周大地:双轮驱动,助力新型电力系统提速
一系列顶层部署,对新能源规模化、稳定化发展提出了硬性要求。新型电力系统建设则是贯彻纲领、破解新能源发展难题的抓手。打破当下风光发电面临的两大瓶颈,既需要储能等技术突破,也需要更多相应机制建设相配合
“十五五”碳达峰目标与新型能源体系建设,是我国能源低碳转型的核心纲领,而新型电力系统建设是落地这一纲领、破解新能源发展难题的核心抓手。
“十五五”规划纲要明确提出,“十五五”期间要如期实现碳达峰目标,到2030年,单位国内生产总值二氧化碳排放较2025年降低17%,初步建成清洁低碳、安全高效的新型能源体系。一系列顶层部署,明确了我国能源转型“减化石、增绿电”的路径,也对新能源规模化、稳定化发展提出了硬性要求。一句话,以新型电力系统建设为核心,集中破解新能源电力规模化增长面临的各类制约障碍,为碳达峰目标落地筑牢电力支撑。
靠新能源破解能源供需矛盾
2014年,我国创造性提出推动能源消费革命、能源供给革命、能源技术革命、能源体制革命和全方位加强国际合作的能源安全新战略。2024年,相关战略得到进一步明确:发展清洁能源、推进绿色低碳转型,是破解我国能源供需矛盾的根本出路,核心方向就是大力发展新能源。
经过多年技术迭代与产业积累,我国新能源已具备规模化替代传统能源的产业基础、成本优势和装机规模优势,成为能源转型的核心主力。从度电成本角度看,风光发电的成本已经大幅低于煤电,这促进了风光发电发展步伐不断加快。2025年,我国光伏发电和风电新增装机分别达到3.18亿千瓦和1.2亿千瓦,累计装机分别达到12亿千瓦和6.4亿千瓦。未来几年若能保持高速增长,落实“十五五”时期风光装机新增约10亿千瓦、年均新增约2亿千瓦的规划目标,将向实现碳中和迈进一大步。届时,能源系统效率将大幅提高,社会能源成本将明显下降、能源高度自给,资源可持续性、自主性均能得到保障。相应地,大气环境质量也将更加理想。
从区域发展维度来看,新能源规模化发展还能优化国内能源空间格局,助力区域均衡发展。风光发电发展有望使各省市地区的能源自给率大幅提高,农村地区不仅是农产品的来源地,也将成为主要能源生产地。通过多场景的深耕实践与强大供应链,我国将成为世界主要新能源技术和产品的提供者,为能源高质量发展拓展更多新领域。
以储能破解新能源规模化瓶颈
然而,当下风光发电的大规模发展也面临着系统性瓶颈和障碍。今年以来风光装机速度明显降低。由于消纳问题,电网对风光新增装机进行了总量限制,全面竞争上网的新规也压低了其上网电价。消纳受限、市场收益不足的双重困境,制约了新能源产业的持续扩容,亟需针对性的破解方案。
传统火电为主、水火互补的电力系统架构和技术体系与新能源特性不匹配,是产业规模化面临瓶颈的主要原因。受自然光风条件决定的新能源发电,变化大、稳定性弱的结构性特点决定了其难以单独形成稳定可靠电力供应。
眼下的主要解决办法,是依托火电灵活性改造,提高火电出力调节范围,以火电为风光发电稳定运行兜底。这在一定程度上提高了电网对风光发电的消纳能力,但是并不能从根本解决问题。煤电机组设备损耗明显加剧、发电煤耗上升,成本增加,经济上也无法维持进一步降低发电量和负荷时间,同时也不利于进一步推动发电低碳化。为此,电力系统必须寻求新的低碳转型技术路径,储能正是最亮眼的一大方向。
近年来,储能技术快速发展,有望成为新型电力系统建设的重要支撑技术。如何合理高效、经济最优地利用储能,成为解决新能源电力发展瓶颈的关键。以电网为主集中建设储能,不仅成本高,也难以解决大规模光伏消纳问题。因此,一个合理的思路是从发电端的源头改变光伏以及风电的上网特性。
“新能源+储能”的组合模式,可有效弥补风光发电的波动性缺陷,兼顾电网稳定运行与企业经济效益。光伏发电的日照特性难以改变,但可以通过“光伏+储能”,将光伏午间出力高峰“削峰填谷”,获得更好的出力表现与经济收益。在储能加持下,电网运行条件也可得到明显改善,电网负荷调整也将变得平滑。“风电+储能”也有进一步提高上网稳定性、增加可调度性的空间。甚至对火电而言,大规模发展前端储能、发展相关电力电子控制技术,也可以有效替代火电机组的惯性稳定作用,解决电网消纳和安全运行的瓶颈问题。
季节也是制约风光发电的一大因素,特别是冬季光伏发电能力下降。对此,可通过扩容储能、多元调节等方式补齐风光发电的稳定性短板。例如高电耗产业可进行季节性产量调节,或开展大规模季节性储热,等等。至于极端气候事件对风光发电的影响,则要根据具体情况针对性地处理。即使火电为主的电力系统,也要不断应对这些突发情况。随着新能源技术的不断进步,预测极端气候事件能力的不断提高,这些问题可以在转型发展中得到解决。
从技术与机制上双向发力
新型电力系统建设不能囿于传统技术和经验,要在变化之中坚持技术创新与机制改革双向发力,充分利用各种能源新技术、电力电子技术、信息技术、智能技术,创新发展,加快转型,适配新能源发展新趋势。市场调节手段,包括竞争上网规则,应以有益于电力转型发展,有益于先立后破、稳中求进为出发点,考虑各方面特点、创新技术与条件制约,合理调整市场结构(例如缩短长协时间,增加现货市场比例),保障风光发电平等参与竞争上网。技术创新破解硬件适配难题,市场机制优化打通软件发展壁垒,二者协同为新能源规模化、高质量发展保驾护航。
电网建设布局也要适配新能源分布式发展特点,优化输电格局,提升区域电力自给能力,贴合能源转型整体趋势。如充分开发中东部非化石电力,提高各地电力自给,最大化发挥分布式新能源的资源优势,减少输电损耗,构建更高效、更灵活的新型电力配送体系。
办法总比问题多,关键在于创造合理机制,合理优化调整旧有结构,从系统最优、绿色低碳电力潜力得到充分发挥,同时供电总成本最低的角度出发,促进加快新型电力系统建设。(作者是国家气候变化专家委员会委员、中国能源研究会学术顾问)
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