左右。對于規(guī)劃新建的輸電通道，推廣多能互補模式，實現(xiàn)新能源電量占比達到50%以上，并探索極高比例甚至純新能源外送模式。
以系統(tǒng)需求規(guī)劃布局儲能電站。儲能是電力系統(tǒng)重要的靈活調(diào)節(jié)資源，未來新型電力系統(tǒng)中儲能需求規(guī)模預(yù)計在10億千瓦以上。從技術(shù)成熟度和經(jīng)濟性考慮，應(yīng)積極發(fā)展抽水蓄能，但抽蓄與電化學(xué)儲能等新型儲能相比，運行不夠靈活且效率偏低，不適宜作為新能源配套電源頻繁調(diào)節(jié)。抽蓄具備規(guī)�；瘧�(yīng)用的容量優(yōu)勢，且具備為系統(tǒng)提供轉(zhuǎn)動慣量及短路容量支撐的優(yōu)勢，應(yīng)更多發(fā)揮其對電力系統(tǒng)全局的容量效益和支撐調(diào)節(jié)功能。同時，未來10年也是新型儲能發(fā)展的窗口期和機遇期，需要加快不同技術(shù)路線試點示范，充分研究運行機理，大力開發(fā)建設(shè)新型儲能電站。
發(fā)展容量支撐型新能源電站
不能簡單依靠配建儲能實現(xiàn)新能源可靠替代。全國已有多地明確要求新能源項目配建一定比例儲能設(shè)施，但是經(jīng)研究，此類做法暫不能實現(xiàn)新能源可靠替代。一是新能源與配建的儲能缺乏有效整合、聯(lián)合運行的平臺與機制，目前只能分別調(diào)用，儲能多用于短時頂峰供電或?qū)φ緝?nèi)新能源出力平抑，而新能源只有通過與儲能聯(lián)合優(yōu)化運行，改善出力特性，增加可以參與全時段電力平衡的容量，才能真正起到可靠替代作用。二是電源側(cè)儲能的調(diào)度運行機制尚不明確，市場交易結(jié)算機制缺失，在調(diào)度權(quán)責(zé)界線、安全責(zé)任劃分等方面存在諸多問題，電源側(cè)儲能設(shè)施“曬太陽”現(xiàn)象在部分地區(qū)已有顯現(xiàn)。
發(fā)展容量支撐型新能源電站需要技術(shù)集成創(chuàng)新。從當前相關(guān)技術(shù)發(fā)展情況來看，可通過集成應(yīng)用新能源高效發(fā)電、長時間尺度新能源資源評估和功率預(yù)測、智慧集控、儲能等技術(shù)措施，打造具備可靠發(fā)電、靈活調(diào)節(jié)的容量型新能源電站。通過長時間尺度功率預(yù)測技術(shù)和智慧集控技術(shù)，優(yōu)化儲能充放電策略，實現(xiàn)新能源與儲能的協(xié)調(diào)運行，提升新能源可信出力水平，提升參與電力平衡的容量。初期將可信出力水平由當前5%~10%提升到20%~30%，后期進一步提升至50%以上，減少化石電源裝機需求，實現(xiàn)可靠替代。
確�！半p碳”目標如期實現(xiàn)迫切需要新能源對化石能源消費可靠替代。目前，新能源每年新增的發(fā)電量不足全國每年用電增量的一半。為此，新型電力系統(tǒng)建設(shè)的首要任務(wù)就是推動新能源充分滿足全國用電需求的剛性增長，同時加速替代存量化石電力消費。按此測算，未來10年，全國每年需要新增1億千瓦以上的新能源裝機，新能源發(fā)展的重心需由開發(fā)建設(shè)轉(zhuǎn)向可靠替代，以滿足電力供需要求。值得注意的是，新能源進入無補貼平價上網(wǎng)階段后，雖然項目競爭依然激烈，但企業(yè)在看不到明確利用場景和收益前景的情況下，紛紛放緩了開工投產(chǎn)進度，“批多建少”的現(xiàn)象在多地都有顯現(xiàn)。到2030年新能源滲透率將達到20%以上，單靠挖掘電力系統(tǒng)電源和電網(wǎng)調(diào)節(jié)潛力無法保障新能源消納利用。為此，在新型電力系統(tǒng)建設(shè)中，通過提升系統(tǒng)靈活性為新能源可靠替代創(chuàng)造條件的同時，還需要跳出電力系統(tǒng)固有范疇，推動電力與產(chǎn)業(yè)布局深度融合，豐富拓展新能源的應(yīng)用場景，為普及利用和可靠替代創(chuàng)造土壤。
