李玉玲

摘要：構建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)是對能源電力發(fā)展作出的系統(tǒng)闡述，明確了新型電力系統(tǒng)在實現(xiàn)“雙碳”目標中的基礎地位，為能源電力發(fā)展指明了科學方向、提供了根本遵循。

關鍵詞：新能源;電力系統(tǒng);實踐

一、從“雙碳”目標到新型電力系統(tǒng)

（一）能源消費在碳排放中占據絕對主體地位

未來一段時期，中國將采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和。這就要求我國在今后很長的周期內，對碳排放總量施行更嚴格的控制。

據估算，2020年我國二氧化碳排放總量約110億噸，我國能源燃燒的二氧化碳排放約為98億噸，電力行業(yè)約39億噸（不含熱電聯(lián)供的供熱碳排放約5億噸，計入工業(yè)、建筑等終端用熱行業(yè)），占二氧化碳總排放量的比重分別為88%和35%?？梢钥闯?，能源燃燒和電力行業(yè)在二氧化碳排放中占據絕對主體地位，在上述領域實現(xiàn)碳減排將成為實現(xiàn)全行業(yè)“雙碳”目標實現(xiàn)的重要一環(huán)。

（二）能源結構轉型是實現(xiàn)“雙碳”目標的重要途經

從目前的的產業(yè)模式和技術發(fā)展來看，實現(xiàn)能源領域的碳減排主要有四個主要途徑：能源結構轉型，產業(yè)模式升級，用能效率提升，碳捕獲、利用和封存（CCUS）技術的廣泛應用，其中能源結構轉型對碳減排的貢獻率最高。

一是滿足終端用電負荷增長需求，通過電能替代幫助其他行業(yè)轉移碳排放。與2020年相比，未來十年，其他行業(yè)電能替代電量將新增超過1萬億千瓦時，可減少其他行業(yè)二氧化碳排放超過5億噸。

二是服務源端高比例風、光等非化石能源發(fā)電的接入和送出，支撐源端的清潔替代減排。根據預測，以2020年為基準，2030年由于支撐源端新增非化石能源電量，替代化石能源電量等效碳減排16億噸以上;2060年由于支撐源端新增非化石能源電量，替代化石能源電量等效碳減排超過85億噸。

三是電力行業(yè)能源燃燒碳排放持續(xù)下降，助力碳減排目標實現(xiàn)。2030年后，能源燃燒碳排放加速下降，2060年考慮LULUCF（土地利用及土地利用變化）后全行業(yè)溫室氣體基本實現(xiàn)近零排放，能夠實現(xiàn)碳中和目標。

二、電力行業(yè)實現(xiàn)“雙碳”目標的難點及建議

（一）面臨難點

電力行業(yè)實現(xiàn)“雙碳”目標，根本途徑是建設以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)?，F(xiàn)階段主要在電力穩(wěn)定供應、電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行、新技術成熟度不足以及政策機制不配套等方面面臨重大挑戰(zhàn)，這也是目前電力行業(yè)實現(xiàn)“雙碳”目標的最大難點。

1.電力供應安全方面面臨挑戰(zhàn)。

一是體現(xiàn)在新能源最小出力處于較低水平，對電力平衡支撐能力不足。部分地區(qū)高溫寒潮等極端氣候發(fā)生過程中電力供應需求顯著增加，保障電力供應難度大。以東北電網為例，2021年7月28日，受副熱帶高壓位置偏北影響，東北地區(qū)天氣連續(xù)多日高溫，東北全網用電負荷最高達到7058萬千瓦，同比增長8.2%;而風力發(fā)電創(chuàng)歷史新低3.4萬千瓦，不足風電裝機容量的0.1%，新能源難以支撐電網的電力需求。

二是體現(xiàn)在現(xiàn)有火電等常規(guī)裝機規(guī)模不足以保證未來電力供應需求。2030年如維持現(xiàn)有火電裝機規(guī)模不變，則火電裝機容量缺額達1.54億千瓦，難以有效保障電力供應。

2.高比例新能源消納難以維持。

一是體現(xiàn)在新能源電量滲透率與利用率之間相互制約，高比例的新能源電量占比必然造成利用率的下降。亟待推動新能源消納模式從追求新能源利用率到提高新能源發(fā)電量占比的轉變。經測算，2030年，以新能源發(fā)電量最大為目標布局新能源，可提升新能源電量占比1.75個百分點，但新能源利用率降低1.87個百分點。

二是體現(xiàn)在系統(tǒng)調峰能力存在缺額，不足以支撐高比例新能源消納。2030年，若保證新能源100%全額消納，國家電網經營區(qū)的調峰能力缺額為3.98億千瓦;若保證新能源利用率95%，國家電網經營區(qū)的調峰能力缺額為1.96億千瓦。

3.電網安全穩(wěn)定運行面臨重大挑戰(zhàn)。

一是體現(xiàn)在新能源發(fā)展駛入快車道、跨區(qū)直流送電需求旺盛，電力系統(tǒng)向“雙高”（高比例新能源、高比例電力電子）轉型成為必然趨勢，系統(tǒng)特性復雜，頻率、電壓、功角等安全穩(wěn)定問題仍將存在。以英國8.9大停電為例，事故前英國電力系統(tǒng)呈現(xiàn)高比例新能源狀態(tài)，一臺燃氣機組停機造成大面積新能源脫網，引發(fā)連鎖故障，停電范圍波及100萬人。

二是現(xiàn)有技術條件下跨區(qū)輸電及新能源承載規(guī)模存在技術約束?，F(xiàn)有技術框架下，為了保證系統(tǒng)穩(wěn)定，常規(guī)機組開機需要保持一定安全水平，使系統(tǒng)調峰能力下降，新能源承載規(guī)模進一步受到限制，跨區(qū)輸電及新能源規(guī)模存在技術約束。

4.適應減碳目標的市場機制亟待完善。

一是現(xiàn)行上網電價機制無法維持火電機組生存。預計到2030年煤電機組年利用小時數低于4000小時，2060年低于2000小時，按照當前的電價機制，火電機組無法回收成本。

二是輔助服務費用僅在發(fā)電側分攤，并未疏導至用戶側。目前輔助服務成本通過電源側分攤，進一步擠壓了電源側生存空間，電源經濟承受能力不足不利于未來長期電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行。

三是現(xiàn)行需求側響應補償機制難以為繼。據測算，需求側響應量與火電機組裝機的降低量相當。但實施需求側響應需要向用戶提供大量補償，推高系統(tǒng)運行成本，需在電價機制中統(tǒng)籌考慮。

（二）相關建議

一是要解決好安全問題。在“碳達峰、碳中和”目標下，隨著生產和消費側電能占比的提高，電力作為基礎能源的作用和地位愈加重要，而電力生產又以強不確定性的風光為主，各時空尺度的能源安全（主要體現(xiàn)在電力）挑戰(zhàn)巨大，從毫秒級的設備安全、秒/分的運行控制安全、小時/天調度安全、周/年的供給安全，以及物理、功能、跨行業(yè)和社會等廣義空間尺度的安全，需要從全社會的視角審視電力安全問題，需要通過創(chuàng)新解決電力安全問題。

二是要多行業(yè)、多主體統(tǒng)籌推進。在建設新型電力系統(tǒng)的過程中保證電力安全，是一項復雜的系統(tǒng)工程，需要各級政府、各行各業(yè)協(xié)同，通過政策、法規(guī)和體制機制創(chuàng)新，業(yè)態(tài)、市場和電價機制創(chuàng)新，以及技術創(chuàng)新共同解決。