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  • 新型電力系統構建頂層設計文件來了!明確“三步走”發展路徑

    我國新型電力系統建設進入全面啟動和加速推進的重要階段。新型電力系統是以高比例新能源供給消納體系建設為主要任務,確保能源電力安全,滿足我國經濟社會高質量發展的電力需

    新型電力系統構建頂層設計文件來了!明確“三步走”發展路徑

    近年來,世界多個國家和地區出現了能源電力短缺的局面,能源危機帶來的挑戰,促使世界各國正在重新調整能源發展戰略,積極促進能源供給來源地的多樣化,提高能源戰略儲備能力,推動能源獨立安全發展。

    世界主要發達經濟體能源電力轉型鏡鑒中顯示,歐盟、美國、日本等發達經濟體率先啟動能源電力轉型,各國新能源發電量近年來呈快速增長趨勢。從2010年至2020年,歐洲地區新能源發電量占比由7.7%激增至23.8%,達9210億千瓦時;美國新能源發電量占比由4.0%增長至12.4%,達4977億千瓦時;日本新能源發電量占比由2.6%增長至12.5%,達1256億千瓦時。

    各國結合自身資源稟賦、能源戰略、技術水平、政策導向,制定了不同的能源電力轉型戰略與過渡路徑。

    從能源轉型戰略來看,歐盟注重碳減排,同時關注能源安全。美國注重能源獨立,加速能源技術商業化發展。日本注重電力穩定供應,積極整合可再生能源與氫能。

    為適應新能源在系統中電量占比持續提升,國際主要發達國家立足于其國情和發展階段制定了能源技術發展戰略,通過電力轉型適應大規模高比例新能源的并網與消納。目前各國主要通過分布式發電和儲能等領域技術革新,推動源網荷儲多環節的深度融合,同時積極出臺金融、財政、法規制度并完善電力市場建設,助力電力系統轉型。

    各國重點轉型措施可為我國新型電力系統構建提供重要參考。

    6月1日,國家能源局黨組書記、局長章建華發文稱,新型電力系統加速構建,“源網荷儲”協同共治存在不足,電網安全運行風險增大。電源側方面,部分地區高峰時段存在電力缺口的形勢仍在持續,頂峰發電能力不足。電網側方面,隨著并網主體大量增加且涉網性能參差不齊,多回直流同送同受的電網格局不斷強化,現有的電網運行控制理論和建模分析方法亟待革新。負荷側方面,現有的調控手段尚無法對海量負荷接入做到全面可觀、可測、可控,需求側響應機制仍需完善。儲能側方面,當前儲能配置依然不足,低成本、大容量、長時間、跨季節調節的儲能技術還有待突破。

    在電力轉型發展過程中,必須完整準確全面貫徹新發展理念,堅持系統觀念,聚焦深化能源革命,完善風險監測預警體系、國家應急管理體系,加快建設高水平自立自強的新型電力系統,建立健全適應新發展階段的全國統一電力市場體系,以高質量的電力供應護航經濟社會的高質量發展。

    6月2日,我國新型電力系統構建頂層設計文件來了!國家能源局正式對外發布《新型電力系統發展藍皮書》(以下簡稱《藍皮書》),我國新型電力系統建設進入全面啟動和加速推進的重要階段。新型電力系統是以高比例新能源供給消納體系建設為主要任務,確保能源電力安全,滿足我國經濟社會高質量發展的電力需求。

    新型電力系統具備安全高效、清潔低碳、柔性靈活、智慧融合四大重要特征?!端{皮書》指出,新型電力系統是以確保能源電力安全為基本前提,以滿足經濟社會高質量發展的電力需求為首要目標,以高比例新能源供給消納體系建設為主線任務,以源網荷儲多向協同、靈活互動為堅強支撐,以堅強、智能、柔性電網為樞紐平臺,以技術創新和體制機制創新為基礎保障的新時代電力系統,是新型能源體系的重要組成和實現“雙碳”目標的關鍵載體。

