電力規劃是落地實踐的科學藝術。加快構建新型電力系統,既要自覺納入經濟社會發展全局進行戰略統籌、貫徹落實新發展理念、遵循電力系統發展規律,又要開門搞規劃,匯眾力、聚眾智,注意聽取多方面意見建議;不僅需要規劃謀劃電力生產力,還要研究改進完善電力生產關系即電力治理。
新型電力系統以新能源為主體,要以促進新能源高質量發展為主線,從頂層設計上強化系統觀念,統籌發展與安全、兼顧多重目標,從規劃路徑上深化對新能源發展的關鍵問題認識,同時需要考慮電力與產業、技術、行業間的協同規劃,從保障措施上充分發揮現代電力治理體系效能和電力市場決定性作用。
電力規劃需要從政治高度統籌發展與安全,確保不缺電、不停電
統籌發展和安全是習近平新時代中國特色社會主義思想的重要組成部分。電力規劃要服務好國家經濟社會發展和安全,把安全發展貫穿電力發展全過程,防范和化解影響我國能源電力轉型進程中的各種風險。能源保障和安全事關國計民生,是須臾不可忽視的“國之大者”。加快構建新型電力系統要以電力保供為前提,確保不缺電、不停電。
從政治上看電力保供,絕不允許大面積“拉閘限電”再發生。風電和太陽能發電出力“靠天吃飯”,在大容量長時間儲能技術成熟之前難以大規模存儲。當連續多天出現無光、無風時,依靠新能源難以滿足電力供應。隨著新能源大規模發展,疊加極端天氣、極端事件,未來電力供需的不確定性將更為顯著。這些因素都說明未來電力保供任務更為復雜嚴峻。
按照現有“預測-落實”范式,以及“規劃面向正常狀態、運行解決危機狀態”的傳統思路,已經不能完全適應深度不確定性的電力系統發展環境。一是應加快從“預測-落實”向“適應性-預警”轉變,建立更加靈活的規劃框架,充分重視極端事件廣發、頻發、強發和并發趨勢,明確規劃面對不確定性的目標要求,預測和應對未來可能出現的各種情景,強化對關鍵能源基礎設施的脆弱性評估。二是增加“戰略備用”,確保“有效容量”充足,以規劃充裕性應對運行不確定性,確保安全充裕。三是發揮中長期預警對規劃的支撐作用,提前識別潛在的產業鏈安全、能源保供、資源約束空間、成本過快上漲態勢等風險和問題。四是推行年度滾動預警機制,以及時反映和適應外部環境的變化,以模式轉變增強發展韌性。
電力規劃要做好統籌多目標、多環節的頂層設計
新型電力系統是“源網荷儲碳數智治鏈”一體化融合創新發展的巨大經濟社會環境綜合系統工程。“源網荷儲”是其物理內核,可以簡稱為“電”;“碳”即節能降碳去污,是協同融合重要目標或重要約束條件;“數智治”為電碳賦能驅動,數字化、智能化帶來電力新質生產力的飛躍,電力治理即深化體制改革、調整生產關系;“鏈”即現代電力產業鏈,是電力系統深度轉型升級的必然要求。
構建新型電力系統,需要優化調整電力規劃的理念、基本邏輯和方法論,堅持以人民為中心,貫徹新發展理念,在新發展格局中,深化對新型能源體系、新型電力系統和新型電網“三新”豐富內涵認識,加快發展電力新質生產力。
區別于西方傳統的安全、經濟、環境“矛盾(不可能)三角形”,我國構建新型電力系統要統籌安全、綠色、經濟、共享四大目標。其本質是要堅持系統觀念、底線思維,把握好四者之間的內在關系和調整規律,找準轉型發展節奏和路徑,走出一條具有中國特色的新型電力系統建設道路。
安全,即電力供應安全。保障電力供應安全是必須堅持的底線,是構建新型電力系統的前提基礎,未來可逐步細化不同用戶的保底供電規模,探索建立將供電可靠性與供電成本掛鉤的差異化機制,做細做深電力供應安全的目標。
綠色,即清潔低碳循環發展。這也是剛性要求,要在確保電力供應安全的前提下,堅持先立后破、不立不破,通過優化行業間、地區間的碳達峰碳中和時序和力度,可以在最大范圍內為保障電力安全供應、控制系統轉型成本爭取更有利的條件。
