／中國電器工業(yè)協(xié)會(huì)／

2021年中國電器工業(yè)協(xié)會(huì)（中電協(xié)）受工信部國家重大技術(shù)裝備辦公室的委托，組織開展電力裝備碳達(dá)峰碳中和相關(guān)研究。中電協(xié)先后赴上海、哈爾濱、沈陽、成都、西安、廣州、天津等地開展了充分的調(diào)研，組織全產(chǎn)業(yè)鏈內(nèi)的 180 家企業(yè) 400 余人，分別設(shè)立總體組、6 個(gè)分領(lǐng)域?qū)I(yè)組和 5 個(gè)專題組開展課題研究，圍繞行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和未來支撐，通過“三摸三探”，即摸清電力行業(yè)需求導(dǎo)向、摸清電力裝備行業(yè)技術(shù)裝備產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀、摸清距離“雙碳”目標(biāo)差距，以及探明技術(shù)裝備發(fā)展方向、探明技術(shù)裝備新應(yīng)用場景、探明重點(diǎn)任務(wù)和實(shí)施路徑方向的方式，凝聚全行業(yè)的力量，形成了《電力裝備助力“碳達(dá)峰、碳中和”途徑與措施研究》總報(bào)告、6 個(gè)專業(yè)領(lǐng)域報(bào)告和 5 個(gè)專題研究報(bào)告系列研究報(bào)告。從本期起，《電器工業(yè)》將陸續(xù)刊登《雙碳研究》總報(bào)告精彩內(nèi)容，以饗讀者。

第一部分 構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的意義及挑戰(zhàn)

構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，是在立足新發(fā)展階段、貫徹新發(fā)展理念、構(gòu)建新發(fā)展格局，加快推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)和人類命運(yùn)共同體建設(shè)，深入貫徹落實(shí)國家能源安全新戰(zhàn)略的背景下，提出的新思想、新論斷。構(gòu)建新型電力系統(tǒng)具有重大意義，同時(shí)也面臨風(fēng)險(xiǎn)挑戰(zhàn)。

一、構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的意義

“雙碳”目標(biāo)的提出彰顯了中國積極應(yīng)對氣候變化、實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的決心。實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，能源是主戰(zhàn)場，電力是主力軍，將從多個(gè)維度對電力行業(yè)產(chǎn)生深刻影響。構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，為中國電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型升級指明方向的同時(shí)，也為全球電力可持續(xù)發(fā)展提供了中國智慧和中國方案。

（一）內(nèi)涵和基本特征

以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)是傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的跨越升級，新型電力系統(tǒng)是清潔低碳、安全可控、靈活高效、智能友好、開放互動(dòng)的系統(tǒng)。構(gòu)建新型電力系統(tǒng)最核心的任務(wù)就是能源生產(chǎn)的清潔化，能源使用的電氣化，與能源互聯(lián)網(wǎng)在基本內(nèi)涵上具有高度一致性，都指明了電網(wǎng)轉(zhuǎn)型發(fā)展的方向。相對而言，新型電力系統(tǒng)更加強(qiáng)調(diào)新能源的主體地位和技術(shù)變革，能源互聯(lián)網(wǎng)更加突出多能互補(bǔ)、數(shù)字化和產(chǎn)業(yè)變革。推動(dòng)電網(wǎng)向能源互聯(lián)網(wǎng)升級的過程，就是推動(dòng)構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的過程。

從供給側(cè)看，新能源將逐步成為裝機(jī)和電量主體。截至2020年底，我國風(fēng)電、太陽能發(fā)電裝機(jī)約5.3億kW，占總裝機(jī)容量的24%。隨著能源轉(zhuǎn)型步伐持續(xù)加快，預(yù)計(jì)2030年風(fēng)電和太陽能發(fā)電裝機(jī)達(dá)到12億kW以上，規(guī)模超過煤電，成為第一大電源；到2060年前，新能源發(fā)電量占比有望超過50%，成為電量主體。此消彼長中，煤電將從目前的裝機(jī)和電量主體，逐步演變?yōu)檎{(diào)節(jié)性和保障性電源。

