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双碳目标下 新型电力系统构建需要全新的底层逻辑

光伏系统工程  来源:中国能源报  作者:李伟阳  2021/10/20 8:45:28  我要投稿  

北极星太阳能光伏网讯: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%。这使得“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”的说法深入人心,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。同时,多数发电企业也提出了宏伟的新能源发展目标,对风光等新能源资源新一轮跑马圈地成为有关各方的首要任务,致使能源电力企业主动或被动承担了实际上可能无法承受的发展责任。

需要注意的是,我国碳达峰碳中和目标具有鲜明的国家基础战略特征,这既是我国积极应对全球气候变化挑战,构建人类命运共同体的大国担当和实际行动,更是我国在新发展阶段构建“以国内大循环为主体、国内国际双循环相互促进”的新发展格局,推进经济社会高质量发展、人民生活品质持续提升与社会全面转型发展,积极适应全球市场竞争规则的重大变化,以及全面提升国家竞争力的战略决策部署。因此,绝不能因为能源电力行业担任碳减排的主要角色,就将碳达峰碳中和目标单一或主要理解为能源革命。因此,笔者认为,在当前的实际工作中,应坚持系统观念,透彻研究碳达峰碳中和目标与我国经济高质量发展的底层逻辑,科学推进并不断迭代优化。同时,也需将碳达峰碳中和目标下的新型电力系统演进的底层逻辑研究提上日程。

产业系统与能源系统的关系由“保障供能型”变为“互驱发展型”

碳达峰碳中和目标是推动我国经济高质量发展的基础逻辑,是通过推动各行业加速从高碳排放的技术路线转换到低碳、零碳排放的技术路线,实现技术与产业的跨越式进步。这将推动各行业生产用能方式发生根本性转变,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。

也就是说,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,通过用能方式和能源资源配置方式的根本性变化,自然形成“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”的能源发展新格局。

需要强调的是,碳达峰碳中和目标推动经济高质量发展是“源”“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“流”“手段”和“成本”。

我国碳达峰碳中和目标的初心和使命是推动包括能源电力行业在内的产业升级和经济高质量发展,而不能单一理解为推动能源电力行业加快构建清洁低碳安全高效的能源体系和以新能源为主体的新型电力系统。

事实上,构建清洁低碳安全高效的能源体系和新型电力系统不仅是能源电力产业升级和高质量发展的具体内容,也是我国产业升级和经济高质量发展的有机组成。同时,只有深刻理解各产业升级的经济和技术规律、产业和能源的新型互动关系,才能真正找到构建清洁低碳安全高效的能源体系和新型电力系统的有效路径。

能源结构调整需最大限度通过“电为载体”实现

碳达峰碳中和目标推动的经济高质量发展和能源高质量发展,呼唤构建以新能源为主体的新型电力系统。

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,这要求必须实现能源消费结构的根本性转变,即由主要消耗化石能源转变为全面使用可再生能源,这种能源结构调整需要最大限度通过“电为载体”实现。

同时,要实现综合能效水平的持续大幅提升,需要最大限度通过“电为载体”实现;产业系统与能源系统的关系由“保障供能型”转变为“互驱发展型”,也需要最大限度通过“电为载体”实现。

技术进步的低碳化、零碳化,必然导致全社会生产用能方式高水平、高质量的广泛电气化。同样,可再生能源的大规模、高比例开发与高水平、高质量使用,以及不同能源的多元发展、协调互济和源网荷储的协同发展、优势互补,都离不开高水平、高质量的广泛电气化。如此构建以新能源为主体的新型电力系统势所必然。

离不开全新的技术创新、政策安排和激励机制

与现有的以化石能源为主体的电力系统相比,构建以新能源为主体的新型电力系统的目的是电能生产和消费系统实现零碳(近零碳)排放,技术、经济约束将发生根本性变化。

从生产用能特性来看,因为各产业都需要广泛使用可再生能源、持续提升能效,同时能源电力行业需要大规模开发可再生能源,这使得能源开发与利用必然是分布式与集中式并重,“电从节约来、电从远方来、电从身边来”三者并举。相比之下,分布式更为基础和广泛,集中式则更能保证数量贡献。因此,从提升综合能效与系统能效入手实现节约能源、控制能源消费总量,将成为政策研究的重点、亟待解决的问题。

从安全特性和技术约束来看,随着以新能源为主体的进程演进,电力供应安全和运行安全特性将发生质的变化。随着新能源占比提高,供给将出现电量充裕而部分时段电力紧缺的情况,因此,需加快发展有效的电量“搬运”技术。同时,现有电力系统快速扩张发展取得的增加系统惯量、缩短电气距离(提升短路容量)、增加动态无功补偿能力的作用将被新能源大规模接入逐渐“中和”,同样需要发展新技术去“补偿”。

与现有电力系统相比,新型电力系统的技术体系将由以源、网技术创新为主向源、网、荷、储全链条技术创新全面延伸,由以电磁输变电技术为主向电力电子技术、数字化技术全面延伸,由单一的能源电力技术向跨行业、跨领域的技术协同转变。

从成本特性和经济约束来看,随着以新能源为主体的进程演进,我国经济发展合理的综合用能成本将需要全新的控制策略。虽然光伏、风电的成本显著下降,在发电上网环节可以与化石能源同台竞争,但新能源接入电网的成本并不是终端用户的电能成本。当新能源成为主体时,快速上升的系统平衡成本、安全保障成本等将逐渐成为主要的增量成本。

由此可见,新型电力系统的成本变化将对市场调节和政策调节提出更高要求,要从总量和结构两方面着手,找到经济、安全、清洁三者的平衡点。因此,要保证能源安全约束条件下的社会用能经济性,需要全新的技术创新支撑、政策安排和激励机制。

(作者系国网(苏州)城市能源研究院院长)

原标题:新型电力系统构建需要全新的底层逻辑

投稿联系:陈女士 13693626116   邮箱:chenchen#bjxmail.com(请将#换成@)

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