經濟,即可承受、可促進、可持續。“三可”是衡量新型電力系統經濟性的重要標準,以經濟社會發展所能承受的成本,促進經濟高質量發展和綠色低碳轉型,滿足人民美好生活需要,提升電力行業可持續發展能力。
共享,即共享電力行業發展成果。就是以實現產業鏈、價值鏈共建共享為目標,催生新產業新業態新模式,讓人民共享電力行業發展成果。
未來電力需求繼續保持較快增長,全社會最大負荷增速略快于電量增長
“十四五”前三年全社會用電量和最大負荷均高于經濟增速,電力消費彈性系數達到1.3。主要原因是戰略性新興產業和未來產業拉動第二產業保持較高占比,電氣化、電制氫、數智化、新能源汽車、新型儲能、節能節電、氣候氣溫等因素綜合作用推高用電單位能耗。
展望未來,在“雙碳”目標、人工智能等因素推動下,我國新質生產力加快形成,“新三樣”、數據中心、綠電制氫等“高耗電”戰略新興和未來產業加速發展,終端電氣化水平持續提升,預計“十五五”電力消費彈性系數仍將在1.0~1.2區間,預計2030年全國全社會用電量可能超過13萬億千瓦時。綜合考慮基礎負荷、降溫采暖負荷、分時電價政策等主要因素,預計全社會最大負荷增長略快于全社會用電量增長,夏季、冬季負荷仍將呈現“雙高峰”,日峰谷差率基本穩定。
大規模發展新能源需要“有效容量”確保兜底保障能力
習近平總書記強調,我國風電、光伏等資源豐富,發展新能源潛力巨大,新能源發展已經具備了良好基礎,要順勢而為、乘勢而上,以更大力度推動我國新能源高質量發展,為中國式現代化建設提供安全可靠的能源保障,為共建清潔美麗的世界作出更大貢獻。
綜合考慮保供、消納、產業發展需求及系統成本變化趨勢,依托國網能源院自主研發的電力規劃軟件GESP和電力生產模擬軟件NEOS開展優化測算,到2030年,電源裝機總規模可能達到50億千瓦以上,其中新能源裝機26億千瓦以上。在新能源如此高比例的情況下,要確保未來各年度電力電量的供需平衡,必須確保正常情況下電力負荷和電能量同時平衡,即“有效容量”能夠滿足最大用電負荷。
一是重點解決新能源“立”的問題,發揮新能源在能源保供增供方面的作用。近年來,新能源發電出力低于15%的時長約占全年的一半。其中,風電參與平衡能力約為裝機容量的5%~15%,光伏發電在全國大部分地區參與平衡能力為0。
二是重視傳統能源的兜底保障作用,構建新能源、煤炭、核電、儲能等多類型能源資源協同互補的多元清潔能源供應體系。面向“十五五”,初步預判能源供需和電力供需仍然是緊平衡。煤電方面,仍要按照增容控量原則,建設一批保障性、調節性煤電,發揮托底保障作用。
三是充分發揮新型儲能等新技術保供作用。2030年,預計新型儲能將達到1.8億千瓦,仍以短時日調節儲能為主,在電力缺口較大時存在保供飽和效應。
四是更要充分挖掘需求側資源潛力。發揮好需求響應作用,削峰填谷、改善需求特性,發揮靈活性資源頂峰填谷作用,共同保障電力安全可靠供應。
在此基礎上,還要統籌考慮極端情況下保供電問題,需要在常規備用的情況下,增加極端條件的“戰略備用”,構建多元化清潔能源供應體系。
電力布局要高度重視“就近平衡”并且與產業布局充分銜接
統籌跨區配置和就近平衡協調發展是我國經濟產業布局和能源稟賦特征決定的,是構建新型電力系統的重要內容。
