在“碳达峰、碳中和”方针的引领下，我国电力体系进入了构建以新动力为主体的新式电力体系的展开阶段，将面对一系列新问题、新应战。从世界上看，丹麦作为完结高份额新动力电力体系的“先行者”，完结了将近60%的发电量来自风电和光伏。德国、英国、葡萄牙、西班牙、意大利、希腊都完结了新动力发电量超越20%。虽然我国风电、光伏并网装机容量位居世界首位，但从发电量来看，风电、光伏年发电量占总发电量的比重别离为5.5%和3.1%，还处于中低份额新动力展开阶段。作为“后来者”，“先行者”的先进经历值得我国借鉴，同时其在展开中露出出来的问题更值得咱们深思。要在充沛汲取世界经历经验的根底上，发现和解决现有问题，辨认和防备潜在危险，助力我国“碳达峰、碳中和”方针顺利完结。
一、以世界经历对照我国存在的问题
(一)完善配套方针：健全法令方针体系，供应准则保证
欧美国家在推进新动力展开过程中，不只规则了中长期战略方针，还重视动力立法及体系机制规划。在立法方面，英国出台《动力法案》及《电力商场变革》，德国不断修订《可再生动力法》等，以完整的法令结构保证了动力方针的前瞻性、连续性、可操作性。在商场机制方面，英国的双向付费差价合约准则经过合同价格信号引导低碳电力出资，保证可再生动力发电企业收益。在财务激励方针方面，德国在可再生动力展开的不同阶段，灵敏拟定包含固定上网电价、溢价补助和发电招规范则在内的财务激励方针。在配套商场体系方面，英国设置包含碳排放税和配套碳价方针以约束燃煤发电;美国根据可再生动力配额制树立配套的绿色证书商场，强制性可再生动力展开方针与绿证商场相互配合、调和运转。
现在，我国的电力体系和电力商场树立在传统化石动力发电可控性和灵敏性的根底之上，仍首要选用发电方案办理、政府定价等方案性手法，短少灵敏的买卖和价格机制，可再生动力发电全额保证性收购准则难以执行。发电侧“零和游戏”的电力辅佐服务商场，使煤电处于支付与报答、职责与获利不对等的窘境中，调峰才能得不到充沛调用。财务补助资金来源缺乏，补助发放不及时，影响新动力企业正常运营和展开。长期以来以省为实体推进的电力商场建造，构成了独立体系、自我平衡、相对关闭的省级商场，不利于全国范围的体系规划、电源结构优化、跨省调度和买卖。《动力法》长期缺位，《可再生动力法》可操作性相对较差，实施细则及配套法规有待完善。
(二)进步调理才能：挖掘灵敏性资源潜力，进步电力体系可靠性
现在世界上新动力展开较好的国家，具有灵敏调理功用的机组装机比重遍及较高。其间，西班牙、德国、美国占比别离为34%、18%、49%。德国首要以占总装机37.3%的火电机组作为灵敏性电源，包含硬煤发电机组、褐煤发电机组、单循环燃气发电机组以及联合循环燃气发电机组。德国的经历标明，在充沛挖掘火电厂潜力的情况下，燃煤机组的最小出力可以从50%～60%下降到35%～50%，爬坡速度可以进步到本来的3倍，冷启动时刻缩短5%。跟着欧洲各国陆续实施“退煤”方案，未来抽水蓄能电站、天然气发电、储能、电网互济将发挥更大的调理效果，预计上述灵敏性资源装机将从2020年的1.22亿千瓦添加到2030年的2.02亿千瓦、2040年的2.6亿千瓦。各国的电力需求侧产品种类繁多，负荷集成商将需求侧资源作为产品在容量商场、辅佐服务商场、零售商场上参与竞价买卖。
我国灵敏电源装机比重远低于发达国家水平，电力体系依然以煤电为主体电源，抽水蓄能、燃气发电等灵敏调理电源装机比重较低，缺乏6%。其间，“三北”区域新动力富集，风电、太阳能发电装机别离占全国的72%、61%，但灵敏调理电源却缺乏3%。因为改造技能和补偿机制的原因，“十三五”期间，我国2.2亿千瓦煤电灵敏性改造规划方针仅完结了四分之一。储能工业展开依然面对方针体系不完善、出资报答机制不健全、要害中心技能有待打破等问题。需求侧呼应大都依然经过“有序用电”的行政型手法展开，不能灵敏盯梢负荷改变。按照“十四五”“十五五”年均新增风景装机1.1亿千瓦测算，2025年全国电力体系调理才能缺口将到达2亿千瓦，2030年进一步增至6.6亿千瓦，调理才能缺乏将成为约束新动力展开的重要因素。
