6月2日,我國新型電力系統(tǒng)構(gòu)建頂層設(shè)計文件來了!國家能源局正式對外發(fā)布《新型電力系統(tǒng)發(fā)展藍皮書》,我國新型電力系統(tǒng)建設(shè)進入全面啟動和加速推進的重要階段。新型電力系統(tǒng)是以高比例新能源供給消納體系建設(shè)為主要任務(wù),確保能源電力安全,滿足我國經(jīng)濟社會高質(zhì)量發(fā)展的電力需求。

新型電力系統(tǒng),國家能源局,儲能

近年來,世界多個國家和地區(qū)出現(xiàn)了能源電力短缺的局面,能源危機帶來的挑戰(zhàn),促使世界各國正在重新調(diào)整能源發(fā)展戰(zhàn)略,積極促進能源供給來源地的多樣化,提高能源戰(zhàn)略儲備能力,推動能源獨立安全發(fā)展。

世界主要發(fā)達經(jīng)濟體能源電力轉(zhuǎn)型鏡鑒中顯示,歐盟、美國、日本等發(fā)達經(jīng)濟體率先啟動能源電力轉(zhuǎn)型,各國新能源發(fā)電量近年來呈快速增長趨勢。從2010年至2020年,歐洲地區(qū)新能源發(fā)電量占比由7.7%激增至23.8%,達9210億千瓦時;美國新能源發(fā)電量占比由4.0%增長至12.4%,達4977億千瓦時;日本新能源發(fā)電量占比由2.6%增長至12.5%,達1256億千瓦時。

各國結(jié)合自身資源稟賦、能源戰(zhàn)略、技術(shù)水平、政策導(dǎo)向,制定了不同的能源電力轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略與過渡路徑。

從能源轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略來看,歐盟注重碳減排,同時關(guān)注能源安全。美國注重能源獨立,加速能源技術(shù)商業(yè)化發(fā)展。日本注重電力穩(wěn)定供應(yīng),積極整合可再生能源與氫能。

為適應(yīng)新能源在系統(tǒng)中電量占比持續(xù)提升,國際主要發(fā)達國家立足于其國情和發(fā)展階段制定了能源技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略,通過電力轉(zhuǎn)型適應(yīng)大規(guī)模高比例新能源的并網(wǎng)與消納。目前各國主要通過分布式發(fā)電和儲能等領(lǐng)域技術(shù)革新,推動源網(wǎng)荷儲多環(huán)節(jié)的深度融合,同時積極出臺金融、財政、法規(guī)制度并完善電力市場建設(shè),助力電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型。

各國重點轉(zhuǎn)型措施可為我國新型電力系統(tǒng)構(gòu)建提供重要參考。

6月1日,國家能源局黨組書記、局長章建華發(fā)文稱,新型電力系統(tǒng)加速構(gòu)建,“源網(wǎng)荷儲”協(xié)同共治存在不足,電網(wǎng)安全運行風(fēng)險增大。電源側(cè)方面,部分地區(qū)高峰時段存在電力缺口的形勢仍在持續(xù),頂峰發(fā)電能力不足。電網(wǎng)側(cè)方面,隨著并網(wǎng)主體大量增加且涉網(wǎng)性能參差不齊,多回直流同送同受的電網(wǎng)格局不斷強化,現(xiàn)有的電網(wǎng)運行控制理論和建模分析方法亟待革新。負荷側(cè)方面,現(xiàn)有的調(diào)控手段尚無法對海量負荷接入做到全面可觀、可測、可控,需求側(cè)響應(yīng)機制仍需完善。儲能側(cè)方面,當前儲能配置依然不足,低成本、大容量、長時間、跨季節(jié)調(diào)節(jié)的儲能技術(shù)還有待突破。

