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构建新型电力系统将给发电侧、电网侧、用户侧带来哪些变化?

发稿时间:2021-08-16

      构建新型电力系统,进而实现“双碳”目标,首先应该在哪些方面达成共识?将给发电侧、电网侧、用户侧带来哪些变化?新型电力系统的构建应该如何分步进行?

《电网》:要实现我国“双碳”目标和构建新型电力系统,业界首先应该达成哪些共识?

汤广福:关于我国“双碳”目标的具体实现路径,相关部委、中国工程院、中国科学院以及国务院发展研究中心等机构都在加紧开展研究。

首先,从宏观要求来看,中国目前的碳排放占全世界的29%,碳减排的压力很大。同时,由于我国能源结构以煤炭为主,而发达则以碳排放相对较低的油气为主,所以我国减碳面临的挑战更大。

其次,减碳是一个综合性的任务,不是从哪个单一方面着手就能解决的。无论科技界、产业界还是企业界,都应该提高政治站位,制订相应措施,为我国“双碳”目标的实现作出贡献。

再次,从减碳的实施路径上看,有一种比较激进的观点认为,我国能源可以从以煤炭为主,越过油气直接过渡到以新能源为主的零碳系统。我个人认为这种观点是不合适的。一是目前我国的电力系统尚不具备以新能源为主的支撑能力。二是这种能源转型的代价太大。要构建新型电力系统,我认为应该走能源结构调整和可再生能源发展的并行之路,即低碳和零碳并行。欧盟的清洁能源低碳发展之路给了我们很多启示。要调整能源结构,把煤炭的使用量降下来,把油气的使用量升上去。虽然我国油气对外依存度较高,不可能像欧洲那样大量采用天然气,但我们也应该适度发展油气资源,特别是发展天然气发电调峰,以配合波动性、间歇性可再生能源的大规模开发利用。如果忽视电网调峰资源的发展,将会给新型电力系统构建带来巨大的不可逾越的技术鸿沟。

《电网》:从发电侧来看,构建新型电力系统对发电企业提出了哪些要求?

汤广福:我国的“双碳”目标是构建以新能源为主体的新型电力系统的主要驱动力。习近平总书记提出,到2030年,我国风电、太阳能发电总装机容量将达12亿千瓦以上。新能源大发展的时代已经到来。

截至2020年年底,我国风电、太阳能发电的总装机容量约5.3亿千瓦,占比约为24%。按照最新估算,到2030年,我国风电和太阳能发电总装机容量可能会达到16亿千瓦左右,占比约为40%,价格也逐步走向平价。这意味着在10年时间里,我国要新增风电、太阳能发电装机容量10亿千瓦以上,总占比提升近一倍。

新能源发电快速增加和占比急速扩大的情况下,构建新型电力系统不能仅仅依赖电网。目前,我国的风电和太阳能发电仍是一种粗放式的发展,低电压穿越能力等方面都比较脆弱。未来,风电和太阳能发电的支撑能力标准必须要提高,风电和太阳能发电的变流器要具备自主支撑运行的能力。如果不具备该能力,将来在应对低电压穿越和大规模脱网时,把所有问题都留给电网解决,电网将不可承受。这就需要提高对风电和太阳能发电企业的各项要求。希望能出台相关政策,缓解未来电网的压力。

《电网》:关于新型电力系统的构建,您认为应该如何分步进行?

汤广福:新型电力系统的构建,我个人认为要分两个阶段。个阶段是对现有电力系统进行改造升级。目前业界有一个误解,认为只要解决了储能问题就会解决一切问题。当然,储能是我们要大力发展的。储能也能够满足一部分削峰填谷的需求,但储能并不能完全代替灵活电源。

我国发电装机容量巨大,化学储能的原料还有一定欠缺,加上技术尚不太成熟,全面采用化学储能作为调峰电源的时机还未到来。而在储能成为大规模灵活电源之前,必须依靠天然气发电或者经过灵活性改造的煤电作为灵活电源。

美国、欧洲转型之所以比较成功,是因为有大量的天然气发电作为灵活电源用来调峰。目前我国的灵活电源占比不到3.5%,规模还远远不够。同时,我国天然气对外依存度较高。要想使天然气发电成为灵活电源,首先要加大开采量。有研究表明,到2030年,我国天然气年供给量可以增加2000亿立方米。如果都用于发电,就可以将我国的灵活电源占比提升到14%。这就相当于目前德国的灵活电源规模。

到2030年,我国非化石能源的一次消费比重将达到25%。在储能没有大规模发展的前提下,如果2030年我国的灵活电源占比能达到14%左右,电力系统就可以支撑非化石能源的一次消费比重占比25%的目标。

到了第二个阶段,如果多种类型的大规模储能和氢能等技术发展迅速,并用作灵活电源,可以在一定程度上抵消规模化天然气发电。当然,届时要充分研究规模化储能和氢能全寿命周期成本。还有一种可能就是电力系统还有一定比例的灵活调峰火电和天然气,并辅助CCUS(碳捕获、利用与封存)技术,满足碳中和条件。

《电网》:构建新型电力系统,电网企业应该作出哪些改变?

汤广福:从发电侧发展来看,未来将有60%以上的发电量为风电和太阳能发电,10%以上为核电,10%以上为水电,还要有10%以上的燃气、煤电灵活调峰机组(辅助CCUS技术)以及氢燃料电池发电。在没有出现特别大


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