(三)做好技能保证：应用先进的发电猜测及调度运转技能，进步新动力接入体系运转水平
电力体系消纳新动力的根底是新动力功率猜测。德国根据气候预报的新动力功率猜测属于商业范畴，电网公司以及电力供求各方购买来自专业组织的猜测服务。现在，德国风电功率猜测差错可到达2%～4%，太阳能发电可到达5%～7%。新动力大规划展开后，数量多、规划小、随机性强的新动力机组个体给电网调度形式带来很大压力。德国电网经过各输电网操控中心和上百个配电网操控中心完结对风电场的实时调度。德国《可再生动力法》规则，一切容量大于100千瓦的可再生动力发电设备必须具有遥测和遥调的技能条件，才答应并入电网，风电场实时数据直接上传至配电网操控中心。
我国可再生动力展开时刻短、速度快、数据积累少、机组数量庞大，全国现在有超越6000座大型新动力电站和几百万个低压接入的分布式发电体系，在应对复杂多变的资源气候条件、大规划新动力集群发电、极点气候事情的情况下功率猜测的准确度不高。我国风电功率短期猜测的均匀绝对差错多在6%～18%之间，其间西北内陆区域风电功率猜测差错较大。习惯新动力消纳需求的电网调度运转新机制没有树立，现有信息化手法不能充沛满意新动力功率猜测与操控、可控负荷与新动力互动等需求，多能调和操控技能、新动力实时调度技能、送电功率灵敏调理技能等新动力消纳平衡技能亟待加强。
(四)统一电力商场：跨国电力互联互济，促进电力资源优化装备
欧洲已建成统一互联电网，而且依托统一电力商场，树立了较为完善的商场机制，新动力在各国之间可以基本上完结自由流转。丹麦与周边国家跨国输电线路输电容量到达800万千瓦，是风电装机容量的1.6倍。2019年丹麦全国总用电量中有46.9%来自风力发电，这首要得益于北欧电力商场和挪威水电的互联互济。德国与周边9国的电力交流才能已经到达2500万千瓦，占其总装机容量的12%、冬季最高负荷的30%。葡萄牙与西班牙电网相联，最大功率交流才能310万千瓦，占风电装机的65%。为了添加电网互联容量，欧盟提出2020年各成员国跨国输电才能至少到达本国装机容量的10%，2030年要到达15%。
我国当前呈现七大区域电网供电格式，区域电网内部构架明晰、分层分区。“十三五”期间，全国建成投运跨省跨区重要输电通道23条，国家电网构成“十三交十二直”特高压电网，南方电网构成“八交十一直”的西电东送大通道，全国大电网基本完结联通，西电东送才能到达2.6亿千瓦。各区电源、负荷的时空互补特性为展开跨区跨省水火互济、打捆外送供应了物理根底。然而电力买卖的省间壁垒依然存在，近年来电力供需局势宽松，部分省份宁可用本地煤电也不愿用外来清洁电，乃至约束和干预省间电力买卖，必定程度上阻碍了跨区资源优化装备。
二、以世界经验预判我国潜在的危险
(一)源网脱节危险：电源电网展开不调和，导致新动力电力相对过剩
在动力转型初期，德国对新动力发电实施了大规划补助办法，导致新动力发电量飙升，而配套电网建造和改造没有得到重视。2000年至2019年，德国的可再生动力发电量从7%添加到35%，而用于运送可再生动力电力的7700公里规划输电线路却只建成8%，两者速度的“一快一慢”反映了德国风电和电网展开的不调和。电网建造滞后于新动力电力出产，构成大量的风电糟蹋。随后，德国经过修订《可再生动力法》，约束陆上风电扩建速度，以习惯电网扩建滞后的现状，对动力转型节奏进行适当调整。
“十二五”末，在电力需求添加放缓的展开局势下，因为电源电网展开不调和、跨省跨区可再生动力消纳机制不健全、国家与当地可再生动力展开规划统筹不行等原因，我国可再生动力展开呈现了“边建边弃”、“窝电”与“弃电”并存的情况，弃风、弃光率高达15%、11%，甘肃、新疆、吉林三地弃风率更是超越了30%。“十三五”期间，经过加强输电通道建造、完善机制、进步灵敏性等手法，弃电率显着下降，2020年弃风、弃光率降至3.5%和2%。在2030年风电、光伏装机到达12亿千瓦以上的方针引导下，新动力工业将迎来新一轮爆发式添加，在资本狂热以及后疫情年代当地出资拉动驱使下，若相关办理监管不到位，可能会再次呈现快批阅、抢规划、占份额的现象，构成项目盲目布局乃至无序展开，电网无法消纳，弃电率再次攀升。据统计，现在14家动力电力央企“十四五”规划的新动力装机数据已经超越6亿千瓦，若悉数投产，2025年全国新动力装机将达12亿千瓦。