就近布局、就近平衡就是有序發展分布式清潔能源、智能微電網,特別是優先發展具有“兩自四化”(即自平衡、自安全、小微化、綠色化、數智化、共享化)特征的自治型分布式新能源系統,與廣域大系統深度共融發展,同時,因地、因網制宜在受端負荷中心規劃布局必要的保障性靈活性清潔型電源。要統籌考慮受端市場空間、送端開發能力、大基地開發需求及產業轉移帶來的負荷轉移等,進一步在“十五五”“十六五”期間優化儲備輸電通道安排。此外,還要優化跨區運行模式,以適應跨區域的大規模長距離靈活調節、互濟、潮流反轉的頻次和強度提高的形勢。隨著新能源比重提高,日、周、月、季不均衡性持續增強,全國范圍內可能出現豐期外送、枯期返送需求,跨區互濟能力的提升將有效保障區域電力安全供應。
樹立“合理利用率”的理念因地制宜推動新能源高效消納
隨著新能源占比上升,各類促進新能源消納措施的實施效果會發生“邊際遞減”,繼續維持高利用率從技術和成本上都存在巨大挑戰。據國網能源研究院預計,2030年全國新能源裝機26億千瓦,利用率將下降到90%左右。以送端典型省份為例,當考慮2025年新能源裝機規模7100萬千瓦(占比60%)時,儲能規模由0增至800萬千瓦,新能源利用率提升3.4個百分點,但由800萬千瓦繼續增至1600萬千瓦,利用率僅能提升0.37個百分點,即每百萬千瓦儲能促進新能源利用率增長幅度,由0.43個百分點下降到0.046個百分點。
一是因地制宜確立新能源合理利用率。要從全社會電力供應成本角度出發,樹立新能源合理利用率理念,即結合新能源資源稟賦和系統消納條件,適度降低新能源利用率水平有利于擴大未來發展空間提高系統經濟性,助力新能源高質量發展。
二是優化調整新能源結構和布局。當前,新能源發展風光比例失衡,新增風光裝機比重約1∶4,按此趨勢發展,午間消納問題難以解決,跨區調節互濟也面臨送受兩端特性趨同的現象,建議從頂層設計層面推動風光的協同發展。例如,美國得州與加州新能源滲透率相當,但得州風電占比高于光伏,在消納和系統運行方面狀況遠好于加州。對我國而言,要在“三北”地區加快推進光熱電站發展,盡快實現規模化,提升競爭力。
強化與國家產業規劃的有效協同推動“西電西用,產業西移”
新型電力系統建設規劃需要綜合考慮電力的基礎設施特性和產業特性。“雙碳”目標下,新型電力系統帶來一次能源、電源布局與功能、網絡規模與形態、負荷結構與特性、電網平衡模式,以及技術基礎等根本變化,客觀需要源網荷儲物理內核融合聚變才能適應這種發展變化。實現融合聚變只能通過科技創新和現代治理雙輪驅動、雙向保障來推進。電力發展不能僅考慮電力的基礎設施屬性,還要考慮電力的產業屬性,將新能源、儲能等產業發展需求與對經濟社會發展帶來的新動能評估等結合起來,服務構建新發展格局。
西部地區產業轉入速度和規模均有所提升,對能源電力規劃影響日趨顯著。“雙碳”目標提出后,西部地區新能源資源聚集優勢凸顯,部分制造業加速向西部地區轉移布局,西部地區工業增加值增速和用電量增速均快于全國平均增速。尤其是內蒙古、甘肅、新疆、寧夏、青海等清潔能源資源豐富省(區),傳統高耗能、現代高耗電產業轉入速度和規模明顯加快。
需要加強電力規劃與產業規劃的協調性研究,主動促進實現“西電西用,產業西移”。“十五五”時期是新型電力系統發展規劃布局的關鍵窗口期,要在規劃層面加強電力與產業的協同對接,推動西部新能源更多在西部地區消納、支持西部地區產業發展,助力更多的產業特別是新型電力系統產業布局在西部。
一體化謀劃電力發展與技術創新布局統籌行業梯次碳達峰關系
能源電力“雙碳”路徑和節奏與科技創新的方向和時點相互依賴、相互影響。一方面,能源科技創新的戰略布局、攻關方向、路線圖、時間表決定著能否預期實現碳中和戰略目標,影響著“雙碳”目標推進的路徑設計、節奏權衡、不同的成本與技術風險。另一方面,“雙碳”路徑規劃是基于一定技術進步的預期,對各類能源品種的技術路線、創新重點、突破時點、技術成熟度、技術經濟性都有具體要求。
