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杜祥琬: 能源高质量发展应实现“可能三角”

[日期:2022-01-20]   来源:中国能源报   作者:   [字体: ]

实现碳达峰、碳中和目标的实质是能源高质量发展,一些文献称能源系统很难同时满足安全可靠、经济可行、绿色低碳这三个目标,因此被称为“不可能三角”。我认为,安全可靠是对能源系统的基本要求,经济可行的能源系统才会被社会接受,绿色低碳是能源转型的大方向,三者缺一不可。新型能源系统必须逐步做到满足这三个目标,使之成为“可能三角”,才是高质量的能源系统。

在此,重点讨论其中最核心、也是大家最关心的“安全可靠”问题。如何实现安全可靠呢?离不开“多能互补、源网荷储”八个字。确保新型电力系统的安全韧性是其发展成长的底线和责任,即使在极端的天气下,也要避免电力供应出现较大功率缺额的风险。

第一是“源”。新能源发展要做好全系统战略,自身需要一个完备的产业链条,并做到协同友邻。太阳能和风能资源由本国掌控,可增强我国能源资源供应的安全性和独立性。

除非水可再生能源外,新型电力系统的电源发展必须确立多能互补的策略,让各能源品种为碳达峰、碳中和作出贡献。在高效、清洁化出力发电的同时,应有序安排煤电机组灵活性改造,参与深度调峰,确保机组安全运行,提升电力系统的灵活性。对调峰辅助服务应有补偿政策,体现煤电的供电价值和灵活性价值。

新型电力系统要进一步发展水电,我国水电装机和出力均有一定潜力。核电在新型电力系统中要发挥稳定基荷的作用,在安全的前提下有序发展,我认为在2030年前达到1亿千瓦以上装机是完全可能的。

第二是“网”。发展智能电网和配电网,数字技术可提升电网的数据采集、分析和应用能力,与传统电力技术融合,促进电力系统各环节智能化,推动电网可观、可测、可控。

数字技术还可支撑电网以信息流引领优化能量流、业务流,增强电网的全息感知能力、开放性、交互性,使电网向能源互联网升级。同时,智能电网可以提升电网的灵活性、可控性,具备吸纳不稳定电源的能力。数字与能源结合,通过能源互联网,把能源生产端与消费端连起来,实现能源系统快速响应和实时负载平衡。

传统大电网要向大电网与微网互补共生转变,建设智慧配电网,以适应分布式能源并网、储能、电动车等新要求。电网还需强化跨省、跨区输电能力。

未来,大电网要和微网、有源配电网、局部直流电网协同,这对电网的调度运行方式、控制策略、调节能力、抗风险能力都提出了更高要求。

第三是“储”。发展商用化的储能(热)技术。储能技术是未来能源系统具备柔性、包容性和平衡功能的关键节点。储能技术的时移作用和空间转移作用,可提高系统的可控性和灵活性,不同的储能技术可应对不同周期的间歇性。特别要注意,太阳能发电是新型电力系统的支撑性技术之一,兼具发电和储能功能,应给予一定重视。

当前,多种电池储能技术进步快,从发展趋势来看,化学储能占比会越来越大。非化石能源电解水制氢储能值得关注,可以提升风、光消纳能力,且应对长周期的间歇性,将波动性的风能、太阳能转换为氢能,有利于储能和传输。

在发电侧、电网侧和用户侧,储能均有应用市场。国家发改委、国家能源局发布的《关于加快推动新型储能发展的指导意见》提出,到2025年,新型储能装机超过3000万千瓦。

第四是需求侧管理。预计到2025年,需求侧响应达7000万千瓦,占最大负荷的4%;长期有望突破20%。需求本就具有柔性,通过数字化管理,可引导用户根据市场情况调整电力需求,有利于维持系统平衡。如山西芮城光储直柔项目发展分布式电力网,终端发展灵活用电的柔性负载,以有效消纳风、光。建筑里的光储直柔、柔性用电是新能源消纳和调节的关键之一。

总之,横向多能互补和纵向源、网、储、荷、发、输、配、用协调规划,调动各种灵活性资源,以及发展各种商业化储能技术,才有可能实现新型电力系统安全可靠。

构建新型电力系统不是一蹴而就,而是一个几十年的过程,新型电力系统的比例将逐步提高。第一阶段是建设期,主要是在碳达峰之前逐步形成适合新能源的电力市场和交易体系,碳交易市场也要进一步完善。该阶段重在“先立”,传统电力和新能源协调互补,技术进步将推动各种储能和灵活性资源成本下降,使灵活性资源获得合理权益,体现调峰价值,实现电力的物理系统与数字化技术深度融合,充分发挥数字成为生产力要素的作用。

在此阶段还要积累两个经验:一是新能源与储能和灵活性资源相结合的经验;二是火力发电与非化石能源发电相结合的经验。

第二个阶段是成熟期或发展期,进一步发展新型电力系统,能够高经济性地解决各种转型成本。同时,深入研究和防范风险,使之成为与各电源品种、各种基础设施融合的新型国家综合基础设施。

实现“可能三角”没有原理性障碍,却也不是现有技术能力可以完全解决的。创新为王,构建新型电力系统,实现碳中和,是一个创造新技术、新产业、新社会价值系统的过程,需要更深入的研究和更多实践。



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