在電力轉(zhuǎn)型發(fā)展過程中,必須完整準確全面貫徹新發(fā)展理念,堅持系統(tǒng)觀念,聚焦深化能源革命,完善風(fēng)險監(jiān)測預(yù)警體系、國家應(yīng)急管理體系,加快建設(shè)高水平自立自強的新型電力系統(tǒng),建立健全適應(yīng)新發(fā)展階段的全國統(tǒng)一電力市場體系,以高質(zhì)量的電力供應(yīng)護航經(jīng)濟社會的高質(zhì)量發(fā)展。

6月2日,我國新型電力系統(tǒng)構(gòu)建頂層設(shè)計文件來了!國家能源局正式對外發(fā)布《新型電力系統(tǒng)發(fā)展藍皮書》(以下簡稱《藍皮書》),我國新型電力系統(tǒng)建設(shè)進入全面啟動和加速推進的重要階段。新型電力系統(tǒng)是以高比例新能源供給消納體系建設(shè)為主要任務(wù),確保能源電力安全,滿足我國經(jīng)濟社會高質(zhì)量發(fā)展的電力需求。

新型電力系統(tǒng)具備安全高效、清潔低碳、柔性靈活、智慧融合四大重要特征?!端{皮書》指出,新型電力系統(tǒng)是以確保能源電力安全為基本前提,以滿足經(jīng)濟社會高質(zhì)量發(fā)展的電力需求為首要目標,以高比例新能源供給消納體系建設(shè)為主線任務(wù),以源網(wǎng)荷儲多向協(xié)同、靈活互動為堅強支撐,以堅強、智能、柔性電網(wǎng)為樞紐平臺,以技術(shù)創(chuàng)新和體制機制創(chuàng)新為基礎(chǔ)保障的新時代電力系統(tǒng),是新型能源體系的重要組成和實現(xiàn)“雙碳”目標的關(guān)鍵載體。

新型電力系統(tǒng),國家能源局,儲能

《藍皮書》錨定“3060”戰(zhàn)略目標,以2030年、2045年、2060年為構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的重要時間節(jié)點,制定新型電力系統(tǒng)“三步走”發(fā)展路徑,即加速轉(zhuǎn)型期(當前至2030年)、總體形成期(2030年至2045年)、鞏固完善期(2045年至2060年),有計劃、分步驟推進新型電力系統(tǒng)建設(shè)。

新型電力系統(tǒng)發(fā)展以支撐實現(xiàn)碳達峰為主要目標,加速推進清潔低碳化轉(zhuǎn)型。

電力消費新模式不斷涌現(xiàn),終端用能領(lǐng)域電氣化水平逐步提升。新能源跨領(lǐng)域融合、負荷聚合服務(wù)、綜合能源服務(wù)等貼近終端用戶的新業(yè)態(tài)新模式不斷涌現(xiàn),分散化需求響應(yīng)資源進一步整合,用戶側(cè)靈活調(diào)節(jié)和響應(yīng)能力提升至 5% 以上,促進新能源就近就地開發(fā)利用和高效消納。電能在工業(yè)、建筑、交通等重點用能領(lǐng)域的替代“提速擴圍”,終端用能電氣化水平提升至 35% 左右,推動形成綠色低碳、高效節(jié)能的生產(chǎn)方式和生活方式,充分支撐煤油氣等化石能源的碳排放盡早達峰。

碳達峰戰(zhàn)略目標推動非化石能源發(fā)電快速發(fā)展,新能源逐步成為發(fā)電量增量主體。在堅持生態(tài)優(yōu)先、確保安全的前提下,結(jié)合資源潛力持續(xù)積極建設(shè)陸上和海上風(fēng)電、光伏發(fā)電、重點流域水電、沿海核電等非化石能源。新能源堅持集中式開發(fā)與分布式開發(fā)并舉,通過提升功率預(yù)測水平、配置調(diào)節(jié)性電源、儲能等手段提升新能源可調(diào)可控能力,進一步通過智慧化調(diào)度有效提升可靠替代能力,推動新能源成為發(fā)電量增量主體,裝機占比超過40%,發(fā)電量占比超過20%。