能源生產與消費全環節的深刻變化,對技術創新的協同性要求不斷提高,需要供應消費全環節協同推進。要進一步突出面向電力科技協同創新、集成創新的電力發展規劃,以整體推進各環節技術創新布局和節奏,為支撐能源轉型提供系統性解決方案:一是高效清潔能源發電技術與新型儲能、先進輸電技術等需要協同推進才能滿足新能源高效消納要求;二是氫能開發利用技術要與氫能在工業、交通、電力等領域的應用技術相匹配;三是終端電氣化技術的推廣應用要與供給側電力供應清潔化技術發展節奏相匹配。
合理安排各行業達峰時序。這是一篇統籌減碳責任、推動協同發展的大文章。目前,社會各方對電力行業的達峰時序存在不同意見。對我國來說,電力行業碳排放達峰問題的實質是煤電發電量的達峰時間和峰值,也即面向“十五五”“十六五”,統籌保供、消納、經濟性的電力發展規劃問題。
以電力晚達峰支撐全社會積極穩妥碳達峰。電力行業承擔其他行業碳減排帶來的排放轉移,過早達峰,將帶來電力保供難度大、技術突破需求高、轉型成本大幅上升等挑戰,不利于全社會安全、經濟、穩妥達峰。因此,應從全社會最優角度規劃各領域協同達峰路徑,完善行業間碳排放轉移監測、核算相關的機制和標準,聚焦供給側清潔化、需求側電氣化,以電力晚達峰支撐全社會積極穩妥實現碳達峰。
充分發揮電價機制和容量市場機制作用,促進供需平衡
新型電力系統是一個市場化、法治化相互融合、相互促進的開放系統。要加快構建現代電力治理體系,在法治軌道上全面推進統籌規劃、統籌平衡、統籌協調和安全監管,建設全國統一電力市場,建立科學合理的電價機制和經濟政策,加快提升法治化市場監管能力。
分時電價應對需求響應和靈活性資源配置起基礎作用。科學的電價機制可以科學反映不同類型電源在電力系統與市場運行中不同時段的價值,吸引電力投資,引導電源和電網科學規劃、合理布局、協調發展;還可以有效配置調峰調頻等靈活性資源,引導用戶主動參與系統調節。電價機制規劃是電力規劃的重要內容,電力系統成本和電價水平對新發展格局下實現經濟社會高質量發展至關重要。
建立容量市場是中國特色電力市場的重要特征,也是保障電力電量供需平衡的較好選擇。存量與增量引入競爭才是真正的市場競爭。容量電價機制對有效容量、容量市場至關重要。一是在增量市場,要結合兩級政府部門直接負責規劃和項目核準的客觀實際,加快建立在統一規劃基礎上,年度執行中以新增電源項目公開招標方式分年確定市場投資主體、購電主體和容量電價的中國特色容量市場機制,以確保足夠的有效容量,從根本上解決缺電難題。二是存量電源項目要由政府部門逐一核定。三是容量電價與電源有效容量和出力特性、可調率相關,應根據電力供需狀況進行微調。
本文刊載于《中國電力企業管理》2024年6期,作者系國家電網有限公司副總工程師兼國網能源研究院有限公司執行董事(院長)、黨委書記
歐陽昌裕:教授級高級工程師,曾就職于中國電力企業聯合會、電力工業部、國家電力公司、國家電網公司戰略規劃部、湖北省電力公司、江西省電力公司,曾任國家電網公司總法律顧問,現任國家電網有限公司副總工程師兼國網能源研究院有限公司執行董事(院長)、黨委書記。長期從事能源電力戰略規劃、政策研究、法律法規、企業管理等工作。牽頭承擔多項能源電力戰略規劃、電力體制改革等研究咨詢項目,主導新型電力系統背景下電力安全保供重要舉措、全國電力供需預測、全國統一電力市場體系構建、國有企業重大改革措施、電力體制改革等重大課題研究。
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