從用戶側(cè)看，發(fā)用電一體“產(chǎn)消者”大量涌現(xiàn)。隨著分布式電源、多元負(fù)荷和儲(chǔ)能快速發(fā)展，很多用戶側(cè)主體兼具發(fā)電和用電雙重屬性，既是電能消費(fèi)者也是電能生產(chǎn)者，終端負(fù)荷特性由傳統(tǒng)的剛性、純消費(fèi)型，向柔性、生產(chǎn)與消費(fèi)兼具型轉(zhuǎn)變，網(wǎng)荷互動(dòng)能力和需求側(cè)響應(yīng)能力將不斷提升。

從電網(wǎng)側(cè)看，以大電網(wǎng)為主導(dǎo)、多種電網(wǎng)形態(tài)相融并存的格局將呈現(xiàn)。交直流混聯(lián)大電網(wǎng)依然是能源資源優(yōu)化配置的主導(dǎo)力量，配電網(wǎng)成為有源網(wǎng)，微電網(wǎng)、分布式能源系統(tǒng)、電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能、局部直流電網(wǎng)等將快速發(fā)展，與大電網(wǎng)互通互濟(jì)、協(xié)調(diào)運(yùn)行，電網(wǎng)的樞紐平臺(tái)作用進(jìn)一步凸顯，有效支撐各種新能源開發(fā)利用和高比例并網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)各類能源設(shè)施便捷接入，實(shí)現(xiàn)“即插即用”。

從系統(tǒng)整體看，運(yùn)行機(jī)理和平衡模式出現(xiàn)深刻變化。隨著新能源發(fā)電大量替代常規(guī)電源，以及儲(chǔ)能等可調(diào)節(jié)負(fù)荷廣泛應(yīng)用，電力系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)、控制基礎(chǔ)和運(yùn)行機(jī)理將深刻變化，平衡模式由源隨荷動(dòng)的實(shí)時(shí)平衡，逐步向源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)調(diào)互動(dòng)的非完全實(shí)時(shí)平衡轉(zhuǎn)變，氣候因素的影響顯著增大，電力系統(tǒng)與天然氣等其他能源系統(tǒng)日益成為協(xié)調(diào)互動(dòng)的整體。

新型電力系統(tǒng)在內(nèi)部電氣特征和外部表現(xiàn)形式上，與現(xiàn)有電力系統(tǒng)相比存在差異。

從內(nèi)部電氣特征看，新型電力系統(tǒng)將由高碳電力系統(tǒng)向深度低碳或零碳電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)變，由以機(jī)械電磁系統(tǒng)為主向以電力電子器件為主轉(zhuǎn)變，由確定性可控連續(xù)電源向不確定性隨機(jī)波動(dòng)電源轉(zhuǎn)變，由高轉(zhuǎn)動(dòng)慣量系統(tǒng)向弱轉(zhuǎn)動(dòng)慣量系統(tǒng)轉(zhuǎn)變。

從外部表現(xiàn)形式看，新型電力系統(tǒng)將通過廣泛互聯(lián)互通推動(dòng)電網(wǎng)向能源互聯(lián)網(wǎng)演進(jìn)，現(xiàn)代數(shù)字技術(shù)與傳統(tǒng)電力技術(shù)深度融合將使得電力系統(tǒng)發(fā)輸配用等各領(lǐng)域、各環(huán)節(jié)整體智能化、互動(dòng)化，虛擬電廠、抽水蓄能電站、多種形式的新型儲(chǔ)能、電力輔助服務(wù)等將讓電力調(diào)度和源網(wǎng)荷儲(chǔ)互動(dòng)更加靈活智能，安全智能可控的技術(shù)手段成為交流電網(wǎng)與直流電網(wǎng)、電網(wǎng)和電源協(xié)調(diào)發(fā)展的關(guān)鍵保障。

因此新型電力系統(tǒng)將具有四個(gè)方面基本特征：

一是廣泛互聯(lián)。形成更加堅(jiān)強(qiáng)的互聯(lián)互通網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，發(fā)揮大電網(wǎng)優(yōu)勢，獲取時(shí)間差季節(jié)差互補(bǔ)、風(fēng)光水火互相調(diào)劑和跨地區(qū)跨流域補(bǔ)償調(diào)節(jié)等效益，實(shí)現(xiàn)各類發(fā)電資源充分共享、互為備用。

