建设电力供应保障性支撑体系重在“立”
来源：中国电业与能源
本刊记者 刘光林
今年年中以来，构建新型电力系统的进程明显提速，先是6月2日国家能源局发布《新型电力系统发展蓝皮书》，接着是7月11日中央深改委第二次会议审议通过《关于深化电力体制改革加快构建新型电力系统的指导意见》。重磅政策的接连发布引发行业热议，也推动了新型电力系统构建进入更快通道。
“加强电力供应保障性支撑体系建设”在《新型电力系统发展蓝皮书》的“总体架构与重点任务”章节中居于首位，鉴于此，如何把握先立后破节奏，统筹好发展与安全，在推动电力系统绿色低碳转型的同时，切实做好电力供应保障性支撑体系建设，成为加速构建新型电力系统、实现能源绿色低碳转型必须跨越的一道“坎”。
1 统筹绿色发展与能源安全，构建多元清洁电力供应体系
同样事关能源转型，我国提出构建新型电力系统与提出“双碳”目标的时间节点基本吻合。2020年9月22日，我国在第七十五届联合国大会上提出如期实现碳达峰碳中和的目标任务；次年3月15日，中央财经委员会第九次会议提出构建以新能源为主体的新型电力系统。
因此说，构建新型电力系统是能源绿色低碳转型的关键，也是如期落实“双碳”目标的重要保障，这已成为业内甚至全社会的基本共识。此后，我国对建设新型电力系统进行了持续不断的探索，适应新型电力系统的多元清洁电力供应体系建设取得明显成效。
可再生能源装机规模实现新突破。2023年上半年，全国可再生能源新增装机1.09亿千瓦，同比增长98.3%，占新增装机的77%。其中，常规水电新增并网206万千瓦，风电新增并网2299万千瓦，光伏新增并网7842万千瓦，生物质发电新增并网176万千瓦。截至2023年年中，全国可再生能源装机13.22亿千瓦，同比增长18.2%，历史性超过煤电，约占我国总装机的48.8%，其中，水电装机4.18亿千瓦、风电装机3.89亿千瓦、光伏装机4.7亿千瓦、生物质发电装机0.43亿千瓦。
2023年上半年，全国可再生能源发电量达到1.34万亿千瓦时。风电光伏发电量迎来快速增长，共计7291亿千瓦时（其中，风电4628亿千瓦时、光伏2663亿千瓦时），同比增长23.5%（其中，风电20%、光伏30%），风电和光伏利用率分别为96.7%、98.2%，同比分别提升0.9、0.4个百分点；水电发电量5166亿千瓦时，平均利用小时数为1239小时；生物质发电量984亿千瓦时，同比增长10.1%。
“目前我国水电、风电、光伏、生物质发电等可再生能源发电装机规模稳居世界第一。”中国工程院院士、中国工程院原副院长杜祥琬表示，不过我国已开发利用的可再生能源还不到技术可开发资源量的十分之一，所以我国能源低碳转型的资源基础是丰厚的。
全球能源互联网发展合作组织经济技术研究院院长周原冰也作出过类似表述：我国风光资源非常充裕，开发条件和经济性也非常好，完全能够支撑整个能源转型。他表示，我国光伏基地化开发潜力巨大，到2030年，西部、北部可完成开发6亿千瓦；到2050年，全国将完成开发28亿千瓦。同时，他认为我国东部和中部地区分布式光伏开发潜力也非常大，年内分布式光伏开发量将达到2亿千瓦；到2050年，将超过6亿千瓦。
稳居全球第一的可再生能源开发能力和利用水平，以及巨大的可再生能源资源潜力，是我国在构建新型电力系统条件下确保电力安全稳定供应的强大底气所在。
2 科学定位传统能源，基础和应急保供作用不容忽视
不过，建设新型电力系统意味着对传统电力系统的革命。尽管这是一个渐进式的、先立后破的过程，但我们仍然需要科学辨析新型电力系统与传统电力系统的本质区别与必然联系，从而在加快由传统电力系统走向新型电力系统的同时，确保拥有强大的电力供应保障能力。
在传统电力系统中，电力保供主要是确保量的满足，只要保障装机容量充裕、燃料储备充足、电网系统稳定运行，基本就可以确保电力安全可靠供应，比如保煤炭产能充足、保电煤运力畅通、保备用容量充裕、保机组稳发满发等等，这些基本都属于量的保障。
但在新型电力系统条件下，仅仅有量的保障还是远远不够的。因为以风、光为主的新能源发电出力并不稳定，具有随机性、波动性和间歇性等先天缺陷，即便有了大量的装机储备，但仍然需要“看天吃饭”，因此不能像传统能源那样仅仅通过“量的多寡”来评价新型电力系统条件下的电力保供能力。
这是一组耳熟能详的数据：2021年，全国煤电以不足50%的装机占比，生产了全国60%的电量，承担了70%的顶峰任务。这些数据使煤电的基础性保供作用一览无余。
