新型電力系統(tǒng)已在官方文件中提出近兩年了，但圍繞到底何謂新型電力系統(tǒng)，新型電力系統(tǒng)要怎么建設(shè)等問題，卻一直是模糊不清的，更有人簡單地將新型電力系統(tǒng)和“去煤電化”畫等號。如今，隨著國家能源局的進(jìn)一步明確，新型電力系統(tǒng)“路線圖”終于來了!
1月6日，國家能源局發(fā)布《新型電力系統(tǒng)發(fā)展藍(lán)皮書(征求意見稿)》(下稱《藍(lán)皮書》)，公開征求意見。
《藍(lán)皮書》以2030年、2045年、2060年為重要時間節(jié)點，制定了新型電力系統(tǒng)“三步走”發(fā)展路徑。第一階段：當(dāng)前至2030年為加速轉(zhuǎn)型期，第二階段：2030年至2045年為總體形成期，第三階段：2045年至2060年為鞏固完善期。
具有廓清迷霧效果的是，就電源、電網(wǎng)、儲能在“三步走”中要完成什么樣的階段性任務(wù)，《藍(lán)皮書》分別給出了總括性質(zhì)的落地方案。
電源側(cè)：煤電仍是“壓艙石”
近兩年來，外界對新型電力系統(tǒng)的管中窺豹，主要集中在“以新能源為主體”上面，認(rèn)為新型電力系統(tǒng)就是“去煤”和上馬新能源。但是《藍(lán)皮書》明確，至少在2030年前的第一階段，“煤電仍是電力安全保障的‘壓艙石’”。
具體來看發(fā)電側(cè)的“三步走”，第一階段先讓新能源成為發(fā)電量的增量主體，第二階段是新能源成為發(fā)電裝機(jī)的主體，第三階段讓新能源成為發(fā)電量結(jié)構(gòu)中的主體電源。
讓新能源成為發(fā)電量的增量主體，既意味著新能源的裝機(jī)量快速上升，同時也需要發(fā)揮煤電在電力保障中的“壓艙石”作用，防止新能源的波動性對電力保供帶來沖擊。
以2022年為例，新能源裝機(jī)取得了爆發(fā)式增長。截至2022年11月底，我國風(fēng)電裝機(jī)達(dá)到3.6億千瓦、光伏裝機(jī)達(dá)到3.7億千瓦，據(jù)國家能源局預(yù)計，2022年全年風(fēng)光裝機(jī)量或?qū)⑦_(dá)到1.2億千瓦，以此計算，同比增速或?qū)⑦_(dá)到20%。
同時，2022年我國的煤電建設(shè)計劃也在大幅增長。北京大學(xué)能源研究院發(fā)布的《中國典型五省煤電發(fā)展現(xiàn)狀與轉(zhuǎn)型優(yōu)化潛力研究》顯示，2022年前11個月，中國新核準(zhǔn)的煤電裝機(jī)容量已超過6500萬千瓦，達(dá)到2021全年的核準(zhǔn)量2136萬千瓦的三倍之多。
當(dāng)然，從現(xiàn)在到2030年實現(xiàn)碳達(dá)峰這一段時間，煤電不可能一直保持2022年的增長勢頭，而新能源裝機(jī)卻要每年增長1億千瓦甚至更多。隨著新能源裝機(jī)的持續(xù)放量增長，到2030年，新能源裝機(jī)將超過火電，成為發(fā)電裝機(jī)主體。進(jìn)入第二階段，新能源裝機(jī)仍將持續(xù)大幅增長，以鞏固和擴(kuò)大其裝機(jī)主體地位。
發(fā)電側(cè)的“三步走”的最后一個階段，是新能源電量占比超過火電。而目前，新能源從發(fā)電量來看還難當(dāng)大任。全國新能源消納監(jiān)測預(yù)警中心數(shù)據(jù)顯示，2022年前三季度，全國風(fēng)電、光伏發(fā)電量達(dá)到8727億千瓦時，同比增長21.5%;占全部發(fā)電量比重約14%。到2030年，《藍(lán)皮書》提出的目標(biāo)是新能源發(fā)電量占比超過20%。2045年至2060年，新能源若欲成為發(fā)電量主體，則須占比過半。