二是智能互動(dòng)?，F(xiàn)代信息通信技術(shù)與電力技術(shù)深度融合，實(shí)現(xiàn)信息化、智慧化、互動(dòng)化，改變傳統(tǒng)能源電力配置方式，由部分感知、單向控制、計(jì)劃為主， 轉(zhuǎn)變?yōu)楦叨雀兄?、雙向互動(dòng)、智能高效。

三是靈活柔性。新能源要能主動(dòng)平抑出力波動(dòng)，提高發(fā)電品質(zhì)，成為友好型電源，具備可調(diào)可控能力，提升主動(dòng)支撐性能。電網(wǎng)具備充足的調(diào)峰調(diào)頻能力， 實(shí)現(xiàn)靈活柔性控制，增強(qiáng)抗擾動(dòng)能力，保障多能互補(bǔ)，更好地適應(yīng)新能源發(fā)展需要。電力用戶既是電能消費(fèi)者又是生產(chǎn)者，加強(qiáng)主動(dòng)配電網(wǎng)建設(shè)，由過去單一的網(wǎng)隨荷動(dòng)，變?yōu)楹呻S網(wǎng)動(dòng)、源網(wǎng)荷協(xié)調(diào)互動(dòng)。

四是安全可控。實(shí)現(xiàn)交流與直流、各電壓等級協(xié)調(diào)發(fā)展，建設(shè)新一代調(diào)控系統(tǒng)，筑牢安全“三道防線”，有效防范系統(tǒng)故障和大面積停電風(fēng)險(xiǎn)。

（二）服務(wù)“雙碳”目標(biāo)的核心任務(wù)

我國能源電力發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入以電力為中心的新階段，呈現(xiàn)出能源電力化、電力能源化、電力綜合化的顯著特征。新型能源尤其是綠色低碳新能源的開發(fā)利用，絕大多數(shù)都是通過轉(zhuǎn)化為電力來實(shí)現(xiàn)的?！耙噪姶骸薄耙噪姶汀薄耙噪姶鷼狻钡裙ぷ鞑粩嗤七M(jìn)，電能在終端能源消費(fèi)中的比重加速提升。“多聯(lián)供”、電動(dòng)汽車和分布式能源系統(tǒng)的發(fā)展，顯示出電力在某種程度上已經(jīng)具備了全能型能源的屬性，實(shí)現(xiàn)了能源價(jià)值增值。智能電網(wǎng)、能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)快速發(fā)展， 電力數(shù)據(jù)等要素廣泛成為研判經(jīng)濟(jì)社會(huì)運(yùn)行、服務(wù)政府管理與決策、助力企業(yè)發(fā)展、幫助用戶科學(xué)用能等的關(guān)鍵要素，使得電力在社會(huì)經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)更加重要而廣泛的價(jià)值增值。為此構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)是電力行業(yè)服務(wù)我國碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)的核心任務(wù)。

（三）技術(shù)融合創(chuàng)新發(fā)展的主要方向

構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)是順應(yīng)能源技術(shù)進(jìn)步趨勢、促進(jìn)系統(tǒng)轉(zhuǎn)型升級的必然要求，也代表了電力生產(chǎn)力大解放大發(fā)展的方向。近年來，電力電子技術(shù)、數(shù)字技術(shù)和儲(chǔ)能技術(shù)在能源電力系統(tǒng)日益廣泛應(yīng)用，低碳能源技術(shù)、先進(jìn)輸電技術(shù)和先進(jìn)信息通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、控制技術(shù)深度融合，既有力推動(dòng)了新能源、分布式電源、微電網(wǎng)的快速發(fā)展，也極大促進(jìn)了系統(tǒng)分析預(yù)測、運(yùn)行控制水平的提升。構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，不僅是科技進(jìn)步的必然趨勢，是電力生產(chǎn)力大解放大發(fā)展的方向，也有利于凝聚行業(yè)共識(shí)，促進(jìn)協(xié)同創(chuàng)新，破解能源轉(zhuǎn)型技術(shù)難題，搶占行業(yè)發(fā)展制高點(diǎn)，提高我國電力產(chǎn)業(yè)鏈現(xiàn)代化、自主化水平。