煤電作為電力安全保障的“壓艙石”,向基礎(chǔ)保障性和系統(tǒng)調(diào)節(jié)性電源并重轉(zhuǎn)型。我國以煤為主的能源資源稟賦決定了較長時間內(nèi)煤炭在能源供給結(jié)構(gòu)中仍將占較高比例,煤電作為煤炭清潔高效利用的途徑之一,仍是電力系統(tǒng)中的基礎(chǔ)保障性電源。2030年前煤電裝機和發(fā)電量仍將適度增長,并重點圍繞送端大型新能源基地、主要負荷中心、電網(wǎng)重要節(jié)點等區(qū)域統(tǒng)籌優(yōu)化布局。為支撐“雙碳”戰(zhàn)略和系統(tǒng)穩(wěn)定運行,煤電機組通過節(jié)能降碳改造、供熱改造和靈活性改造“三改聯(lián)動”,實現(xiàn)向清潔、高效、靈活轉(zhuǎn)型。

電網(wǎng)格局進一步優(yōu)化鞏固,電力資源配置能力進一步提升。跨省跨區(qū)電力資源配置層面,加快推進以沙漠、戈壁、荒漠地區(qū)為重點的大型風(fēng)電光伏基地建設(shè),充分發(fā)揮電網(wǎng)資源優(yōu)化配置平臺作用,進一步擴大以西電東送為代表的跨省跨區(qū)通道規(guī)模。骨干網(wǎng)架層面,電力系統(tǒng)仍將以交流電技術(shù)為基礎(chǔ),保持交流同步電網(wǎng)實時平衡的技術(shù)形態(tài),全國電網(wǎng)將維持以區(qū)域同步電網(wǎng)為主體、區(qū)域間異步互聯(lián)的電網(wǎng)格局。配電網(wǎng)層面,為促進新能源的就近就地開發(fā)利用,滿足分布式電源和各類新型負荷高比例接入需求,配電網(wǎng)有源化特征日益顯著,分布式智能電網(wǎng)快速發(fā)展,促進新能源就地就近開發(fā)利用。

儲能多應(yīng)用場景多技術(shù)路線規(guī)?;l(fā)展,重點滿足系統(tǒng)日內(nèi)平衡調(diào)節(jié)需求。作為提升系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力的重要舉措,抽水蓄能結(jié)合系統(tǒng)實際需求科學(xué)布局,2030年抽水蓄能裝機規(guī)模達到1.2億千瓦以上。以壓縮空氣儲能、電化學(xué)儲能、熱(冷)儲能、火電機組抽汽蓄能等日內(nèi)調(diào)節(jié)為主的多種新型儲能技術(shù)路線并存,重點依托系統(tǒng)友好型“新能源+儲能”電站、基地化新能源配建儲能、電網(wǎng)側(cè)獨立儲能、用戶側(cè)儲能削峰填谷、共享儲能等模式,在源、網(wǎng)、荷各側(cè)開展布局應(yīng)用,滿足系統(tǒng)日內(nèi)調(diào)節(jié)需求。

數(shù)字化、智能化技術(shù)助力源網(wǎng)荷儲智慧融合發(fā)展。云大物移智鏈邊等數(shù)字化技術(shù),以及工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字孿生、邊緣計算等智能化技術(shù)在電力系統(tǒng)源網(wǎng)荷儲各側(cè)逐步融合應(yīng)用,推動傳統(tǒng)電力發(fā)輸配用向全面感知、雙向互動、智能高效轉(zhuǎn)變。適應(yīng)新能源大規(guī)模發(fā)展的新型調(diào)度控制體系逐步建成,源網(wǎng)荷儲協(xié)調(diào)能力大幅提升,以數(shù)字化轉(zhuǎn)型促進新型電力系統(tǒng)高質(zhì)量發(fā)展。