    新型電力系統構建頂層設計文件來了!明確“三步走”發展路徑

    《藍皮書》錨定“3060”戰略目標,以2030年、2045年、2060年為構建新型電力系統的重要時間節點,制定新型電力系統“三步走”發展路徑,即加速轉型期(當前至2030年)、總體形成期(2030年至2045年)、鞏固完善期(2045年至2060年),有計劃、分步驟推進新型電力系統建設。

    新型電力系統發展以支撐實現碳達峰為主要目標,加速推進清潔低碳化轉型。

    電力消費新模式不斷涌現,終端用能領域電氣化水平逐步提升。新能源跨領域融合、負荷聚合服務、綜合能源服務等貼近終端用戶的新業態新模式不斷涌現,分散化需求響應資源進一步整合,用戶側靈活調節和響應能力提升至 5% 以上,促進新能源就近就地開發利用和高效消納。電能在工業、建筑、交通等重點用能領域的替代“提速擴圍”,終端用能電氣化水平提升至 35% 左右,推動形成綠色低碳、高效節能的生產方式和生活方式,充分支撐煤油氣等化石能源的碳排放盡早達峰。

    碳達峰戰略目標推動非化石能源發電快速發展,新能源逐步成為發電量增量主體。在堅持生態優先、確保安全的前提下,結合資源潛力持續積極建設陸上和海上風電、光伏發電、重點流域水電、沿海核電等非化石能源。新能源堅持集中式開發與分布式開發并舉,通過提升功率預測水平、配置調節性電源、儲能等手段提升新能源可調可控能力,進一步通過智慧化調度有效提升可靠替代能力,推動新能源成為發電量增量主體,裝機占比超過40%,發電量占比超過20%。

    煤電作為電力安全保障的“壓艙石”,向基礎保障性和系統調節性電源并重轉型。我國以煤為主的能源資源稟賦決定了較長時間內煤炭在能源供給結構中仍將占較高比例,煤電作為煤炭清潔高效利用的途徑之一,仍是電力系統中的基礎保障性電源。2030年前煤電裝機和發電量仍將適度增長,并重點圍繞送端大型新能源基地、主要負荷中心、電網重要節點等區域統籌優化布局。為支撐“雙碳”戰略和系統穩定運行,煤電機組通過節能降碳改造、供熱改造和靈活性改造“三改聯動”,實現向清潔、高效、靈活轉型。

    電網格局進一步優化鞏固,電力資源配置能力進一步提升??缡】鐓^電力資源配置層面,加快推進以沙漠、戈壁、荒漠地區為重點的大型風電光伏基地建設,充分發揮電網資源優化配置平臺作用,進一步擴大以西電東送為代表的跨省跨區通道規模。骨干網架層面,電力系統仍將以交流電技術為基礎,保持交流同步電網實時平衡的技術形態,全國電網將維持以區域同步電網為主體、區域間異步互聯的電網格局。配電網層面,為促進新能源的就近就地開發利用,滿足分布式電源和各類新型負荷高比例接入需求,配電網有源化特征日益顯著,分布式智能電網快速發展,促進新能源就地就近開發利用。

    儲能多應用場景多技術路線規?;l展,重點滿足系統日內平衡調節需求。作為提升系統調節能力的重要舉措,抽水蓄能結合系統實際需求科學布局,2030年抽水蓄能裝機規模達到1.2億千瓦以上。以壓縮空氣儲能、電化學儲能、熱(冷)儲能、火電機組抽汽蓄能等日內調節為主的多種新型儲能技術路線并存,重點依托系統友好型“新能源+儲能”電站、基地化新能源配建儲能、電網側獨立儲能、用戶側儲能削峰填谷、共享儲能等模式,在源、網、荷各側開展布局應用,滿足系統日內調節需求。

    數字化、智能化技術助力源網荷儲智慧融合發展。云大物移智鏈邊等數字化技術,以及工業互聯網、數字孿生、邊緣計算等智能化技術在電力系統源網荷儲各側逐步融合應用,推動傳統電力發輸配用向全面感知、雙向互動、智能高效轉變。適應新能源大規模發展的新型調度控制體系逐步建成,源網荷儲協調能力大幅提升,以數字化轉型促進新型電力系統高質量發展。