而據(jù)測算，煤電的年利用小時數(shù)為4500小時左右，風(fēng)電光電的年均利用小時數(shù)平均在1500小時左右。這也意味著如果利用小時數(shù)大致保持不變的話，若要新能源電量超過煤電電量，新能源裝機(jī)要達(dá)到煤電裝機(jī)的三倍以上。這意味著，新型電力系統(tǒng)的建設(shè)過程就是新能源的持續(xù)增長過程。
當(dāng)然，新能源增長除了要平衡好煤電，還有一個接網(wǎng)消納問題，新型電力系統(tǒng)要想消納那么大規(guī)模的新能源電力，電網(wǎng)建設(shè)是必要條件。
電網(wǎng)側(cè)：應(yīng)對高比例新能源帶來的挑戰(zhàn)
隨著風(fēng)光大基地項目密集上馬、竣工，新能源接網(wǎng)消納矛盾日益突出，電網(wǎng)側(cè)的建設(shè)成為“解套”關(guān)鍵。相應(yīng)地，《藍(lán)皮書》也在電網(wǎng)側(cè)提出了“三步走”的分階段目標(biāo)。
當(dāng)前至2030年，以“西電東送”為代表的大電網(wǎng)形態(tài)還將進(jìn)一步擴(kuò)大，分布式智能電網(wǎng)進(jìn)入發(fā)展起步期;2030年至2045年，大電網(wǎng)、分布式智能電網(wǎng)等形態(tài)融合發(fā)展;到2060年，電力與能源輸送將深度耦合協(xié)同。
擴(kuò)大以“西電東送”為代表的大電網(wǎng)，其中的主力就是特高壓通道的建設(shè)。
截至2021年底，我國共有33條特高壓線路投入使用，不過在大幅提升的可再生能源裝機(jī)面前依然顯得拙荊見肘。由于特高壓外送通道建設(shè)周期相對較長，需要一定程度的超前建設(shè)，因此，“十四五”期間，國家電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)特高壓工程“24交14直”，涉及線路3萬余公里，總投資約3800億元，較“十三五”特高壓投資2800億元大幅增長35.7%。
然而，光有特高壓還不夠，電網(wǎng)公司當(dāng)前輸電網(wǎng)仍需要投資改造。因而，《藍(lán)皮書》提出“大電網(wǎng)、分布式智能電網(wǎng)等形態(tài)融合發(fā)展”。
此前，市場逐步形成的一種趨勢性判斷是，除了特高壓，新一輪能源革命的主要載體，更重要的是省級、小區(qū)域等中型電網(wǎng)以及末端配電網(wǎng)。
作出這種判斷的原因，是遠(yuǎn)距離骨干輸電網(wǎng)將會是區(qū)域或省級電網(wǎng)調(diào)劑余缺的手段，難以獨(dú)自扛起保供大梁;“源網(wǎng)荷儲”的電能新生態(tài)鏈與中型電網(wǎng)將真正重構(gòu)電力系統(tǒng)，特別是以配電網(wǎng)內(nèi)電力交易頻次大規(guī)模增加，更加靈活地發(fā)現(xiàn)價格、更高效地匹配供需，保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定，如此才能應(yīng)對未來可能更大范圍、更深程度的缺電考驗。
對于新型電力系統(tǒng)的電網(wǎng)側(cè)，西南電力設(shè)計院原副總工程師吳安平勾勒出這樣一幅圖景：分布式小型網(wǎng)絡(luò)與大電網(wǎng)并存，儲能系統(tǒng)遍及電網(wǎng)各環(huán)節(jié);輸電網(wǎng)處于中心樞紐地位，像一個“大蓄水池”，配電網(wǎng)在四周，像無數(shù)“小蓄水池”;輸電網(wǎng)隨時吸收或補(bǔ)充配電網(wǎng)的盈余或缺額，為配電網(wǎng)提供可靠供電保障，配電網(wǎng)為用戶提供服務(wù)的同時，積極實施需求響應(yīng);輸配電網(wǎng)間形成雙向互助、協(xié)同共生關(guān)系，同時大電網(wǎng)具備柔性化和數(shù)字化的特征，以支持波動性的可再生能源得以很好利用。