全國統(tǒng)一電力市場體系基本形成。保障電力系統(tǒng)經(jīng)濟安全穩(wěn)定運行,電力市場建設(shè)逐步完善,統(tǒng)一開放、競爭有序、安全高效、治理完善的全國統(tǒng)一電力市場體系基本建成,促進新能源發(fā)展和高效利用、激發(fā)各類靈活性資源調(diào)節(jié)能力。各市場主體在安全保供、成本疏導(dǎo)等方面形成責(zé)任共擔機制,促進源網(wǎng)荷儲挖潛增效。

碳中和戰(zhàn)略目標推動電力系統(tǒng)清潔低碳化轉(zhuǎn)型提速,新型電力系統(tǒng)總體形成。

用戶側(cè)低碳化、電氣化、靈活化、智能化變革方興未艾,全社會各領(lǐng)域電能替代廣泛普及。各領(lǐng)域各行業(yè)先進電氣化技術(shù)及裝備水平進一步提升,工業(yè)領(lǐng)域電能替代深入推進,交通領(lǐng)域新能源、氫燃料電池汽車替代傳統(tǒng)能源汽車。電力需求響應(yīng)市場環(huán)境逐步完善,虛擬電廠、電動汽車、可中斷負荷等用戶側(cè)優(yōu)質(zhì)調(diào)節(jié)資源參與電力需求響應(yīng)市場化交易,用戶側(cè)調(diào)節(jié)能力大幅提升。電能在終端能源消費中逐漸成為主體,助力能源消費低碳轉(zhuǎn)型。

電源低碳、減碳化發(fā)展,新能源逐漸成為裝機主體電源,煤電清潔低碳轉(zhuǎn)型步伐加快。水電等傳統(tǒng)非化石能源受站址資源約束,增速放緩,核電裝機規(guī)模和應(yīng)用領(lǐng)域進一步拓展,新能源發(fā)展進一步提速,以新能源為主的非化石能源發(fā)電逐步替代化石能源發(fā)電,全社會各領(lǐng)域形成新能源可靠替代新局面,新能源成為系統(tǒng)裝機主體電源。依托燃煤耦合生物質(zhì)發(fā)電、CCUS和提質(zhì)降碳燃燒等清潔低碳技術(shù)的創(chuàng)新突破,加快煤電清潔低碳轉(zhuǎn)型步伐。

電網(wǎng)穩(wěn)步向柔性化、智能化、數(shù)字化方向轉(zhuǎn)型,大電網(wǎng)、分布式智能電網(wǎng)等多種新型電網(wǎng)技術(shù)形態(tài)融合發(fā)展??缡】鐓^(qū)電力流達到或接近峰值水平,支撐高比例新能源并網(wǎng)消納,電網(wǎng)全面柔性化發(fā)展,常規(guī)直流柔性化改造、柔性交直流輸電、直流組網(wǎng)等新型輸電技術(shù)廣泛應(yīng)用,支撐“大電網(wǎng)”與“分布式智能電網(wǎng)”的多種電網(wǎng)形態(tài)兼容并蓄。同時,智能化、數(shù)字化技術(shù)廣泛應(yīng)用,基于大數(shù)據(jù)、云計算、5G、數(shù)字孿生、人工智能等新興技術(shù),智慧化調(diào)控運行體系加快升級,滿足分布式發(fā)電、儲能、多元化負荷發(fā)展需求。

規(guī)模化長時儲能技術(shù)取得重大突破,滿足日以上平衡調(diào)節(jié)需求。新型儲能技術(shù)路線多元化發(fā)展,滿足系統(tǒng)電力供應(yīng)保障和大規(guī)模新能源消納需求,提高安全穩(wěn)定運行水平。以機械儲能、熱儲能、氫能等為代表的10小時以上長時儲能技術(shù)攻關(guān)取得突破,實現(xiàn)日以上時間尺度的平衡調(diào)節(jié),推動局部系統(tǒng)平衡模式向動態(tài)平衡過渡。

