前言:
作為世界上最大的煤炭消費和生產(chǎn)國,煤炭已深植于中國的能源體系,綠電替換煤炭是一項艱巨而又長期的任務。
作者 | 方文
圖片來源 | 網(wǎng) 絡
產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)與能源系統(tǒng)的關系
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)的關系也將由[保障供能型]變?yōu)閇互驅(qū)發(fā)展型]。
同時,用能方式的轉(zhuǎn)變將推動我國能源結(jié)構根本性調(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,會經(jīng)由生產(chǎn)用能方式的根本性變化傳導到能源電力行業(yè)。
碳達峰、碳中和目標推動經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展是[目標]和[產(chǎn)出],經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展引導和推動能源高質(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,我國一直將調(diào)整電力供應結(jié)構作為電力系統(tǒng)優(yōu)化的工作重點,逐步減少火力發(fā)電量的比例,并增加可再生能源裝機,電力供需平衡悄然被重塑。
②電氣化場景加速:今天我國電能占終端能源消費比重從2000年的不足12%提高到了2020年的27%左右,遠超全球平均水平的19%。
③電氣化場景加速:對電力系統(tǒng)主要會有兩方面的影響,一是顯著增加對電力的需求;二是電氣化場景復雜之后對電網(wǎng)的調(diào)節(jié)能力可是一大考驗。
④終端用戶需求的增長:我國經(jīng)濟還處在快速發(fā)展過程中,家庭中的電子設備產(chǎn)品快速增長;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。
是實現(xiàn)[3060]目標的必然選擇
現(xiàn)階段,新型電力系統(tǒng)的主要特征是實現(xiàn)新能源高比例接入,加快信息技術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,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)概念并將其擴展為:既包括遠距離、復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)送電方式相互補充、相互支撐。
2020年,我國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)是我國實現(xiàn)碳達峰、碳中和目標的主戰(zhàn)場,電力行業(yè)是實現(xiàn)碳達峰、碳中和目標的主力軍。
在一定程度上導致了不少地方政府將實現(xiàn)碳達峰、碳中和目標的責任主體鎖定在[能源電力]行業(yè)上,將發(fā)展重點聚焦于[超常規(guī)大規(guī)模發(fā)展新能源]上。
構建新型電力系統(tǒng)的三個階段
第一階段,推動新能源發(fā)展成為電力裝機主體;
第二階段,推動新能源發(fā)展成為電量、電力供應主體,新能源不僅是電力供應數(shù)量的主體,而且是能夠保障新型電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的功能主體與責任主體;
第三階段,推動新能源發(fā)展為全社會的產(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)將對不同領域的拉動作用
①風電和光伏將進入倍增階段。到2030年新能源裝機可能會達到16-18億千瓦,風電和光伏的爆發(fā)式增長已經(jīng)是確定性事件。
②儲能將實現(xiàn)爆發(fā)式增長。中國新型儲能在2030年之后會迎來快速增長,2060年裝機規(guī)模將達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)荷儲各個環(huán)節(jié),進而幫助可再生能源的高比例接入和使用,來實現(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,中國的光伏、陸上風電的平準化度電成本將低于煤電成本。
但是,新能源接入電網(wǎng)節(jié)點時的成本并不是終端用戶電能成本。
實踐表明,新能源電量滲透率超過15%后,系統(tǒng)成本將明顯上升。
同時,未來的發(fā)展必須同步考慮煤電逐步退出與現(xiàn)有煤電機組利用小時大幅下降等能源轉(zhuǎn)型成本。
各行各業(yè)從高碳技術路線切換到低碳、零碳技術路線,需要投入大量的技術創(chuàng)新成本與用能方式轉(zhuǎn)換成本。
通過[電為載體]實現(xiàn)能源結(jié)構調(diào)整
碳達峰、碳中和目標將推動我國各產(chǎn)業(yè)的核心技術路線從[高碳排放]轉(zhuǎn)換到[低碳、零碳]排放。
通過[電為載體]實現(xiàn)以下核心轉(zhuǎn)變:
①實現(xiàn)能源消費結(jié)構的根本性轉(zhuǎn)變;
②實現(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)的關系轉(zhuǎn)型。
建設多元化儲能系統(tǒng)以滿足電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)需求
新型電力系統(tǒng)中儲能系統(tǒng)需要及時平衡新型電力系統(tǒng)的功率波動,同時配合電網(wǎng)調(diào)節(jié)策略,實現(xiàn)新型電力系統(tǒng)的安全經(jīng)濟運行。
要實現(xiàn)這個目的,要求儲能系統(tǒng)具備以下三大功能。
①大容量:儲能系統(tǒng)功率支援能力必須能夠覆蓋系統(tǒng)中新能源發(fā)電功率波動最大差額,因此必須具備較大容量;
②快速響應:儲能系統(tǒng)一般進行后發(fā)式功率支援,必須具備快速響應能力;
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,儲能系統(tǒng)對各種類型的功率不平衡現(xiàn)象均要具備強大的多層次支援能力。
單一技術結(jié)構和控制策略的儲能系統(tǒng)難以滿足上述要求,因此必須建設智能的多元化儲能系統(tǒng)。
結(jié)尾:
過去十余年,中國風電、光伏發(fā)電容量大幅增長,毫無疑問該大勢已定。
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:全國能源信息平臺:《新型電力系統(tǒng)構建需要全新的底層邏輯》,能見Eknower:《中央首次提出構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:三個總體特征》
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