(二)生态环境危险：火电一度逆势添加，加大碳减排方针完结难度
2011年日本福岛核电事故后，德国因“安全原因”宣布逐步退出核电。为弥补核电退出带来的电力空缺，同时也为高份额可再生动力电力供应调峰电源和备用容量，德国天然气发电占比逐年进步，筛选煤电进程相对欧洲其他国家较为缓慢。据统计，2020年德国天然气发电量同比添加12%，煤电占比约为24%，远高于11%的核电占比。德国可再生动力发电量占比的大幅进步并未使碳排放显著下降乃至呈现反弹。德国原方案在2020年前完结温室气体排放较1990年削减40%，鉴于这一方针很可能无法完结，德国于2019年又拟定了《气候保护方案2030》，寄希望于新方案可以推进德国完结2030年减排方针。
虽然近年来我国煤电的清洁化展开，使得各项污染物排放量都下降90%以上，可是煤电的高碳排放特征没有改动。因而，为完结“碳达峰、碳中和”方针，解决高碳煤电的使用问题是低碳电力展开的中心。为拉动当地经济、应对新冠肺炎疫情冲击，一些当地新核准建造了一批煤电项目。据统计，2020年全国新增煤电装机约4000万千瓦，累计装机容量达10.8亿千瓦，同比添加3.8%。2020年煤电发电量超越4.6万亿千瓦时，比2015年添加了7000亿千瓦时，相应的二氧化碳排放增量为5.6亿吨左右，占“十三五”期间二氧化碳排放增量80%以上。如果“十四五”依然大幅建造煤电来添补短时尖峰负荷缺口，有可能构成电力高碳途径确定、煤电资产搁浅、碳排放“高位达峰”，为完结碳中和方针带来巨大压力，贻误碳达峰“要害期”“窗口期”的有利机遇。
(三)安全运转危险：高份额新动力接入，电力体系抗干扰才能下降
跟着新动力的不断接入，传统电力体系以火力同步发电机为主的运转方法随之改动，发生连锁毛病、大面积停电的危险也日益加大。一是新动力机组的频率/电压支撑才能弱。新动力大规划接入导致电力体系转动惯量下降，当负荷改变导致体系频率快速改变时，新动力机组无法供应惯量支撑以减小电网频率改变。2016年9月28日，新动力发电占比高达48%的南澳大利亚州，受强台风和暴雨等极点气候影响，88秒之内遭受5次体系毛病，引起6次电压跌落，导致9座风机场脱网，终究演变成继续50小时的全州大停电。二是新动力机组抗干扰才能弱。受限于电力电子器件的电压、电流耐受才能，新动力机组在电网发生扰动时存在必定的脱网概率。2019年英国8?9大停电中，雷击导致线路毛病，因为海上风电场涉网功用缺乏，引发海上风电场次同步振动，导致737兆瓦海上风电机组脱网，之后相继引发244兆瓦燃气机组、500兆瓦分布式电源跳闸，终究构成英格兰与威尔士大部分区域停电，约有100万人遭到停电影响。
我国电网中局部的新动力电站脱网问题也时有发生，2015年1月，新疆哈密山北区域风电机组继续发生次同步振动，导致风电场邻近3台66万千瓦火电机组跳闸，同时构成该区域电网频率下降。过电压、谐振、电压安稳、次同步振动等一系列问题，都和我国新动力装机份额快速攀升直接相关。因为我国的资源禀赋特性，现在首要以大规划集中开发、远距离送出的展开形式为主，风电场遍及坐落电网末端，当地电网结构遍及比较单薄。跟着未来集中送出的风电总装机容量越来越大，接入电力体系的电压等级越来越高，风电场发生事故对电网的影响程度也将增大。
(四)电价上涨危险：体系性本钱上升，引起终端电价上涨