隨著支撐新型電力系統(tǒng)構(gòu)建的重大關(guān)鍵技術(shù)取得創(chuàng)新突破,以新能源為電量供給主體的電力資源與其他二次能源融合利用,助力新型能源體系持續(xù)成熟完善。

電力生產(chǎn)和消費關(guān)系深刻變革,電氫替代助力全社會碳中和。交通、化工領(lǐng)域綠電制氫、綠電制甲烷、綠電制氨等新技術(shù)新業(yè)態(tài)新模式大范圍推廣。既消費電能又生產(chǎn)電能的電力用戶“產(chǎn)消者”蓬勃涌現(xiàn),成為電力系統(tǒng)重要的平衡調(diào)節(jié)參與力量。電力在能源系統(tǒng)中的核心紐帶作用充分發(fā)揮,通過電轉(zhuǎn)氫、電制燃料等方式與氫能等二次能源融合利用,助力構(gòu)建多種能源與電能互聯(lián)互通的能源體系。在冶金、化工、重型運輸?shù)阮I(lǐng)域,氫能作為反應(yīng)物質(zhì)和原材料等,成為清潔電力的重要補充,與電能一起,共同構(gòu)建以電氫協(xié)同為主的終端用能形態(tài),助力全社會實現(xiàn)深度脫碳。

新能源逐步成為發(fā)電量結(jié)構(gòu)主體電源,電能與氫能等二次能源深度融合利用。依托儲能、構(gòu)網(wǎng)控制、虛擬同步機、長時間尺度新能源資源評估和功率預(yù)測、智慧集控等技術(shù)的創(chuàng)新突破,新能源普遍具備可靠電力支撐、系統(tǒng)調(diào)節(jié)等重要功能,逐漸成為發(fā)電量結(jié)構(gòu)主體電源和基礎(chǔ)保障性電源。煤電等傳統(tǒng)電源轉(zhuǎn)型為系統(tǒng)調(diào)節(jié)性電源,提供應(yīng)急保障和備用容量,支撐電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。新一代先進核電技術(shù)實現(xiàn)規(guī)?;瘧?yīng)用,形成熱堆—快堆匹配發(fā)展局面。增強型干熱巖發(fā)電、可控核聚變等顛覆性技術(shù)有望實現(xiàn)突破并逐步商業(yè)化推廣應(yīng)用,為電力系統(tǒng)提供長期穩(wěn)定安全的清潔能源輸出,助力碳中和目標實現(xiàn)。

新型輸電組網(wǎng)技術(shù)創(chuàng)新突破,電力與其他能源輸送深度耦合協(xié)同。低頻輸電、超導(dǎo)直流輸電等新型技術(shù)實現(xiàn)規(guī)?;l(fā)展,支撐網(wǎng)架薄弱地區(qū)的新能源開發(fā)需求。交直流互聯(lián)的大電網(wǎng)與主動平衡區(qū)域電力供需、支撐能源綜合利用的分布式智能電網(wǎng)等多種電網(wǎng)形態(tài)廣泛并存,共同保障電力安全可靠供應(yīng),電力系統(tǒng)的靈活性、可控性和韌性顯著提升。能源與電力輸送協(xié)同發(fā)展,依托技術(shù)革新與進步,有望打造出輸電—輸氣一體化的“超導(dǎo)能源管道”,促使能源與電力輸送格局實現(xiàn)變革。

儲電、儲熱、儲氣、儲氫等覆蓋全周期的多類型儲能協(xié)同運行,能源系統(tǒng)運行靈活性大幅提升。儲電、儲熱、儲氣和儲氫等多種類儲能設(shè)施有機結(jié)合,基于液氫和液氨的化學(xué)儲能、壓縮空氣儲能等長時儲能技術(shù)在容量、成本、效率等多方面取得重大突破,從不同時間和空間尺度上滿足大規(guī)??稍偕茉凑{(diào)節(jié)和存儲需求。多種類儲能在電力系統(tǒng)中有機結(jié)合、協(xié)同運行,共同解決新能源季節(jié)出力不均衡情況下系統(tǒng)長時間尺度平衡調(diào)節(jié)問題,支撐電力系統(tǒng)實現(xiàn)跨季節(jié)的動態(tài)平衡,能源系統(tǒng)運行的靈活性和效率大幅提升。