推動新能源與用能產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展
“十三五”期間，全國電能替代電量合計超過8000億千瓦時，隨著工業(yè)、建筑、交通等行業(yè)電能替代的加速推進，預(yù)計“十四五”期間電能替代潛力約1萬億千瓦時。經(jīng)研究，電能在終端能源消費比重每提升1個百分點，可以多利用2億千瓦新能源裝機，減少二氧化碳排放1.5億~2億噸。
圍繞產(chǎn)業(yè)布局合理配建新能源，推廣“源網(wǎng)荷儲”一體化開發(fā)模式。“源網(wǎng)荷儲”一體化以產(chǎn)業(yè)用能為中心，強調(diào)用戶側(cè)與電源、電網(wǎng)、儲能的高度整合和集約利用，有利于激發(fā)大用戶主動建設(shè)利用新能源的熱情，有利于催生新能源多元化發(fā)展的新模式新業(yè)態(tài)。高載能產(chǎn)業(yè)用能規(guī)模大、負荷相對平穩(wěn)，部分配建燃煤自備電廠，開展新能源直供等園區(qū)用能綠電替代，有利于促進新能源規(guī)�；茫哂酗@著的節(jié)能降碳效益。算力樞紐、數(shù)據(jù)中心、5G通信基站、電動汽車充電網(wǎng)絡(luò)等新基建產(chǎn)業(yè)，靈活用電潛力大，少量配置儲能就可以實現(xiàn)新能源電力的自主調(diào)峰和高效利用。海島、延邊農(nóng)牧區(qū)、偏遠山區(qū)用電負荷規(guī)模不大，用電可靠性要求相對較低，適宜建設(shè)以新能源為主的分布式微電網(wǎng)，發(fā)揮分布式系統(tǒng)貼近終端用戶的靈活布局優(yōu)勢，保障當?shù)赜秒娦枨蟆?
依托沙漠、戈壁、荒漠大型風(fēng)光基地引領(lǐng)特色產(chǎn)業(yè)布局。西部、北部地區(qū)新能源資源富集，基地化、集約化開發(fā)優(yōu)勢明顯。因此，應(yīng)牢牢抓住沙漠、戈壁、荒漠大型風(fēng)光基地開發(fā)建設(shè)的有利契機，改變以往單純外送電的發(fā)展模式，最大程度就地就近利用新能源，爭取實現(xiàn)就近就地利用規(guī)模占總開發(fā)規(guī)模的三分之一以上。同時，以新能源為重要抓手，加速新興產(chǎn)業(yè)布局，吸引傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移，引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)迭代升級。在大型新能源基地周邊布局清 潔能源、儲能、氫能、大數(shù)據(jù)等裝備制造產(chǎn)業(yè)，補強產(chǎn)業(yè)鏈短板，形成全產(chǎn)業(yè)鏈配套的市場供給能力，合理安排新能源開發(fā)時序，做到與產(chǎn)業(yè)發(fā)展相協(xié)同。
構(gòu)建“源網(wǎng)荷儲”協(xié)同消納體系
支撐新能源的可靠替代仍然需要提升電力系統(tǒng)自身靈活調(diào)節(jié)能力，隨著新能源滲透率逐步提高，需要統(tǒng)籌源網(wǎng)荷儲各側(cè)資源，多維度提升系統(tǒng)靈活調(diào)節(jié)能力。