全球已有超越30个国家的风电和光伏本钱低于化石燃料发电。但从体系整体来看，新动力并没有完结真正意义上的“平价”，配套电网建造、调度运转优化、备用服务、容量补偿等辅佐性的出资不断添加，整个电力体系本钱随之添加，终究由终端用户买单。德国的电力调度组织每年为平衡体系支付的本钱已超越15亿欧元并呈上涨趋势，输配费用较2009年上涨挨近30%，可再生动力附加费占电价份额由5%上涨至21%。为了保证德国工业竞争力，德国法令答应工业用户不承当分摊可再生动力附加费义务，高耗能大企业也获得削减交纳可再生动力附加费的“豁免权”。因而，可再生动力附加费首要由居民用户来分摊。2019年，德国可再生动力装机占比挨近40%，十年进步了24个百分点，而电价上涨了30%。电力开支乃至到达了普通家庭年收入的十分之一。近十年以来，澳大利亚电力价格指数已飙升117%，远高于同期CPI。其间，南澳州电价更是高居全球度电税后价格第三，仅次于丹麦、德国。
我国电价变革40多年来，以显着低于发达国家的电价保证了挨近发达国家的供电保证才能、电力遍及服务水平和清洁动力供应才能。过去三年，我国一般工商业电价完结了10%、10%、5%的“三连降”，企业获得了真金白银的降价红利。近年来，国家降电价的宏观方针，常常被简单了解为电力商场变革的条件，导致社会上遍及存在“电力变革降价为先”的误区，拿“电价降了多少”作为变革成功与否的重要评判规范，对动力转型应支付的本钱价值没有做好充沛的思维预备。跟着新动力装机份额的进步，降电价的预期与体系本钱上涨之间的矛盾会益发杰出。一方面，不断下降的电价上限，不利于合理反映电力的产品价值，不利于辅佐服务商场和其他配套商场机制发挥效果、引导灵敏性资源等辅佐性出资。另一方面，展开新动力带来的全体系、全社会本钱的显著上升，若任由商场传导至消费端，不利于实体经济工业竞争力进步，不利于社会调和安稳。
三、对策与建议
世界经历经验标明，在展开高份额新动力的过程中，一些国家不同程度地遇到了“安全、经济、清洁”方面的危险应战，面对难以破解的“既要、又要、还要”的三难乃至多难问题。与一些发达国家早已完结碳达峰、再经历60～70年时刻从碳达峰向碳中和过渡相比，我国碳达峰、碳中和的速度更快、力度更大、任务更艰巨。因而，要保持战略定力和稳健节奏，充沛吸取世界经历经验，有备无患，缜密谋划，尽力破解问题、避免危险，走出一条适合我国国情的、以新动力为主体的新式电力体系展开之路。
(一)掌握“双碳”方针“窗口期”，避免电力职业高位达峰
“十四五”是碳达峰的“要害期、窗口期”，达峰时刻的迟早和峰值的凹凸直接影响碳中和完结的时长和完结的难度。“碳达峰”不是“攀顶峰”，“窗口期”不是继续扩大煤电的“窗口期”，要做好表里两方面的预备，推进煤电转型展开。从外部看，电力商场建造要为推进煤电由主体性电源改变为根底性调理性电源供应准则保证，遵从“谁受益、谁承当”的准则，树立健全煤电机组容量补偿机制和辅佐服务分担机制。从内部看，煤电企业要做好节能减排工作，继续下降二氧化碳排放水平，探究进步二氧化碳捕集、使用与封存技能水平。在“十四五”这个要害的“窗口期”，能否做好技能和商场预备，完结转型展开，关于煤电职业来讲，具有决定性影响。抓住了这个“窗口期”机遇，就可以从越走越窄的“以量保利”的老路子转换到“电量兜底+电力调峰+容量备用”多功用展开的新路子;错过了这个要害期，不只会损失“窗口期”伴随的宝贵机遇，而且还将面对更加严峻的生计压力。
(二)推进源网荷储“一体化”，进步电力体系灵敏性
源网荷储一体化展开是电力职业坚持体系观念的内涵要求，是构建新式电力体系的重要手法。推进“源与源协同”，重视安稳电源与非安稳电源的协同，推进风景互补、水火互济等，完结出力平稳。优化各类电源规划配比，在保证安全的条件下，稳步进步输电通道运送可再生动力电量比重。推进“网与源协同”，加强国家与当地规划联接、电源电网规划联接、电源电网办理联接，避免网源建造脱节。要“以网引源”促协同，优先在电网接入条件较好的区域开发新动力项目。建造好配套电源，进步跨区跨省输电通道使用率。推进“网与荷协同”，活跃推进用户侧负荷办理从行政化的有序用电方法向商场化的需求侧呼应方法改变。经过价格信号调配负荷需求，引导各类用户自动参与电力需求侧呼应。进步用户侧的智能化水平和高载能负荷灵敏性，大力展开用户聚合服务，促进源荷双向的智能互动。推进“储与源网荷协同”，充沛发挥储能体系的双向调理效果，将储能归入电源电网展开统筹规划。树立储能工业展开本钱引导和出资报答机制，完善抽水蓄能电价构成和容量电费分摊机制。