    全國統一電力市場體系基本形成。保障電力系統經濟安全穩定運行,電力市場建設逐步完善,統一開放、競爭有序、安全高效、治理完善的全國統一電力市場體系基本建成,促進新能源發展和高效利用、激發各類靈活性資源調節能力。各市場主體在安全保供、成本疏導等方面形成責任共擔機制,促進源網荷儲挖潛增效。

    碳中和戰略目標推動電力系統清潔低碳化轉型提速,新型電力系統總體形成。

    用戶側低碳化、電氣化、靈活化、智能化變革方興未艾,全社會各領域電能替代廣泛普及。各領域各行業先進電氣化技術及裝備水平進一步提升,工業領域電能替代深入推進,交通領域新能源、氫燃料電池汽車替代傳統能源汽車。電力需求響應市場環境逐步完善,虛擬電廠、電動汽車、可中斷負荷等用戶側優質調節資源參與電力需求響應市場化交易,用戶側調節能力大幅提升。電能在終端能源消費中逐漸成為主體,助力能源消費低碳轉型。

    電源低碳、減碳化發展,新能源逐漸成為裝機主體電源,煤電清潔低碳轉型步伐加快。水電等傳統非化石能源受站址資源約束,增速放緩,核電裝機規模和應用領域進一步拓展,新能源發展進一步提速,以新能源為主的非化石能源發電逐步替代化石能源發電,全社會各領域形成新能源可靠替代新局面,新能源成為系統裝機主體電源。依托燃煤耦合生物質發電、CCUS和提質降碳燃燒等清潔低碳技術的創新突破,加快煤電清潔低碳轉型步伐。

    電網穩步向柔性化、智能化、數字化方向轉型,大電網、分布式智能電網等多種新型電網技術形態融合發展??缡】鐓^電力流達到或接近峰值水平,支撐高比例新能源并網消納,電網全面柔性化發展,常規直流柔性化改造、柔性交直流輸電、直流組網等新型輸電技術廣泛應用,支撐“大電網”與“分布式智能電網”的多種電網形態兼容并蓄。同時,智能化、數字化技術廣泛應用,基于大數據、云計算、5G、數字孿生、人工智能等新興技術,智慧化調控運行體系加快升級,滿足分布式發電、儲能、多元化負荷發展需求。

    規?;L時儲能技術取得重大突破,滿足日以上平衡調節需求。新型儲能技術路線多元化發展,滿足系統電力供應保障和大規模新能源消納需求,提高安全穩定運行水平。以機械儲能、熱儲能、氫能等為代表的10小時以上長時儲能技術攻關取得突破,實現日以上時間尺度的平衡調節,推動局部系統平衡模式向動態平衡過渡。

    隨著支撐新型電力系統構建的重大關鍵技術取得創新突破,以新能源為電量供給主體的電力資源與其他二次能源融合利用,助力新型能源體系持續成熟完善。

    電力生產和消費關系深刻變革,電氫替代助力全社會碳中和。交通、化工領域綠電制氫、綠電制甲烷、綠電制氨等新技術新業態新模式大范圍推廣。既消費電能又生產電能的電力用戶“產消者”蓬勃涌現,成為電力系統重要的平衡調節參與力量。電力在能源系統中的核心紐帶作用充分發揮,通過電轉氫、電制燃料等方式與氫能等二次能源融合利用,助力構建多種能源與電能互聯互通的能源體系。在冶金、化工、重型運輸等領域,氫能作為反應物質和原材料等,成為清潔電力的重要補充,與電能一起,共同構建以電氫協同為主的終端用能形態,助力全社會實現深度脫碳。

    新能源逐步成為發電量結構主體電源,電能與氫能等二次能源深度融合利用。依托儲能、構網控制、虛擬同步機、長時間尺度新能源資源評估和功率預測、智慧集控等技術的創新突破,新能源普遍具備可靠電力支撐、系統調節等重要功能,逐漸成為發電量結構主體電源和基礎保障性電源。煤電等傳統電源轉型為系統調節性電源,提供應急保障和備用容量,支撐電網安全穩定運行。新一代先進核電技術實現規?;瘧?,形成熱堆—快堆匹配發展局面。增強型干熱巖發電、可控核聚變等顛覆性技術有望實現突破并逐步商業化推廣應用,為電力系統提供長期穩定安全的清潔能源輸出,助力碳中和目標實現。

