我國應走低碳和零碳并行之路 電力行業聚力探建新型電力系統

       核心閱讀：新型電力系統不僅受到來自新能源大規模接入的挑戰，還受到日趨嚴格的環境約束、市場競爭、社會參與者行為等因素的制約。愿景中的新型電力系統與非電能源系統、環境系統、社會系統等非電力環節之間的邊界條件不再一成不變，不能再按封閉系統進行規劃與調度，需要將其納入信息-物理-社會范疇內的能源系統（CPSSinEnergy）框架，在”雙碳”變革與能源低碳轉型的視野下優化新型電力系統的發展路徑。
       “我國處于工業化發展階段，電力需求還將剛性增長”“電力行業轉型目標是打造零碳電力系統”“我國應走能源結構調整和可再生能源發展并行之路”……上述聲音是記者參加8月14日舉辦的2021國際工程科技發展戰略高端論壇暨第六屆紫金論電國際學術研討會聽到的。該論壇由中國工程院主辦，中國工程院能源與礦業工程學部、國網電科院（南瑞集團）、智能電網保護和運行控制國家重點實驗室承辦。
       在業內專家看來，電力行業不僅要在能源生產側實現對化石能源的“清潔替代”，還要在能源消費側實現“電能替代”，承接工業、建筑、交通等領域轉移的能源消耗和碳排放。目前，在碳達峰和碳中和背景下，電力行業亟需加速構建以新能源為主體的新型電力系統。
電力是能源轉型“主戰場”
       目前，我國處于工業化發展階段，經濟發展任務艱巨，電力需求還將剛性增長。在業內專家看來，要實現碳達峰和碳中和目標，能源領域重任在肩。
“實現‘雙碳’目標，必須堅持‘立足國情，安全發展，科學創新，務求實效’的原則，認識到能源消費是核心，產業結構調整是關鍵，化石能源是重點，節能提效是抓手，現代化能源體系建設是目標。”中國工程院能源與礦業工程學部主任蘇義腦表示，電力行業是實現我國能源轉型的“主戰場”，新型電力系統是我國現代化能源體系的重要板塊。
       中國工程院院士、中國華能集團有限公司董事長舒印彪表示，隨著工業化、城鎮化深入推進，我國能源消費總量將在2030年前后達峰。能源消費達峰后，電力需求仍將保持增長。我國電力行業轉型目標是打造零碳電力系統，從深度低碳到零碳，建議保留一定規模的火電，發電量占比不超過10%，產生的碳排放通過CCUS（碳捕獲、利用與封存）技術移除。“火電要發揮托底和應急保障作用，解決新能源發電長周期、季節性波動帶來的保供問題。”
       中國工程院院士、國網電科院名譽院長薛禹勝指出，“雙碳”變革是中國既定的戰略目標，其實施路徑需要滾動優化，以新能源為主體的新型電力系統則是實現“雙碳”目標最重要的支撐之一。但是，新型電力系統不僅受到來自新能源大規模接入的挑戰，還受到日趨嚴格的環境約束、市場競爭、社會參與者行為等因素的制約。
       他表示，愿景中的新型電力系統與非電能源系統、環境系統、社會系統等非電力環節之間的邊界條件不再一成不變，不能再按封閉系統進行規劃與調度，需要將其納入信息-物理-社會范疇內的能源系統（CPSSinEnergy）框架，在”雙碳”變革與能源低碳轉型的視野下優化新型電力系統的發展路徑。
加速構建零碳電力系統
       實現碳達峰、碳中和目標，是加速構建零碳電力系統的過程。舒印彪表示，從碳達峰到碳中和，歐盟約70年，美國、日本40年左右，我國僅有30年時間。我國產業結構偏重，能源結構偏煤，能源利用效率偏低。2020年，我國非化石能源比重15.9%，清潔能源發電占比36%，煤炭消費比重57%，高于世界平均水平30個百分點。“電力行業二氧化碳排放占37%，幾大發電企業均提出2028年之前碳達峰，這要求我們‘十四五’期間嚴控新增煤電，‘十五五’期間不能新增煤電。煤電要轉變職能，要從以前提供電量，向提供電力輔助服務轉變。”
       認為“十五五”期間控制化石能源的任務嚴峻的還有中國工程院院士、西安交通大學電氣工程學院名譽院長邱愛慈。她表示，依據“十四五”期間電力規劃初步研究成果的邊界條件，到2025年全國非化石能源發電量占比僅為35.85%，這說明“十五五”期間必須限制化石能源裝機和利用小時數，并且上調風、光可再生能源裝機增長比例，才能達到2030年非化石能源發電量占比50%的目標。“2030年至2040年，煤電發電量處于平臺期，2040年后煤電發電量加速下降。”
       “電力系統低碳轉型經歷碳達峰、深度低碳、零碳三個階段。”舒印彪分析，第一階段是2021-2030年碳達峰階段，電力系統在2028年前后進入峰值平臺期。這一階段，工業、建筑、交通等領域電氣化進程快速推進，電力需求持續增長，新增電力需求全部由清潔能源滿足。新能源裝機達到17億千瓦，發電量占比升至28%，水電、核電發電量達13%、7%。第二階段是2031-2050年的深度低碳階段，電力系統碳排放在平臺期后快速下降，采用CCUS部分移除后降至峰值10%左右，電力系統實現深度低碳，電力需求增速放緩，新能源裝機達44億千瓦，發電量占比升至53%。第三階段是2051-2060年的零碳階段，電力系統從深度低碳發展為零碳電力系統，新能源裝機達52億千瓦，發電量占比升至61%，煤電、氣電發電量降至7%、3%。
       在邱愛慈看來，我國應走能源結構調整和可再生能源發展并行之路，即低碳和零碳并行。在保證安全的前提下，分兩階段構建適應能源轉型目標的新型電力系統：第一階段是對現有電力系統進行改造升級，第二階段是多類型的大規模儲能和氫能作為靈活電源。
讓電力系統更有“彈性”更加安全
       “能源轉型下，供應安全、新能源消納、系統穩定等問題逐漸突出，表明電力系統的安全穩定運行受到威脅，亟需發展彈性電力系統。”邱愛慈認為，彈性電力系統是應對風險的重要手段之一。
       據介紹，能源轉型下的彈性電力系統建設需采取“三步走”的戰略，經過15年的發展建設，最終達到建設彈性電力系統的預期目標：在極端事件攻擊下，電力系統7天全面恢復，核心區域電網48小時恢復，關鍵重要負荷不停電。
       “目前，我國彈性電力系統發展仍將面臨嚴峻挑戰，需要充分考慮新能源發電間歇性、波動性的影響，發展彈性電力系統需要多方形成共識，多學科交叉，久久為功。”邱愛慈稱。
        邱愛慈表示，按照“三步走”的戰略，到2025年，構建彈性電力系統的評價指標體系，推進彈性電力系統圖相關標準的制定，提升決策科學性；到2030年，統籌推進彈性電力系統關鍵技術研究，核心裝備的研發，構建彈性電力系統計算平臺；到2035年，推進彈性電力系統項目的示范應用，最終實現彈性電力系統建設目標。
 
原標題:我國應走低碳和零碳并行之路 電力行業聚力探建新型電力系統