(三)算好经济民生“两本账”，用好商场和政府“两只手”
电价问题牵一发而动全身，且与其他动力价格紧密相关，乃至关系到社会安稳问题。要充沛认识我国依然是世界上最大的展开中国家、依然处于社会主义初级阶段、依然处于工业化进程中的基本国情，在构建新式电力体系的过程中，重视经济效益与社会效益协同，既要算好“经济账”，也要算好“民生账”。一方面，在政府的有用监管下，建造习惯我国国情的电力商场化价格构成机制，复原电力的产品特点，发挥商场对价格的调理功用，表现商场价格正常波动，进步电力资源装备功率。深化辅佐服务商场建造，清晰辅佐服务本钱向终端用户传导。另一方面，也要统筹公平满意兜底，保证基本公共服务供应，妥善处理电价交叉补助，保证居民、农业、重要公用事业和公益性服务等用电价格相对平稳。电价调整要充沛考虑社会各方面承受才能，“小步慢跑”。继续健全价格监管体系，既要避免价格偏低影响电力安全，又要避免价格偏高影响实体经济竞争力。进步价格透明度，向公众普及低碳绿色转型本钱，增进社会各方对价格变革的了解支撑，构成共同推进完结“碳达峰、碳中和”的全社会合力。
(四)坚持全国上下“一盘棋”，完结电力资源优化装备
我国具有全球最大规划的大电网体系，具有大范围电源互济、负荷互补的根底条件，要树立全国“一盘棋”思维，推进新动力在全国电网格式下优化装备。在电网结构上，完善送受端网架，继续进步已建输电通道使用功率，新增跨区输电通道以运送清洁动力为主。推进国网和南网继续加强联网工作，完结电力互补余缺、互为备用，进步电网安全保证才能。在商场规划上，以建造跨省、跨区电力商场起步，逐步推进全国统一电力商场建造，完结电力资源自由流转和优化装备。完善跨省区电力商场买卖体系，探究跨省区辅佐服务商场、跨省区可再生动力增量现货商场。在思维理念上，当地政府要自觉从完结“碳达峰、碳中和”全局出发，构成整体合力，打破省间电力买卖壁垒，保证省间清洁动力电力送电协议的执行。
(五)强化方针科技“驱动力”，加速构建新式电力体系
构建新式电力体系，既要在技能层面做好要害中心技能的打破，也要在机制层面做好方针立异的规划。发挥宏观方针的“拉动力”效果。坚持立法先行，加速《动力法》出台，修订完善《电力法》和《可再生动力法》，构成促进可再生动力展开的法治保证和法令秩序。加速完善有利于绿色低碳展开的价格、财税、金融等经济方针，以电价补助确权及相关金融配套方针，促进新动力职业健康有序展开。推进碳商场和电力商场协同展开，将电能价格与碳排放本钱有机结合，发挥两个商场相互促进、协同互补效果。发挥科技立异的“推进力”效果。加速电力体系构建和安全安稳运转操控等技能研制，加强特高压和柔性交直流输电技能的研讨和推广应用。探究各种方法的碳捕捉封存和使用技能，寻找适宜的技能路线，不断下降碳封存使用本钱。完善新动力并网等相关技能规范，进步新动力发电机组涉网功用。使用大数据、云计算、“互联网+”等先进技能，进步新动力功率猜测精准度，加强电网调度组织与发电企业在可再生动力发电功率猜测方面的联接协同。针对气候改变这一全球性应战，组织展开极点气候条件下电网安全防控体系的理论研讨和实践探究。
(本文仅代表作者个人观念，不代表所在单位定见)动力研讨俱乐部 作者：岳昊
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新式电力体系
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我国构建新型电力系统面临的问题、风险与建议
2021-06-21 来源：中国起重机械网 人气: 1778
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