《藍皮書》指出,隨著能源電力轉(zhuǎn)型不斷深入,源網(wǎng)荷儲各環(huán)節(jié)的功能定位和特性將發(fā)生重大調(diào)整,系統(tǒng)發(fā)展將面臨安全性、可靠性、靈活性等諸多挑戰(zhàn),技術(shù)創(chuàng)新將是破題的關(guān)鍵。重點從源網(wǎng)荷儲各環(huán)節(jié)挖掘技術(shù)發(fā)展?jié)摿?,大力推廣應(yīng)用一批關(guān)鍵技術(shù)與重大裝備,支撐新能源快速發(fā)展,推動新型電力系統(tǒng)逐步建成。

配套政策與體制機制是構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的制度保障。在體制機制創(chuàng)新方面,《藍皮書》提出六大要求,具體包括:建立適應(yīng)新型電力系統(tǒng)的電力市場體系,發(fā)揮價格政策的關(guān)鍵引導(dǎo)作用,完善新型電力系統(tǒng)建設(shè)的投融資和財稅政策體系,打造自主創(chuàng)新的技術(shù)研發(fā)體系,構(gòu)筑綠色低碳、競爭有活力的電力工業(yè)體系,完善先進高效的電力行業(yè)治理體系。

電力規(guī)劃設(shè)計總院黨委書記、院長杜忠明表示,支撐新型電力系統(tǒng)構(gòu)建的重大技術(shù)亟需進一步攻關(guān)突破,比如支撐大規(guī)模純新能源的輸電技術(shù)、適應(yīng)高海拔地區(qū)的輸電技術(shù)等;還要充分發(fā)揮體制機制的制度保障作用,破除傳統(tǒng)政策機制的堵點,推動有效市場和有為政府相結(jié)合。

“新型電力系統(tǒng)構(gòu)建過程中,新型儲能具有多元、多時間尺度的應(yīng)用場景?!倍胖颐髦赋?,2030年前,新型儲能主要發(fā)揮日內(nèi)調(diào)節(jié)作用,主要發(fā)展小時級的短時儲能。中遠期,為了解決新能源出力和電力負荷季節(jié)性不匹配導(dǎo)致的跨季平衡調(diào)節(jié)問題,需要發(fā)展儲氫、儲熱(冷)等長時儲能,推動多時間尺度儲能有機結(jié)合。

此外,電池網(wǎng)還注意到,5月19日,國家發(fā)改委針對新修訂的《電力需求側(cè)管理辦法》和《電力負荷管理辦法》向全社會公開征求意見。新增強調(diào)需求側(cè)響應(yīng),調(diào)動需求側(cè)資源。

兩項文件提出,到2025年,各省需求響應(yīng)能力達到最大用電負荷的3%-5%,其中年度最大用電負荷峰谷差率超過40%的省份達到5%或以上。到2030年,形成規(guī)?;膶崟r需求響應(yīng)能力,結(jié)合輔助服務(wù)市場、電能量市場交易可實現(xiàn)電網(wǎng)區(qū)域內(nèi)可調(diào)節(jié)資源共享互濟。

根據(jù)政策,參與對象包括新型儲能、分布式電源、電動汽車、空調(diào)負荷等需求側(cè)資源,以負荷聚合商或虛擬電廠等形式參與需求響應(yīng);政策也支持地方電網(wǎng)、增量配電網(wǎng)、微電網(wǎng)開展需求響應(yīng)。收益方式為峰谷價差方式、輔助服務(wù)市場、容量市場等方式。

電力市場化改革研究專家認為,這標志著新型電力系統(tǒng)建設(shè)進入新的階段。

新型電力系統(tǒng),國家能源局,儲能

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