（四）行業(yè)實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展必由之路

構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)電力行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展、服務(wù)構(gòu)建新發(fā)展格局的重要途徑。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)進(jìn)步和能源轉(zhuǎn)型，電力的應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展，電力服務(wù)需求和消費(fèi)理念日益多元化、個(gè)性化、低碳化，電力行業(yè)的新產(chǎn)業(yè)、新業(yè)態(tài)、新模式不斷涌現(xiàn)。構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)為供需精準(zhǔn)對接、滿足各種需求、挖掘潛在價(jià)值、降低社會(huì)能耗、促進(jìn)產(chǎn)業(yè)升級，提供強(qiáng)有力的平臺(tái)支撐，以高質(zhì)量的電力供給為美好生活充電、為美麗中國賦能。同時(shí)，也有利于搶占行業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展的制高點(diǎn)，爭取全球產(chǎn)業(yè)競爭的主動(dòng)權(quán)。

（五）電力裝備制造業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展的動(dòng)力

“雙碳”目標(biāo)要實(shí)現(xiàn)，電力行業(yè)必須變革。電力行業(yè)要發(fā)展，技術(shù)裝備得先行。電力裝備制造業(yè)支撐著電力行業(yè)的發(fā)展。我國擁有全球門類最全、規(guī)模最大、品種最多、技術(shù)水平較為先進(jìn)的電力裝備產(chǎn)業(yè)體系，這是我們的優(yōu)勢。當(dāng)前面臨世界百年未有之大變局和新冠肺炎疫情全球大流行等因素的交織影響，外部環(huán)境更趨復(fù)雜嚴(yán)峻，全球風(fēng)起云涌的應(yīng)對氣候變化。多國不約而同地把構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)作為重要抓手，這是我國電力裝備制造業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展的動(dòng)力。

二、構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的挑戰(zhàn)

新型電力系統(tǒng)具有“三高雙峰”（高比例新能源、高比例電力電子裝備、發(fā)電和用能高自由度，夏季用電高峰、冬季用電高峰）的運(yùn)行特征，對安全可控帶來前所未有的挑戰(zhàn)。這對我國能源結(jié)構(gòu)、現(xiàn)有電力系統(tǒng)以及低碳技術(shù)發(fā)展等提出了更高的要求。

（一）經(jīng)濟(jì)增長需求與碳排放深度脫鉤

中國宣布將力爭于2030年前實(shí)現(xiàn)二氧化碳（CO2）排放達(dá)到峰值、2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和，這意味著作為世界上最大的能源生產(chǎn)國和消費(fèi)國，中國將完成全球最高碳排放強(qiáng)度降幅，用全球歷史上最短的時(shí)間實(shí)現(xiàn)從碳達(dá)峰到碳中和。要實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)意味著中國經(jīng)濟(jì)增長與碳排放深度脫鉤，而當(dāng)前中國能源消費(fèi)總量仍然處于上升通道，能源結(jié)構(gòu)以高碳的化石能源為主。中國要在未來40年內(nèi)完成從達(dá)峰到凈零排放的轉(zhuǎn)型，能源行業(yè)主要面臨三個(gè)方面的艱巨挑戰(zhàn)：一是我國已經(jīng)是世界的制造大國，部分領(lǐng)域已進(jìn)入世界領(lǐng)先水平，但在全球制造業(yè)四級梯隊(duì)格局中，中國處于第三梯隊(duì)，產(chǎn)品能耗物耗高，增加值率低，經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整和產(chǎn)業(yè)升級任務(wù)艱巨；二是煤炭消費(fèi)占比較高，仍超過50%，單位能源的CO2排放強(qiáng)度比世界平均水平高約30%，能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化任務(wù)艱巨；三是單位GDP的能耗仍然較高，為世界平均水平的1.5倍、發(fā)達(dá)國家的2～3倍，建立綠色低碳的經(jīng)濟(jì)體系任務(wù)艱巨。

（二）能源生產(chǎn)消費(fèi)方式面臨重大轉(zhuǎn)變

清潔能源利用是新一輪能源革命的主要方向，電能將發(fā)揮更大作用，化石能源將回歸工業(yè)原料和材料基本屬性。再電氣化，推進(jìn)電能替代是實(shí)現(xiàn)能源消費(fèi)高效化的有力舉措，使用便捷且容易實(shí)現(xiàn)各種形式能源的相互轉(zhuǎn)換。未來電能在終端的比重將不斷提升，2030年、2060年電氣化率分別達(dá)到33%和66%左右。電力行業(yè)不僅要在能源生產(chǎn)側(cè)實(shí)現(xiàn)對化石能源的替代，還要在能源消費(fèi)側(cè)承受工業(yè)、建筑、交通等領(lǐng)域轉(zhuǎn)移的能源消耗和碳排放，因此電力系統(tǒng)碳達(dá)峰壓力巨大。