煤电有如此突出的“顶梁柱”表现，恰恰反衬出新能源的“短板”。《新型电力系统发展蓝皮书》显示，2022年，我国风电、光伏装机规模达到7.6亿千瓦，占电力总装机的30%；而风电、光伏发电量为1.2万亿千瓦时，仅占到总发电量的14%。这就是说，风电和光伏以三成的发电装机仅产出不到一成半的发电量；至于承担顶峰保供任务，风电与光伏就更谈不上了。
需要强调的是，与煤电等传统能源相比，风电和光伏存在一个“容量可信度”的问题。容量可信度，就是指风电机组或者光伏设备的可信容量占其装机容量的比例；可信容量，是指在可靠性相同的前提下风电机组或者光伏设备可以视为常规机组容量的大小。南方电网科学研究院王彤等人的研究成果显示，2020年，中国南方电网公司供区风电机组的容量可信度在0.67%—18.75%之间。而方鑫等人撰写的《并网光伏电站置信容量评估》则显示，光伏装机的容量可信度在54%和56%之间。
所以，在当前及未来一段时期，仍然需要传统电源作为灵活性资源、基础性保障电源和应急保供电源，必须在确保系统安全稳定供应的前提下，才能渐进式地构建新型电力系统。为此，《新型电力系统发展蓝皮书》要求，稳住煤电电力供应基本盘，推动煤电灵活低碳发展，推动煤电机组灵活性改造和抽汽蓄热改造，加大“三改联动”力度，推广新型节能降碳技术，加快开展新型CCUS技术研发及全流程系统集成和示范应用，增加应急备用电源，推动煤电机组调相功能改造，等等。数据显示，截至2021年底，我国实现超低排放的煤电机组超过10亿千瓦、节能改造规模接近9亿千瓦、灵活性改造规模超过1亿千瓦。截至2022年底，全国达到超低排放限值的煤电机组约为10.5亿千瓦，占煤电总装机容量的比重约为94%。
3 源网荷储相协调，实现互动条件下的灵活保供
当然，由于可再生能源出力的不确定性，还让新型电力系统与传统电力系统产生另外一个不同。与可再生能源相比，传统能源具有较强的灵活性，其出力大小可以做到“源随荷动”。在传统电力系统中，电源可以“迁就”比较“任性”的负荷；但在新型电力系统中的风电和光伏等可再生能源就很难做到这一点，其本身就属于比较“任性”的一方，当然无法根据负荷波动相应增减出力。这也成为构建新型电力系统需要面对的又一个课题。
另外，还必须考虑个性化的国情。由于资源禀赋和负荷呈逆向分布，让我国不得不形成强大的电力电量“位移”能力——随着超特高压电网技术的不断发展进步，我国高电压、远距离、大容量输电能力取得巨大突破。然而，随着构建新型电力系统持续加速，新能源渗透率不断提高，导致电源侧的出力更加难以把控，与负荷侧的匹配难度加大，这就迫切需要解决电力电量的“时移”问题——要么在电源侧将供应能力进行“时移”，要么在需求侧将负荷需求进行“时移”。
一名售电企业负责人表示：新型电力系统建设是实现“双碳”目标的重要内容，而由于新能源发电具有随机性波动性等特点，新型电力系统建设不能仅从供给侧大量投资建设新能源发电来实现，还需要投入大量调节性资源。而在新型电力系统条件下如何配置资源，需要从体制机制层面加以解决。
总之，当前新能源对传统能源尚未形成可靠的替代能力。针对上述问题，亟需推动构建适应新能源大规模接入的源网荷储协调互动的多元综合保障体系。
首先映入大众眼帘的是需求侧响应，尤其是在新能源占比逐渐提高的新型电力系统构建中，需求侧响应成为确保电力供需平衡的不二选择。
5月19日，国家发展改革委向社会公布了新修订的《电力需求侧管理办法（征求意见稿）》和《电力负荷管理办法（征求意见稿）》，以期进一步挖掘需求侧调节潜力。7月26日，国家发展改革委经济运行调节局负责人关鹏在国务院新闻办举行的政策例行吹风会上表示，预计到2025年，各省需求响应能力可以达到最大用电负荷的3%—5%；其中年度最大用电负荷峰谷差率超过40%的省份，需求响应能力将超过5%。
当然，新型电力系统下的需求侧响应不仅针对负荷的高峰和低谷时段，而是根据系统的供需情况实时、适时地调整生产能力——供大于求时增加用电需求扩大生产；供小于求时控制用电需求减少生产，以最大限度实现负荷与新能源出力的均衡与匹配。
“当前，我国电力系统存在调节能力不足、保供压力大等突出问题。通过电力需求侧管理合理引导电力消费，可以有效降低高峰电力需求，在缓解电力供需缺口方面发挥重要作用。”中国电力企业联合会规划发展部主任张琳表示，经过多年的实践和发展，需求侧资源已不只是一种电网应急资源，正逐步成为一种广泛参与电网运行、实现供需双侧资源协调优化的重要资源。
在发电侧通过传统能源与可再生能源进行多能互补，可以平滑可再生能源出力曲线，实现发电侧出力的灵活可控，确保与负荷侧进行更好匹配，从而提升在新型电力系统条件下的安全保供能力。
