“十四五”新型電力系統(tǒng)發(fā)展的挑戰(zhàn)

       我國“雙碳”目標對電力行業(yè)的客觀要求催生新型電力系統(tǒng)。2020年9月習總書記在第七十五屆聯(lián)合國大會一般性辯論上提出了我國“雙碳”目標。根據(jù)公開數(shù)據(jù)資料顯示，2020年我國全社會碳排放約106億噸，其中電力行業(yè)碳排放約46億噸，占全社會碳排放總量43.4%。作為全社會碳排放最高的行業(yè)，電力行業(yè)是實現(xiàn)雙碳目標的主戰(zhàn)場。電力行業(yè)的零碳化需要接入高比例新能源，相應的也會具備高比例電力電子設備、低系統(tǒng)轉(zhuǎn)動慣量特征，傳統(tǒng)電力系統(tǒng)難以滿足“兩高一低”帶來的安全、經(jīng)濟運行要求，在此背景下新型電力系統(tǒng)概念應運而生。
（來源：微信公眾號“愛能界” 作者：雷明杰）
       以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)是以承載實現(xiàn)碳達峰碳中和，貫徹新發(fā)展理念、構(gòu)建新發(fā)展格局、推動高質(zhì)量發(fā)展的內(nèi)在要求為前提，確保能源電力安全為基本前提、以滿足經(jīng)濟社會發(fā)展電力需求為首要目標、以最大化消納新能源為主要任務，以堅強智能電網(wǎng)為樞紐平臺，以源網(wǎng)荷儲互動與多能互補為支撐，具有清潔低碳、安全可控、靈活高效、智能友好、開放互動基本特征的電力系統(tǒng)。在國家、部委及地方層面，新型電力系統(tǒng)或相關(guān)產(chǎn)業(yè)要求均被列入了“十四五”規(guī)劃中。
       在《“十四五”規(guī)劃和2035年遠景目標綱要》中提到：“十四五”期間，要推進能源革命，建設清潔低碳、安全高效的能源體系，提高能源供給保障能力。加快發(fā)展非化石能源，堅持集中式和分布式并舉，大力提升風電、光伏發(fā)電規(guī)模，非化石能源占能源消費總量比重提高到20%左右，同時加快電網(wǎng)基礎設施智能化改造和智能微電網(wǎng)建設，提高電力系統(tǒng)互補互濟和智能調(diào)節(jié)能力，加強源網(wǎng)荷儲銜接，提升清潔能源消納和存儲能力。
       與此同時，《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》（發(fā)改能源〔2022〕210號）提出：構(gòu)建新型電力系統(tǒng)，推動電力系統(tǒng)向適應大規(guī)模高比例新能源方向演進。統(tǒng)籌高比例新能源發(fā)展和電力安全穩(wěn)定運行，加快電力系統(tǒng)數(shù)字化升級和新型電力系統(tǒng)建設迭代發(fā)展，全面推動新型電力技術(shù)應用和運行模式創(chuàng)新，深化電力體制改革�！�“十四五”可再生能源發(fā)展規(guī)劃》中也提到，需要統(tǒng)籌電源與電網(wǎng)、可再生能源與傳統(tǒng)化石能源、可再生能源開發(fā)與消納的關(guān)系，加快構(gòu)建新型電力系統(tǒng)，提升可再生能源消納和存儲能力，實現(xiàn)能源綠色低碳轉(zhuǎn)型與安全可靠供應相統(tǒng)一。
       各省份對新型電力系統(tǒng)均提出了規(guī)劃或要求。浙江省推出了新型電力系統(tǒng)試點建設方案，浙江省發(fā)展改革委、省能源局印發(fā)《浙江省“十四五”新型電力系統(tǒng)試點建設方案》和《浙江省2022年新型電力系統(tǒng)試點項目計劃》，方案要求“十四五”期間重點實施100個左右新型電力系統(tǒng)試點項目，到2025年新增新能源裝機680萬千瓦以上，積極推進源網(wǎng)荷儲一體化、多能互補、虛擬電廠、智慧電廠等關(guān)鍵示范，充分挖掘系統(tǒng)靈活性調(diào)節(jié)能力和需求側(cè)資源，強化源網(wǎng)荷儲各環(huán)節(jié)間協(xié)調(diào)互動，提升新能源消納水平。上海、內(nèi)蒙、廣東、湖北省等各省市均發(fā)布了能源發(fā)展“十四五”規(guī)劃中，提出了對新型電力系統(tǒng)的要求，包括大力發(fā)展可再生能源，嚴控煤電增量，開展煤電綠色轉(zhuǎn)型工程，建設新型電力系統(tǒng)示范區(qū)，建立靈活調(diào)節(jié)機制提升電源靈活性，建設堅強智能電網(wǎng)等措施。