與發(fā)達(dá)國家相比，我國工業(yè)化進(jìn)程起步較晚，GDP的增長仍依賴能源消費(fèi)的增長，因此中國電力行業(yè)的碳中和不僅要減少CO2排放，而且要滿足電力需求的持續(xù)增長。據(jù)預(yù)測，中國全社會(huì)用電量將從2020年的7.5萬億kWh增長到2060年的16萬億kWh左右，增幅高達(dá)116%，中國電力行業(yè)碳中和的難度要遠(yuǎn)高于任何發(fā)達(dá)國家。

要實(shí)現(xiàn)新型電力系統(tǒng)，需要發(fā)揮我國在能源電力領(lǐng)域的優(yōu)勢，形成技術(shù)集成、系統(tǒng)綜合、包容兼納的關(guān)鍵技術(shù)體系，重點(diǎn)在清潔發(fā)電技術(shù)如光伏發(fā)電、光熱發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電，水電、核電領(lǐng)域提升轉(zhuǎn)換效率；在先進(jìn)輸電技術(shù)如特高壓交直流、柔性直流技術(shù)提高可再生能源消納比例；促進(jìn)工業(yè)領(lǐng)域電制熱、電制氫、熱泵技術(shù)，促進(jìn)生產(chǎn)消費(fèi)電能替代。

（三）現(xiàn)有發(fā)電裝機(jī)結(jié)構(gòu)亟需加速調(diào)整

煤電在我國占據(jù)主力電源地位，起著保供托底的“壓艙石”作用。截至2020年底，我國煤電裝機(jī)容量達(dá)到10.8億kW，占全部電源裝機(jī)的49.1%，在電力系統(tǒng)中占據(jù)著半壁江山。同時(shí)，煤電作為傳統(tǒng)基建，機(jī)組單機(jī)容量大、投資體量達(dá)數(shù)十億元、壽命期長達(dá)30年，而我國煤電的加權(quán)平均壽命僅15年左右?；痣娞貏e是煤電比重過高是現(xiàn)階段我國電力系統(tǒng)的階段性特征，雖然火電比重近年來持續(xù)下降，非化石能源裝機(jī)和發(fā)電量穩(wěn)步上升，但以煤為主的能源結(jié)構(gòu)，難以快速跨越到以低碳電力為主（圖1、表1）。

表1 目前我國不同壽命期煤電機(jī)組構(gòu)成

圖1 2015～2020年我國各類電源裝機(jī)情況

原因在于，多年來我國電力開發(fā)遵循電源開發(fā)與電網(wǎng)規(guī)劃相匹配，現(xiàn)階段電力系統(tǒng)靈活性不能滿足能源轉(zhuǎn)型的要求。此外，火電機(jī)組的大型化與電力系統(tǒng)靈活性還存在內(nèi)在矛盾。隨著可再生能源發(fā)電機(jī)組比例的進(jìn)一步提高，在風(fēng)電、光電發(fā)電高峰，大量的火電機(jī)組就要停下來或者低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)讓風(fēng)電機(jī)組、光伏設(shè)備優(yōu)先發(fā)電；當(dāng)風(fēng)電、光電出力掉下來時(shí)，火電機(jī)組要馬上頂上去。這就要求火電機(jī)組有足夠的靈活性，而機(jī)組規(guī)模越大，靈活性越差。此外60萬kW的超臨界機(jī)組如果低負(fù)荷運(yùn)行，煤耗和排放都要大幅度增加，節(jié)能減排的目標(biāo)也無法完全實(shí)現(xiàn)。