儲能側(cè)：新型電力系統(tǒng)的“必答題”
當(dāng)然，在發(fā)電和電網(wǎng)側(cè)的進(jìn)步之外，新型電力系統(tǒng)也需要儲能支撐。新能源的良好發(fā)展需要靈活性資源的支撐和保障，靈活性資源中，儲能是構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和重要推手。
《藍(lán)皮書》認(rèn)為，電力系統(tǒng)形態(tài)將由“源網(wǎng)荷”三要素向“源網(wǎng)荷儲”四要素轉(zhuǎn)變，以解決新能源發(fā)電隨機(jī)性、波動性、季節(jié)不均衡性帶來的系統(tǒng)平衡問題。
“源網(wǎng)荷儲”并不是一個新概念，曾屢次出現(xiàn)在各個有關(guān)部門的公開文件中。但是在此次發(fā)布的《藍(lán)皮書》中，儲能首次以新型電力系統(tǒng)的“四要素”面目出現(xiàn)。這意味著，在新型電力系統(tǒng)建設(shè)中，儲能未來將從“選答題”升格為“必答題”。
以三峽集團(tuán)新近開工的庫布齊沙漠鄂爾多斯中北部新能源基地項目為例，華夏能源網(wǎng)(公眾號hxny3060)注意到，儲能項目已經(jīng)成為了標(biāo)配。該項目總投資超800億元，總裝機(jī)規(guī)模1600萬千瓦，包括光伏800萬千瓦、風(fēng)電400萬千瓦，配套改擴(kuò)建煤電裝機(jī)400萬千瓦，并配置儲能約400萬-600萬千瓦時。
對于新型電力系統(tǒng)中的儲能側(cè)發(fā)展，《藍(lán)皮書》同樣提出了“三步走”的目標(biāo)。第一階段，主要推動儲能多應(yīng)用場景多技術(shù)路線規(guī)?；l(fā)展，滿足系統(tǒng)日內(nèi)平衡調(diào)節(jié)需求;第二階段，長時儲能如機(jī)械儲能、熱儲能、氫能等為代表的10小時以上的儲能技術(shù)攻關(guān)取得突破;第三階段，覆蓋全周期的多類型儲能協(xié)同運(yùn)行，電力系統(tǒng)實現(xiàn)動態(tài)平衡。
相比新能源和特高壓技術(shù)，儲能技術(shù)目前仍有不少待攻克的難題。簡而言之，新型電力系統(tǒng)儲能“三步走”目標(biāo)，就是通過多技術(shù)突破實現(xiàn)從短時儲能到長時儲能的邁進(jìn)。
在中國已投運(yùn)電力儲能項目中，抽水蓄能占比近九成，抽水蓄能一般能實現(xiàn)四至八小時的長周期充放電。但是，抽水儲能需要一定的地理條件，并不是所有區(qū)域都有大規(guī)模建設(shè)的條件。
而被視為儲能未來主要增長點的電化學(xué)儲能，目前僅能實現(xiàn)一到兩個小時的短時儲能，雖然發(fā)展很快，但是占比還相當(dāng)?shù)?，同時在經(jīng)濟(jì)性和安全性上的一系列難題目前尚未解決。氫儲能方面，平時有多余的電用做電解氫，缺電時再用儲藏的氫發(fā)電并傳輸，也是儲能的一種辦法。
但是，在目前整個電量供應(yīng)中，這些儲能技術(shù)所能提供的電量仍舊相當(dāng)小，需要通過持續(xù)的技術(shù)研發(fā)降本增效，并為儲能設(shè)計出有效的商業(yè)模式，才能真正發(fā)揮儲能應(yīng)有的作用。
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