前言:
作为世界上最大的煤炭消费和生产国,煤炭已深植于中国的能源体系,绿电替换煤炭是一项艰巨而又长期的任务。
作者 | 方文
图片来源 | 网 络
产业系统与能源系统的关系
各行业生产由主要消耗化石能源变为全面使用可再生能源;由较低的能效水平变为更高的能效水平;产业系统与能源系统的关系也将由[保障供能型]变为[互驱发展型]。
同时,用能方式的转变将推动我国能源结构根本性调整。
包括能源电力在内的各行业跨越式、压缩型的产业升级,会经由生产用能方式的根本性变化传导到能源电力行业。
碳达峰、碳中和目标推动经济高质量发展是[目标]和[产出],经济高质量发展引导和推动能源高质量发展是[手段]和[成本]。
电力系统正面临前所未有挑战
①电力供需平衡难度剧增:近年,我国一直将调整电力供应结构作为电力系统优化的工作重点,逐步减少火力发电量的比例,并增加可再生能源装机,电力供需平衡悄然被重塑。
②电气化场景加速:今天我国电能占终端能源消费比重从2000年的不足12%提高到了2020年的27%左右,远超全球平均水平的19%。
③电气化场景加速:对电力系统主要会有两方面的影响,一是显著增加对电力的需求;二是电气化场景复杂之后对电网的调节能力可是一大考验。
④终端用户需求的增长:我国经济还处在快速发展过程中,家庭中的电子设备产品快速增长;冬季高峰期取暖用电用气需求不断攀升,都加大了调峰保供的难度。
是实现[3060]目标的必然选择
现阶段,新型电力系统的主要特征是实现新能源高比例接入,加快信息技术与能量供给的深度融合,电力传输更加高效且富有韧性。
依托新型电力系统建设,整合各类型能源资源,到碳中和阶段,新型电力系统将逐渐发展为更加柔性、更加开放、高度智能的能源互联网系统。
新型电力系统是更加柔性和开放的能源互联网。
新型电力系统丰富了原有的能源互联网概念并将其扩展为:既包括远距离、复杂庞大的能源传输系统。
未来局域智能微网将成为重要的供能形式,和跨区送电方式相互补充、相互支撑。
2020年,我国二氧化碳排放总量约110亿吨,其中能源行业约占80%,电力行业碳排放占能源行业的比重超过40%。
从表面看,能源行业是我国实现碳达峰、碳中和目标的主战场,电力行业是实现碳达峰、碳中和目标的主力军。
在一定程度上导致了不少地方政府将实现碳达峰、碳中和目标的责任主体锁定在[能源电力]行业上,将发展重点聚焦于[超常规大规模发展新能源]上。
构建新型电力系统的三个阶段
第一阶段,推动新能源发展成为电力装机主体;
第二阶段,推动新能源发展成为电量、电力供应主体,新能源不仅是电力供应数量的主体,而且是能够保障新型电力系统安全稳定运行的功能主体与责任主体;
第三阶段,推动新能源发展为全社会的产用能主体,新能源利用与工业、建筑、交通等各行各业的产用能方式深度耦合,形成[新能源+][数字+][交易+]等产业能源融合的各种新形态。
新型电力系统将对不同领域的拉动作用
①风电和光伏将进入倍增阶段。到2030年新能源装机可能会达到16-18亿千瓦,风电和光伏的爆发式增长已经是确定性事件。
②储能将实现爆发式增长。中国新型储能在2030年之后会迎来快速增长,2060年装机规模将达4．2亿千瓦(420GW)左右。
③能源数字化迎来黄金发展期。未来需要利用数字化手段,打通源网荷储各个环节,进而帮助可再生能源的高比例接入和使用,来实现清洁、低碳的目的。
新型电力系统需考虑成本有因素
研究表明,2026年前后,中国的光伏、陆上风电的平准化度电成本将低于煤电成本。
但是,新能源接入电网节点时的成本并不是终端用户电能成本。
实践表明,新能源电量渗透率超过15%后,系统成本将明显上升。
同时,未来的发展必须同步考虑煤电逐步退出与现有煤电机组利用小时大幅下降等能源转型成本。
各行各业从高碳技术路线切换到低碳、零碳技术路线,需要投入大量的技术创新成本与用能方式转换成本。
通过[电为载体]实现能源结构调整
碳达峰、碳中和目标将推动我国各产业的核心技术路线从[高碳排放]转换到[低碳、零碳]排放。
通过[电为载体]实现以下核心转变:
①实现能源消费结构的根本性转变;
②实现综合能效水平的持续大幅提升;
③产业系统与能源系统的关系转型。
建设多元化储能系统以满足电力系统调节需求
新型电力系统中储能系统需要及时平衡新型电力系统的功率波动,同时配合电网调节策略,实现新型电力系统的安全经济运行。
要实现这个目的,要求储能系统具备以下三大功能。
①大容量:储能系统功率支援能力必须能够覆盖系统中新能源发电功率波动最大差额,因此必须具备较大容量;
②快速响应:储能系统一般进行后发式功率支援,必须具备快速响应能力;
③多层次功率支援能力:新型电力系统中功率不平衡问题来源和特性极具多样性,储能系统对各种类型的功率不平衡现象均要具备强大的多层次支援能力。
单一技术结构和控制策略的储能系统难以满足上述要求,因此必须建设智能的多元化储能系统。
结尾:
过去十余年,中国风电、光伏发电容量大幅增长,毫无疑问该大势已定。
越发能看到发展新型电力系统的紧迫性与重要性,可能这才是真正被我们忽略掉的大棋。
部分资料参考:全国能源信息平台:《新型电力系统构建需要全新的底层逻辑》,能见Eknower:《中央首次提出构建以新能源为主体的新型电力系统 意味着什么?》,浙电e家:《新型电力系统建设下 海量新能源消纳如何破局?》,锦缎:《电力系统正面临前所未有挑战,发展新型电力系统为何成为必由之路?》,鱼眼看电改:《新型电力系统思考:三个总体特征》
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