優(yōu)先開展火電靈活性改造。綜合比較各類提升靈活性措施的成本和效益，火電靈活性改造仍是最具經(jīng)濟性的方案。因此，應(yīng)繼續(xù)大力推動火電靈活性提升，但需要關(guān)注2個方面：一是火電低負荷運行會顯著增加煤耗，不利于碳減排，需同步開展低負荷提效改造，并積極探索兼顧靈活性與節(jié)能減碳的優(yōu)化調(diào)度運行方式。二是合理選擇煤電機組類型，大容量超（超）臨界機組長期深度調(diào)峰運行不利于其經(jīng)濟性、高效性發(fā)揮，其可以改造的最低負荷率也不如亞臨界機組，為此在機組選擇中不能一味追求“大容量、高參數(shù)”。
推動高比例新能源跨省跨區(qū)外送。在新型電力系統(tǒng)中大電網(wǎng)仍是核心樞紐，西電東送規(guī)模仍將擴大。需要進一步提升跨省區(qū)通道新能源電量占比，在全國范圍內(nèi)靈活優(yōu)化配置資源。對于存量輸電通道積極提升配套新能源規(guī)模，爭取將新能源電量輸送比例提升至40%左右。對于規(guī)劃新建的輸電通道，推廣多能互補模式，實現(xiàn)新能源電量占比達到50%以上，并探索極高比例甚至純新能源外送模式。
以系統(tǒng)需求規(guī)劃布局儲能電站。儲能是電力系統(tǒng)重要的靈活調(diào)節(jié)資源，未來新型電力系統(tǒng)中儲能需求規(guī)模預(yù)計在10億千瓦以上。從技術(shù)成熟度和經(jīng)濟性考慮，應(yīng)積極發(fā)展抽水蓄能，但抽蓄與電化學(xué)儲能等新型儲能相比，運行不夠靈活且效率偏低，不適宜作為新能源配套電源頻繁調(diào)節(jié)。抽蓄具備規(guī)�；瘧�(yīng)用的容量優(yōu)勢，且具備為系統(tǒng)提供轉(zhuǎn)動慣量及短路容量支撐的優(yōu)勢，應(yīng)更多發(fā)揮其對電力系統(tǒng)全局的容量效益和支撐調(diào)節(jié)功能。同時，未來10年也是新型儲能發(fā)展的窗口期和機遇期，需要加快不同技術(shù)路線試點示范，充分研究運行機理，大力開發(fā)建設(shè)新型儲能電站。
發(fā)展容量支撐型新能源電站
不能簡單依靠配建儲能實現(xiàn)新能源可靠替代。全國已有多地明確要求新能源項目配建一定比例儲能設(shè)施，但是經(jīng)研究，此類做法暫不能實現(xiàn)新能源可靠替代。一是新能源與配建的儲能缺乏有效整合、聯(lián)合運行的平臺與機制，目前只能分別調(diào)用，儲能多用于短時頂峰供電或?qū)φ緝?nèi)新能源出力平抑，而新能源只有通過與儲能聯(lián)合優(yōu)化運行，改善出力特性，增加可以參與全時段電力平衡的容量，才能真正起到可靠替代作用。二是電源側(cè)儲能的調(diào)度運行機制尚不明確，市場交易結(jié)算機制缺失，在調(diào)度權(quán)責(zé)界線、安全責(zé)任劃分等方面存在諸多問題，電源側(cè)儲能設(shè)施“曬太陽”現(xiàn)象在部分地區(qū)已有顯現(xiàn)。
發(fā)展容量支撐型新能源電站需要技術(shù)集成創(chuàng)新。從當前相關(guān)技術(shù)發(fā)展情況來看，可通過集成應(yīng)用新能源高效發(fā)電、長時間尺度新能源資源評估和功率預(yù)測、智慧集控、儲能等技術(shù)措施，打造具備可靠發(fā)電、靈活調(diào)節(jié)的容量型新能源電站。通過長時間尺度功率預(yù)測技術(shù)和智慧集控技術(shù)，優(yōu)化儲能充放電策略，實現(xiàn)新能源與儲能的協(xié)調(diào)運行，提升新能源可信出力水平，提升參與電力平衡的容量。初期將可信出力水平由當前5%~10%提升到20%~30%，后期進一步提升至50%以上，減少化石電源裝機需求，實現(xiàn)可靠替代。
（電力規(guī)劃設(shè)計總院電力發(fā)展研究院劉思遠、蔡�。�
作者：劉思遠、蔡琛 來源：中國電力報 責(zé)任編輯：jianping
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