今年6月，全球最大、海拔最高的水光互补项目——国投雅砻江柯拉一期光伏电站在海拔4600米的扎拉托桑山上投产。该电站接入50千米外的两河口水电站，实现波动性电源——光伏与灵活性电源——水电“打捆”送出，可以有效平抑光伏电站出力的波动性，捆绑成为稳定电源后再输送给当地或者远方的受端电网。在可再生能源资源丰富的甘肃、青海、内蒙古、贵州等送端省份，特别注重风光水火储等多能互补一体化发展，以促进可再生能源大规模消纳。
另外，建设储能是驱动供电能力和负荷需求实现“时移”的最直接手段，可以更加有效地平抑新能源的波动性，是确保电力供需实时平衡的最直接手段。截至6月底，全国已建成投运新型储能项目累计装机规模超过1733万千瓦/3580万千瓦时，平均储能时长2.1小时；抽水蓄能装机0.49亿千瓦。前6个月，全国新投运新型储能装机规模约863万千瓦/1772万千瓦时，相当于此前历年累计装机规模程度总和；新增抽水蓄能装机330万千瓦。
需要强调的是，电动汽车被看作新型电力系统中的一种特殊灵活性资源。充分提升电动汽车与电网的互动水平，也是强化电力保供稳供能力的重要手段之一。周原冰介绍，到2050年全国电动汽车的使用规模预计超过3亿辆。即便考虑到各种因素，只需要通过有序充电这一项，这些电动汽车就可以发挥3亿千瓦以上的系统调节能力。如果再实现与电网的双向互动充放电，那么对于电力保供也会提供可观的容量和电量支撑。他认为，关键是要尽快建立相关标准并完善充放电基础设施。
此外，具有长时储能能力的绿氢，被看作破解新能源消纳难题、加速构建新型电力系统的终极解决方案。因此，当务之急是加速推动可再生能源制氢产业发展，着力突破大容量、低成本、高效率电氢转换技术装备，开展大规模氢能制备和综合利用示范应用。可喜的是，我国目前在低成本绿氢生产、储氢以及远距离输氢等方面已经取得一定突破。
4 “先立后破”重在“立”，传统能源与新能源必须做“加法”
建设新型电力系统是实现能源绿色低碳转型的关键，当然需要遵循“先立后破”的原则，以确保在构建新型电力系统条件下电力安全稳定供应。
国外一些案例告诉我们，如果对“破”与“立”的关系处理不当，就可能对电力保供产生不利影响。2019年英国大规模停电以及2021年美国得克萨斯州大停电等事件，无不提醒着人们，能源清洁低碳转型必须要把握好新能源对传统能源的替代节奏。
中国电力企业联合会党委书记、常务副理事长杨昆曾表示，加快构建新型电力系统，要稳步推进煤电由主体电源向调节型电源转变，大力推动电源结构清洁绿色转型。
国家电网有限公司副总经理陈国平也认为，在全面加快新能源发展的同时，适度发展支撑性电源，保障转型期电力供应。一定时间之内，煤电从“增容控量”逐步过渡到“控容减量”，最后到“减容减量”。
业界有这样一个认识：虽说“先立后破”，但是“破”往往并非重点，关键在于“立”。所以，构建新型电力系统的路径应是，首先做到对传统能源存量进行优化，在传统能源基础保障功能不降的前提下，进一步增加其灵活性和调节能力，这对存量传统能源来说是做“加法”。
而“破”则是指在能源开发增量中不再以传统能源为主体。也就是说，即便未来新能源在电力系统中占据主体地位，那也是新能源增量的不断增加所致，而不是由于传统能源的不断减少（当然，这里不包括到期退役的传统能源机组）。
所以，我们说的“先立后破”并非“此消彼长”的关系，而是传统能源并不见得“消”，但新能源的确在高速地“长”。这也是为什么我们给出的碳达峰时间是在2030年的原因，在碳达峰之前，传统化石能源还是要有一定增量的。
杜祥琬就认为，能源绿色低碳转型就是在做“加法”，是在保证传统能源规模基本不变或者略有增加的基础上不断提升新能源的占比。这样一来，能源低碳转型和能源安全保供不但不会产生冲突，还会“越转型越安全”。同样的道理，只要把握好构建新型电力系统的实践路径，就不必太过担心电力供应保障的问题。
更何况，构建新型电力系统需要一个很长的周期，为此我们制定了新型电力系统“三步走”的发展路径，规划分三个阶段建设新型电力系统。即使以现在为起点，到2060年走完这三个阶段尚需30多年时间；即便是到2045年完成“总体形成期”的目标任务，也需要超过20年时间。根据《新型电力系统发展蓝皮书》，即便在从当前到2030年的“加速转型期”内，非化石能源消费比重也仅能达到25%而已，这一方面表示传统能源与新能源地位的逐渐转换需要一个漫长的过程；另一方面也意味着电力供应保障性支撑体系的调整同样是一个漫长而审慎的过程。
本文刊载于《中国电业与能源》杂志。
