中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：
汪壽陽1 張慧明2 彭盼3（1. 中國科學(xué)院數(shù)學(xué)與系統(tǒng)科學(xué)研究院 2.南京信息工程大學(xué)3.中能傳媒能源安全新戰(zhàn)略研究院）
新型電力系統(tǒng)以滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)高質(zhì)量發(fā)展的電力需求為首要目標(biāo)、以高比例新能源供給消納體系建設(shè)為主線任務(wù)，以堅(jiān)強(qiáng)、智能、柔性電網(wǎng)為樞紐平臺，以源網(wǎng)荷儲(chǔ)互動(dòng)與多能互補(bǔ)為支撐，具有清潔低碳、安全可控、靈活高效、智能友好、開放互動(dòng)的基本特征，承載著能源轉(zhuǎn)型的歷史使命，其構(gòu)建將有力應(yīng)對全球變暖和極端天氣沖擊。
一現(xiàn)階段電力系統(tǒng)難以兼顧能源“安全-清潔-經(jīng)濟(jì)”三重目標(biāo)
01清潔性問題亟待改進(jìn)，電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施需要適應(yīng)性升級我國現(xiàn)階段電力系統(tǒng)面臨的清潔性問題主要體現(xiàn)在能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型和污染控制兩個(gè)方面。盡管我國在推動(dòng)清潔能源轉(zhuǎn)型方面已取得初步成效，但傳統(tǒng)能源仍占據(jù)較大比重，清潔能源消費(fèi)比例相對較低。電力系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)仍未完全適應(yīng)清潔能源的大規(guī)模接入，電網(wǎng)的靈活性、智能化水平相對不足，電力調(diào)度和存儲(chǔ)能力較弱，尤其是在大規(guī)模風(fēng)電、光伏并網(wǎng)過程中，難以充分發(fā)揮其清潔能源優(yōu)勢。
02 安全性問題亟待保障，綠色低碳轉(zhuǎn)型仍需有序推進(jìn)由于日光照射與風(fēng)速等氣象條件約束，新能源資源發(fā)電呈現(xiàn)波動(dòng)性、隨機(jī)性等特點(diǎn)，電力的穩(wěn)定供應(yīng)面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。以青海為例，2024年1至8月，全省水電、太陽能、風(fēng)能發(fā)電量占總發(fā)電量的比重分別為45.06%、30.38%、14.68%，而作為壓艙石的煤電比重過低，新能源占比高和靈活性調(diào)節(jié)電源不足導(dǎo)致青海電力系統(tǒng)出現(xiàn)“夏豐冬枯”與“日盈夜虧”。當(dāng)前我國電力系統(tǒng)的綠色低碳轉(zhuǎn)型遭遇區(qū)域資源錯(cuò)配和地方壁壘等瓶頸，出現(xiàn)了部分地區(qū)能源無法消納，而部分地區(qū)無能源可用的兩難局面。
03 經(jīng)濟(jì)性問題亟待解決，能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化缺乏統(tǒng)籌安排相對于火電，新能源運(yùn)行邊際成本低，但為了應(yīng)對其波動(dòng)性，需額外增加火電機(jī)組改造、儲(chǔ)能、并網(wǎng)與組網(wǎng)技術(shù)研發(fā)等系統(tǒng)性成本。其中，火電機(jī)組的靈活性改造成本為500～1500元/千瓦，抽水蓄能和電化學(xué)儲(chǔ)能的建造成本分別為6000～8000元/千瓦和350～500元/千瓦，系統(tǒng)性成本的增加降低了電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。我國無論是火電機(jī)組、電網(wǎng)互濟(jì)等傳統(tǒng)調(diào)節(jié)資源，還是需求側(cè)管理、儲(chǔ)能等新型調(diào)節(jié)能力都落后于歐美國家，調(diào)節(jié)需求與供給嚴(yán)重不匹配，能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化缺乏方向引導(dǎo)和統(tǒng)籌規(guī)劃，也缺少相應(yīng)激勵(lì)保障，加劇了我國電力系統(tǒng)潛在風(fēng)險(xiǎn)。