（四）急需加大電網(wǎng)對新型電力系統(tǒng)的適應(yīng)性投入

電網(wǎng)方面，我國投資都是“重輸輕配”，導(dǎo)致電網(wǎng)結(jié)構(gòu)薄弱，自動(dòng)化水平偏低； 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)分割嚴(yán)重?zé)o法共享，信息化水平低；遠(yuǎn)不能應(yīng)對電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型的過程所帶來的挑戰(zhàn)，也不能適應(yīng)未來智慧城市和低碳發(fā)展的要求。以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)至少會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)重大的方向性變化：一是隨著大量分布式光伏、小型生物質(zhì)電站、多能互補(bǔ)的微電網(wǎng)等在用戶側(cè)出現(xiàn)，電能從生產(chǎn)端向消費(fèi)端的單向流動(dòng)將轉(zhuǎn)變?yōu)殡p向流動(dòng)（用戶端也生產(chǎn)電能-即產(chǎn)消者）；二是電網(wǎng)從縱向一體化的集中式電網(wǎng)向分布式扁平電網(wǎng)轉(zhuǎn)變。這兩個(gè)轉(zhuǎn)變，都需要一個(gè)數(shù)字化、智能化水平更高，本地平衡能力更強(qiáng)的本地配電網(wǎng)。無論是出于大量小型的分布式電站“集成”的需要，還是大量儲(chǔ)能設(shè)備、電動(dòng)企業(yè)等分布式接入對配電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行和控制的需要，加快實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)轉(zhuǎn)型都迫在眉睫。

（五）配套設(shè)施和低碳技術(shù)仍有待完善

為實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，需要在電能的產(chǎn)、送、用全鏈條加大投入力度。從電源側(cè)看：為了解決新能源裝機(jī)帶來的隨機(jī)性、波動(dòng)性問題，必須加快推動(dòng)儲(chǔ)能項(xiàng)目建設(shè)；從電網(wǎng)側(cè)看：保障供電可靠、運(yùn)行安全，需要大幅提升電力系統(tǒng)調(diào)峰、調(diào)頻和調(diào)壓等能力，需要配置相關(guān)技術(shù)設(shè)備；從用戶側(cè)看：政府鼓勵(lì)用戶儲(chǔ)能的多元化發(fā)展，需要分散式儲(chǔ)能設(shè)施與技術(shù)，需要以電代煤、以電代油等再電氣化技術(shù)及裝備。

儲(chǔ)能目前及可預(yù)期未來主要包括火電靈活性改造、抽水蓄能、化學(xué)儲(chǔ)能及氫能等形式。當(dāng)前行業(yè)形成的共識(shí)是，“十四五”期間火電機(jī)組靈活性改造仍是調(diào)峰的主力；“十五五”期間將以抽水蓄能為主，化學(xué)儲(chǔ)能作為重要組成； “十六五”將以化學(xué)儲(chǔ)能為主，抽水蓄能為重要組成。作為清潔、高效、安全、可持續(xù)的二次能源，氫能正迎來快速發(fā)展的戰(zhàn)略機(jī)遇期，我國“十四五”規(guī)劃明確提出包括氫能與儲(chǔ)能在內(nèi)的幾個(gè)前沿科技和產(chǎn)業(yè)變革領(lǐng)域，無疑氫儲(chǔ)能會(huì)成為主要儲(chǔ)能方法之一，利用風(fēng)能，太陽能棄風(fēng)、棄光制氫成為能源領(lǐng)域關(guān)注的重點(diǎn)，孤島制氫、分布式太陽能制氫等諸多新應(yīng)用場景被提出，但儲(chǔ)、運(yùn)氫能成為產(chǎn)業(yè)鏈的制約環(huán)節(jié)。

低碳技術(shù)是實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的關(guān)鍵。目前低碳技術(shù)可分為三個(gè)類型：第一類是減碳技術(shù)，是指高能耗、高排放領(lǐng)域的節(jié)能減排技術(shù)，如煤的清潔高效利用、油氣資源和煤層氣的勘探開發(fā)技術(shù)等。第二類是無碳技術(shù)，如核能、太陽能、風(fēng)能、生物質(zhì)能等可再生能源技術(shù)。第三類是去碳技術(shù)，典型的是CO2捕獲封存和利用（CCUS）。要實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，電力系統(tǒng)需通過促進(jìn)儲(chǔ)能及氫能技術(shù)、碳捕捉封存與利用技術(shù)挖掘更大的減排潛力，支撐電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型升級，助力實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)。