    新型輸電組網技術創新突破,電力與其他能源輸送深度耦合協同。低頻輸電、超導直流輸電等新型技術實現規?;l展,支撐網架薄弱地區的新能源開發需求。交直流互聯的大電網與主動平衡區域電力供需、支撐能源綜合利用的分布式智能電網等多種電網形態廣泛并存,共同保障電力安全可靠供應,電力系統的靈活性、可控性和韌性顯著提升。能源與電力輸送協同發展,依托技術革新與進步,有望打造出輸電—輸氣一體化的“超導能源管道”,促使能源與電力輸送格局實現變革。

    儲電、儲熱、儲氣、儲氫等覆蓋全周期的多類型儲能協同運行,能源系統運行靈活性大幅提升。儲電、儲熱、儲氣和儲氫等多種類儲能設施有機結合,基于液氫和液氨的化學儲能、壓縮空氣儲能等長時儲能技術在容量、成本、效率等多方面取得重大突破,從不同時間和空間尺度上滿足大規??稍偕茉凑{節和存儲需求。多種類儲能在電力系統中有機結合、協同運行,共同解決新能源季節出力不均衡情況下系統長時間尺度平衡調節問題,支撐電力系統實現跨季節的動態平衡,能源系統運行的靈活性和效率大幅提升。

    《藍皮書》指出,隨著能源電力轉型不斷深入,源網荷儲各環節的功能定位和特性將發生重大調整,系統發展將面臨安全性、可靠性、靈活性等諸多挑戰,技術創新將是破題的關鍵。重點從源網荷儲各環節挖掘技術發展潛力,大力推廣應用一批關鍵技術與重大裝備,支撐新能源快速發展,推動新型電力系統逐步建成。

    配套政策與體制機制是構建新型電力系統的制度保障。在體制機制創新方面,《藍皮書》提出六大要求,具體包括:建立適應新型電力系統的電力市場體系,發揮價格政策的關鍵引導作用,完善新型電力系統建設的投融資和財稅政策體系,打造自主創新的技術研發體系,構筑綠色低碳、競爭有活力的電力工業體系,完善先進高效的電力行業治理體系。

    電力規劃設計總院黨委書記、院長杜忠明表示,支撐新型電力系統構建的重大技術亟需進一步攻關突破,比如支撐大規模純新能源的輸電技術、適應高海拔地區的輸電技術等;還要充分發揮體制機制的制度保障作用,破除傳統政策機制的堵點,推動有效市場和有為政府相結合。

    “新型電力系統構建過程中,新型儲能具有多元、多時間尺度的應用場景?!倍胖颐髦赋?,2030年前,新型儲能主要發揮日內調節作用,主要發展小時級的短時儲能。中遠期,為了解決新能源出力和電力負荷季節性不匹配導致的跨季平衡調節問題,需要發展儲氫、儲熱(冷)等長時儲能,推動多時間尺度儲能有機結合。

    此外,我們還注意到,5月19日,國家發改委針對新修訂的《電力需求側管理辦法》和《電力負荷管理辦法》向全社會公開征求意見。新增強調需求側響應,調動需求側資源。

    兩項文件提出,到2025年,各省需求響應能力達到最大用電負荷的3%-5%,其中年度最大用電負荷峰谷差率超過40%的省份達到5%或以上。到2030年,形成規?;膶崟r需求響應能力,結合輔助服務市場、電能量市場交易可實現電網區域內可調節資源共享互濟。

    根據政策,參與對象包括新型儲能、分布式電源、電動汽車、空調負荷等需求側資源,以負荷聚合商或虛擬電廠等形式參與需求響應;政策也支持地方電網、增量配電網、微電網開展需求響應。收益方式為峰谷價差方式、輔助服務市場、容量市場等方式。

    電力市場化改革研究專家認為,這標志著新型電力系統建設進入新的階段。

    新型電力系統構建頂層設計文件來了!明確“三步走”發展路徑

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    [責任編輯:夏末]

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