二極端天氣加劇“不可能三角”破局難度
近年來，極端天氣頻發(fā)，對人民生活產(chǎn)生極大影響。例如，2021年河南強(qiáng)降雨天氣導(dǎo)致374萬用戶停電；2022年川渝高溫干旱天氣造成的電力缺口達(dá)到1000萬千瓦以上；2023年冬季南京市受極端寒潮影響，電網(wǎng)負(fù)荷達(dá)1450萬千瓦，創(chuàng)歷史新高；2024年夏季受極端高溫影響，南京電網(wǎng)日最高負(fù)荷連續(xù)48天超過1000萬千瓦，其中15天超過1500萬千瓦。本年度全國超過250個(gè)站次追平或打破當(dāng)?shù)貑稳諝鉁貥O值，對電力保供造成極大壓力。極端天氣加劇了“不可能三角”難題破解難度，究其原因在于：
首先，能源供給側(cè)與需求側(cè)具有雙隨機(jī)性。以煤炭、天然氣等為主體的傳統(tǒng)電力系統(tǒng)具有供應(yīng)側(cè)可控、需求側(cè)隨機(jī)特征。然而，隨著新能源在電源結(jié)構(gòu)中占比持續(xù)增長，受氣象條件、調(diào)峰、儲(chǔ)能技術(shù)的影響，供應(yīng)側(cè)也出現(xiàn)隨機(jī)波動(dòng)的特性。高溫、寒潮、暴雨等極端天氣或沖擊水電站運(yùn)營環(huán)境，或?qū)е鲁掷m(xù)性光照不足和風(fēng)力偏弱，進(jìn)一步加劇了新能源供給的不確定性。而新能源大規(guī)模并網(wǎng)后，極易引起電網(wǎng)系統(tǒng)的電能質(zhì)量、安全穩(wěn)定性能、調(diào)控能力等方面下降。
其次，“雙碳”目標(biāo)與電力價(jià)格機(jī)制存在雙約束性。面對極端天氣沖擊，在風(fēng)電、光伏等新能源供給不穩(wěn)定的情景下，如果動(dòng)用具有壓艙石作用的煤電彌補(bǔ)電力缺口，會(huì)在一定程度上影響“雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)；且由于電力定價(jià)體系市場化程度不足，存在“市場煤”與“計(jì)劃電”長期錯(cuò)位的矛盾，煤價(jià)上升致使煤電價(jià)格倒掛，火電企業(yè)生產(chǎn)動(dòng)力不足，極端天氣沖擊下，我國實(shí)際發(fā)電量與發(fā)電裝機(jī)容量存在差距。
再次，網(wǎng)源結(jié)構(gòu)與電力生產(chǎn)消納存在雙錯(cuò)配性。一方面，新能源建設(shè)進(jìn)度快，電網(wǎng)建設(shè)周期長，造成網(wǎng)源空間不匹配，難以支撐清潔能源大規(guī)模開發(fā)外送；另一方面，我國新能源存在生產(chǎn)消納逆向分布特征，風(fēng)能、太陽能等資源主要分布在“三北”地區(qū)，而能源需求主要集中在東中部地區(qū)，導(dǎo)致局部電力供需失衡。因此，面臨極端天氣沖擊時(shí)，網(wǎng)源結(jié)構(gòu)與生產(chǎn)消納的雙重錯(cuò)配使得電力系統(tǒng)的產(chǎn)輸配用存在極大壓力。以寧夏、江蘇為例，前者新能源占較大比重，本地消納能力弱，但電力外送通道僅有至湖南、浙江等少數(shù)幾條，覆蓋面較窄；江蘇外來電源占比高、核電與火電出力較多，2024年夏季面臨極端高溫沖擊時(shí)，南京市區(qū)外來電934萬千瓦，占比高達(dá)60%。
三應(yīng)對極端天氣沖擊須構(gòu)建“五立”政策體系
01立電網(wǎng)：聚焦電力產(chǎn)輸配用，推進(jìn)區(qū)域內(nèi)外電網(wǎng)互通互濟(jì)為有效緩解極端天氣沖擊下“有電送不出，外電進(jìn)不來”的問題，應(yīng)加快推進(jìn)主網(wǎng)迎峰度夏工程項(xiàng)目和大通道建設(shè)，提升區(qū)域互聯(lián)互通、互保互濟(jì)、互供互備能力，確保負(fù)荷高峰期前應(yīng)投盡投，通過跨區(qū)域協(xié)同、電網(wǎng)對接解決新能源產(chǎn)輸配用難題。例如，青海地區(qū)目前僅有“青豫直流”電力外送通道，建議高質(zhì)量建設(shè)增量電源項(xiàng)目，確保瑪爾擋水電站、羊曲水電站按計(jì)劃投運(yùn)；繼續(xù)推進(jìn)橋頭3×66萬千瓦電源項(xiàng)目建設(shè)；加快750千伏丁字口輸變電項(xiàng)目等電網(wǎng)工程建設(shè)進(jìn)度；此外，合理制定月度外購和外送電量計(jì)劃，加大與周邊省份溝通協(xié)調(diào)，落實(shí)好已簽訂的購電協(xié)議。