新型電力系統(tǒng)特征
       首先，新型電力系統(tǒng)是大規(guī)模高比例新能源的清潔低碳電力系統(tǒng)。在新型電力系統(tǒng)下，新能源電源裝機規(guī)模將會大幅增長，新能源裝機及發(fā)電量占比大幅提升。各類電源的定位作用發(fā)生轉(zhuǎn)變。新能源從提供電量補充逐步成為提供電量支撐的主體電源。水電和核電仍然是保障電力電量供應的基礎性電源。煤電將轉(zhuǎn)為以提供電力為主、電量為輔的備用保障電源。氣電主要作為調(diào)節(jié)性和保安電源。抽水蓄能仍保持削峰填谷、緊急事故備用作用。儲能在電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、用戶側(cè)同步發(fā)展、共同作用，提供可信容量。
       其次，新型電力系統(tǒng)是結(jié)合現(xiàn)代信息通信技術(shù)與電力技術(shù)的智能互聯(lián)電力系統(tǒng)。在發(fā)電側(cè)，通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的廣泛互聯(lián)，將催生出新能源場站的智能發(fā)電和智慧運維等新型業(yè)務。在電網(wǎng)側(cè)，通過物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建的“新能源云網(wǎng)”，將有可能進一步提升新能源的智能調(diào)度水平，實現(xiàn)新能源的全方位、全流程消納。在用電側(cè)，分布式新能源通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)組網(wǎng)，將實現(xiàn)小型光伏發(fā)電、分散式風電、生物燃料電廠、儲能裝置、新能源汽車等設備的廣泛互聯(lián)，形成多個大中型的虛擬電廠，并借助信息共享和云計算處理。
       最后，新型電力系統(tǒng)是符合未來靈活開放電力市場的安全高效電力系統(tǒng)。新型電力系統(tǒng)下，源網(wǎng)荷儲互動將成為新型電力系統(tǒng)運行常態(tài)，可中斷負荷和虛擬電廠將得到普及應用，電力負荷將具備柔性、雙向性特征。用戶與發(fā)電企業(yè)的直接交易將成為絕大部分電量的銷售模式，靈活性資源也將隨著現(xiàn)貨市場機制的逐步完善成為核心交易內(nèi)容。
新型電力系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)
       在新型電力系統(tǒng)構(gòu)建的過程中，電力行業(yè)將面臨以下幾方面挑戰(zhàn)。
       一、系統(tǒng)穩(wěn)定挑戰(zhàn)
       新型電力系統(tǒng)將面臨系統(tǒng)穩(wěn)定挑戰(zhàn)。風電、光伏因其自身出力特性，可靠性偏低，這將導致電力系統(tǒng)可靠容量不足，另外新能源發(fā)電與用電季節(jié)性不匹配，存在季節(jié)性電量平衡難題。我國能源資源與負荷呈逆向分布的特性使得，傳統(tǒng)電網(wǎng)難以滿足未來電力輸送需求。新型電力系統(tǒng)下，高比例風光機組將導致系統(tǒng)轉(zhuǎn)動慣量嚴重不足，系統(tǒng)頻率調(diào)節(jié)能力顯著下降。
       二、電力成本挑戰(zhàn)
       新型電力系統(tǒng)下，電源使用成本和輸配電成本均會提高，制造各類新能源設備依賴于充足的關(guān)鍵礦物供應，如鋰、鈷、銅、鎳等關(guān)鍵礦物，而制造高比例的新能源設備必將抬高關(guān)鍵礦物價格，導致電源制造成本提高；風光電源出力的波動性會使電力系統(tǒng)的實時平衡更加復雜，為了保障電力系統(tǒng)實時平衡的輔助服務也將增加電源使用成本。另外，新型電力系統(tǒng)需要建設更多的電網(wǎng)設施及其它相關(guān)配套設施，電網(wǎng)公司新增輸配電固定資產(chǎn)投資額將會顯著上升，會導致輸配電價上升。
       三、低碳用能挑戰(zhàn)
       新型電力系統(tǒng)除了在供給側(cè)面臨挑戰(zhàn)外，在用戶側(cè)也需要保證用戶更傾向于使用低碳能源。除了依靠企業(yè)自身積極履行社會責任外，我國目前針對用戶側(cè)有不同的低碳約束政策，包括能耗雙控約束、綠電配額制約束和碳市場約束，共同約束和激勵用戶更多地低碳用能。