三、電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型目標(biāo)

構(gòu)建新型電力系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的重要戰(zhàn)略舉措，其核心特征在于以風(fēng)光等新能源為代表的可再生能源成為提供電能支撐的主體電源。未來隨著可再生能源發(fā)電大規(guī)模集群并網(wǎng)和高滲透分散接入，風(fēng)光等電源出力的波動(dòng)性和不確定性將給電力系統(tǒng)帶來更為復(fù)雜的安全穩(wěn)定挑戰(zhàn)，因此高比例可再生電力系統(tǒng)中電儲(chǔ)能是保障電力供應(yīng)的重要一環(huán)。

預(yù)計(jì)未來電力資源將構(gòu)成“三分天下、互為補(bǔ)充”的格局（圖2），即可再生能源成為電量主體，并提供一定的電力支撐；大型可控電源，作為電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定的基石，并提供基礎(chǔ)的調(diào)節(jié)服務(wù)；無所不在的短時(shí)電池儲(chǔ)能與必要的長時(shí)儲(chǔ)能互補(bǔ)構(gòu)成全時(shí)間尺度的系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力。

圖2 新型電力系統(tǒng)電力資源架構(gòu)體系

根據(jù)聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會(huì)（IPCC）發(fā)布的全球各種電源發(fā)電的CO2平均排放強(qiáng)度（表2）。考慮到技術(shù)進(jìn)步，除燃煤發(fā)電外，CO2排放強(qiáng)度均按表2中數(shù)值的0.8倍計(jì)算，全國煤電機(jī)組按發(fā)電煤耗281g/kWh、供電煤耗295g/kWh計(jì)，全國生物質(zhì)量按折算1.07億t標(biāo)準(zhǔn)煤計(jì)，折算其裝機(jī)容量及發(fā)電量，1t標(biāo)煤燃燒后排放2.7t的CO2。在現(xiàn)有能源資源、技術(shù)水平及安全需求基礎(chǔ)上，預(yù)計(jì)電力行業(yè)碳達(dá)峰時(shí)CO2排放量約為45億t。碳中和時(shí)，電力行業(yè)CO2排放量約為14億t（表3）。

表3 碳中和時(shí)中國電力系統(tǒng)CO2排放量

（一）碳達(dá)峰階段（2021～2030年）

電力系統(tǒng)排放在2028年前后進(jìn)入峰值平臺(tái)期，工業(yè)、建筑、交通等領(lǐng)域電氣化進(jìn)程快速推進(jìn)，電力需求持續(xù)增長（增速4.5%左右）。實(shí)施清潔替代， 嚴(yán)控煤電總量，新增電力需求主要由清潔能源滿足。

預(yù)計(jì)碳達(dá)峰時(shí)煤電裝機(jī)11.74億kW，占比30.9%，發(fā)電量4.54萬億kWh，占比42%；新能源裝機(jī)達(dá)到17億kW，占比44.71%，發(fā)電量2.92萬億kWh，占比升至27%。電力生產(chǎn)碳排放明顯下降，峰值約為45億t。

（二）深度低碳階段（2031～2050年）

能源活動(dòng)排放快速下降，能源生產(chǎn)環(huán)節(jié)清潔替代推動(dòng)電力生產(chǎn)快速脫碳， 電力系統(tǒng)碳排放在平臺(tái)期后快速下降，采用CCUS 部分移除后降至峰值10%左右，實(shí)現(xiàn)深度低碳。電力需求增速放緩（增速1.4%左右）。新能源裝機(jī)達(dá)到44億kW，發(fā)電量占比升至50%以上，煤電降至10%。

（三）碳中和階段（2051～2060年）

碳移除技術(shù)進(jìn)一步完善，電力系統(tǒng)從深度低碳發(fā)展到零碳電力系統(tǒng)。到2060年全國電力系統(tǒng)碳排放量控制在14億t左右。新能源裝機(jī)達(dá)到59億kW，發(fā)電量占比超過60%，煤電7%左右（表4、表5）。

表4 2020～2060年我國電源裝機(jī)總量及結(jié)構(gòu)（單位：萬億kW）

表5 2020～2060年我國發(fā)電量及結(jié)構(gòu)（單位：萬億 kWh）

（未完待續(xù)）