02立技術(shù)：聚焦新能源“可調(diào)、可儲(chǔ)、可控”，加快電力系統(tǒng)的智能化建設(shè)建設(shè)以創(chuàng)新為根本驅(qū)動(dòng)力，以數(shù)智化為關(guān)鍵手段的新型電力系統(tǒng)。聚焦產(chǎn)、輸、變、配、用等重點(diǎn)環(huán)節(jié)，從基礎(chǔ)理論、材料、新型電力系統(tǒng)裝備、技術(shù)供給與擴(kuò)散機(jī)制等方面著力加強(qiáng)對直流技術(shù)、高導(dǎo)超低損耗硅鋼、儲(chǔ)能、芯片等研發(fā)，形成技術(shù)支撐體系。在電力系統(tǒng)能源結(jié)構(gòu)上，通過技術(shù)創(chuàng)新降低煤電機(jī)組能耗，推進(jìn)抽水蓄能和調(diào)峰氣電建設(shè)。通過關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)及智能化，使新能源上網(wǎng)“可調(diào)、可儲(chǔ)、可控”，在面對極端天氣沖擊時(shí)彰顯電力系統(tǒng)柔性與韌性。
03立機(jī)制：聚焦煤電價(jià)格倒掛，改革電力定價(jià)機(jī)制一方面，針對“市場煤”與“計(jì)劃電”的矛盾，實(shí)行電力定價(jià)機(jī)制改革，增加電力定價(jià)的靈活性，逐步實(shí)現(xiàn)輸、配電市場的產(chǎn)權(quán)分離，建立競爭充分的電力批發(fā)市場和零售市場；為防止煤電價(jià)格倒掛現(xiàn)象再次發(fā)生，可以為煤電生產(chǎn)企業(yè)提供適度的補(bǔ)貼兜底政策，保障煤電安全。另一方面，構(gòu)建地方政府、石油企業(yè)、供氣企業(yè)、管道運(yùn)輸企業(yè)、城鎮(zhèn)燃?xì)馄髽I(yè)等各負(fù)其責(zé)的多層次儲(chǔ)備運(yùn)輸應(yīng)急管理機(jī)制，為能源保供提供系統(tǒng)性支撐。
04立儲(chǔ)能：聚焦儲(chǔ)能成本與壽命，增強(qiáng)平抑極端天氣沖擊能力從現(xiàn)階段儲(chǔ)能發(fā)展來看，磷酸鐵鋰的電化學(xué)儲(chǔ)能成本已經(jīng)從2021年的1.9元/瓦時(shí)降低到目前的0.7～1.0元/瓦時(shí)，但這一類儲(chǔ)能與液流電池、氫儲(chǔ)能等成本仍然有一定的下降空間。新型儲(chǔ)能壽命周期短、投資造價(jià)高，導(dǎo)致其無法提供轉(zhuǎn)動(dòng)慣量支撐；而抽水蓄能建設(shè)周期長達(dá)7～10年，短期內(nèi)無法發(fā)揮支撐調(diào)節(jié)作用。因此如何降低儲(chǔ)能成本并延長儲(chǔ)能電池壽命已成為亟待解決的問題。此外，除了儲(chǔ)能技術(shù)創(chuàng)新，探索云儲(chǔ)能、共享儲(chǔ)能等商業(yè)模式對于能源的穩(wěn)定供應(yīng)也極為必要。
05立情境：聚焦極端天氣沖擊情景，模擬政策支持力度與時(shí)間節(jié)點(diǎn)考慮新能源資源稟賦、地方對電力的需求預(yù)測、極端天氣沖擊的類別（如干旱、暴雪、澇災(zāi)、極端高溫與低溫等）等情景，將能源“安全-清潔-經(jīng)濟(jì)”作為規(guī)劃目標(biāo)，將儲(chǔ)能與新能源技術(shù)進(jìn)步作為約束，對發(fā)電結(jié)構(gòu)、裝機(jī)容量等關(guān)鍵變量進(jìn)行全局優(yōu)化。在此基礎(chǔ)上，模擬稅收減免、財(cái)政補(bǔ)貼、定向貸款、優(yōu)惠利率、綠證交易、電價(jià)機(jī)制、可再生能源配額等新型電力系統(tǒng)政策的支持力度與時(shí)間節(jié)點(diǎn)，形成產(chǎn)輸配用協(xié)同配合的系統(tǒng)預(yù)案，明確事前、事中及事后的處理措施，避免極端天氣引發(fā)的次生影響。
