焦點提醒 在中國電力科學研究院有限公司日前舉行的新型電力系統學術鉆研會上，中國工程院院士郭劍波揭曉研究看法，并剖析碳達峰、碳中和目的下新型電力系統的特征，提出相關建議。
2021年3月15日，習近平總書記在中央財經委第九次聚會上提出構建清潔低碳清靜高效的能源系統，控制化石能源總量，著力提高使用效能，實驗可再生能源替換行動，深化電力體制刷新，構建以新能源為主體的新型電力系統。這一重大安排在業內引發了普遍思索，對我國能源電力轉型生長具有主要的指導意義。
實現“雙碳”目的、構建新型電力系統是極具前瞻性、開創性的戰略挑戰和系統工程，將對電力系統運行調控機制、政策規則機制、電價市場機制及手藝研發與立異等方面提出若干挑戰，亟須凝聚行業內外各方力量，針對基礎理論機制和重大焦點手藝開展系統性的深入研究，統籌好生長與清靜、存量與增量、短期與中恒久、源網荷儲各環節的關系，明確路徑、形成協力、統籌推進，以新型電力系統的建設推進能源電力行業又一次根天性厘革。
關于新型電力系統的幾個熟悉
一是關于新能源的界說。新能源相關手藝已經生長得較為成熟，但其界說一直一直轉變與更新。綜合海內外關于新能源界說的有關形貌，新能源的基本界說是相關于古板能源而言，在新手藝基礎上加以開發使用的能源。關于現今的電力行業來說，光伏發電、風電是目今全球手藝經濟最成熟、生長最快、規模效應最大的兩種發電類型，是可預期的新能源主要增量泉源，因以后文中新能源特指風、光新能源。
二是關于以新能源為主體的熟悉。在新型電力系統的建設生長歷程中，新能源將逐步占有電量主體、著力主體和責任主體的職位。新能源主體職位的第一性應體現為電量主體，新能源電量的幾多直接關系碳減排量的幾多，“雙碳”目的也對新能源電量和占比提出了明確要求。新能源電量的主體性，是新型電力系統的最終目的和主驅動力。新能源也將逐漸體現為著力主體。據估測，2060年，新能源機組著力占系統總負荷大于50%的累計時段可達整年時長的46%，批注整年近一半時間的新能源機組著力可占主體職位。新能源必需成為支持新型電力系統的責任主體。新能源作為主體電源，必需具備自主支持電網電壓和頻率的能力。現在在不具備這些能力的情形下，部分國家對新能源機組著力占比舉行了限制。
新能源發電量占有主體職位、新能源機組肩負支持系統運行的主體責任是新型電力系統建成的兩個主要標記。
對新型電力系統幾個要害問題的剖析
一是關于源，特殊是新能源。要明確電的二重屬性，即從社會管理者和用戶的角度看，體現為商品屬性 ；從專業羈系者的角度看，體現為清靜屬性。綠色是商品屬性，價錢應該由市場來決議。要明確新能源“到戶”使用的綜合本錢，雖然新能源發電裝備的單位容量本錢一直下降，但大電網和兜底電源的本錢和投資并不會因新能源增添而顯著鐫汰，總體來看綜合總本錢呈增添趨勢，將泛起情形-清靜-經濟矛盾三角形態，需要在運行調控機制、電價市場機制、政策規則機制方面舉行立異，通過構建新型電力系統加以協調解決。要明確新能源使用率和發電量占比之間的關系，“雙碳”目的下，新能源電量滲透率與使用率之間相互制約，以新能源使用率為目的的消納模式亟須轉變。新能源高滲透率和高使用率不可兼得，合理使用率隨滲透率的增添而降低。為抵達滲透率目的，應適當降低使用率，以包管系統運行的經濟性。
二是關于網，也就是電力系統。要明確大電網仍然是必需的，詳細體現在中東部的漫衍式新能源資源總量缺乏以支持外地負荷需求，而西部、北部的富集新能源仍需要跨區外送，需要通過大電網、大平臺才華實現高比例新能源的消納，依托大電網才華包管能源電力供應的清靜。要明確新型電力系統仍是以交流同步機制為主。憑證生產模擬測算，基準場景下2030年同步機組的著力占總負荷之比大于50%、80%的累計時段將達整年時長的100%和約61% ；2060年同步機組著力占總負荷之比大于40%、50%的累計時段仍達整年時長的84%和53%?；誆饉閾Ч?，在新型電力系統構建歷程中，同步機組在相當一段時期肩負組網作用，風、光等新能源機組鎖相同步控制較為成熟，因此新型電力系統的基本運行機制仍是以交流同步運行機制為主。
三是關于儲能、新能源汽車等新要素。儲能在新型電力系統的電力電量平衡中起到主要的無邪調理作用，支持供需雙側動態匹配，增進新能源有用使用 ；應該籠罩發輸變配用全環節，加入妄想、生產、運行、輔助服務等全歷程，肩負能源樞紐站緩沖節點作用 ；指導海量電動汽車有序充放電，挖掘可中止、可調理的多源負荷資源，有用增添轄檔烷活調理能力。
關于電力系統對碳中和孝順度的幾個判斷
一是知足終端用電負荷增添需求，通過電能替換資助其他行業轉移碳排放。與2020年相比， 2025年新增電量中有6000億千瓦時泉源于電能替換，可鐫汰其他行業二氧化碳排放2.9億噸，占其碳減排使命的4.6%。與2025年相比，2030年新增電量中有5500億千瓦時泉源于電能替換，鐫汰其他行業二氧化碳排放2.6億噸，占其碳減排使命的4.1%。
二是服務源端高比例風、光等非化石能源發電的接入和送出，支持源端的清潔替換減排。憑證展望，2030、2060年景物新能源裝機規模將劃分抵達12億～17億千瓦和50億千瓦，裝機占比劃分提高到33%～41%和63%。以2020年為基準，2030年由于支持源端新增非化石能源電量，替換化石能源電量等效碳減排16.6億～22.3億噸 ；2060年由于支持源端新增非化石能源電量，替換化石能源電量等效碳減排86.8億噸。
三是電力行業能源燃燒碳排放一連下降，助力碳減排目的實現。2030年后，能源燃燒碳排放加速下降，2060年降至10億噸左右，思量土地使用及土地使用轉變（LULUCF）后全行業溫室氣體基本實現近零排放，能夠實現碳中和目的。各情景下遠期排放水平和結構趨于一致。其中，碳排放源方面，能源燃燒二氧化碳排放、工業歷程和其他溫室氣體排放一連下降，2060年劃分下降至10億噸左右和10億噸以下，發電碳排放約5億噸。
四是電力行業碳吸收能力一連增強，支持全社會整體碳中和目的實現。碳匯凈增量逐年增添，2060年LULUCF等預計吸收量抵達15億～20億噸，碳捕集使用和封存（CCUS）累計吸收6億噸，全社會整體實現溫室氣體負排放。分領域看，發電和工業領域險些實現近零排放，修建、交通、工業歷程和其他溫室氣體排放則較多依賴碳匯實現碳中和目的。
“雙碳”目的下新型電力系統的幾個特征
一是體現為變流器與同步機混淆發電系統。新型電力系統中，風、光等通過變流器并網接入的新能源電源將成為電量供應主體 ；水電、核電作為主要的非化石能源發電組成，煤電、氣電配合CCUS實現近零排放，起到保供和調理作用?？杉?，古板同步電源仍將占有一定比例，新型電力系統將是一個變流器電源和古板同步電源混淆發電的電力系統。
縱然在新能源著力大于古板同步電源的發電場景，仍然保存頻率、電壓、功角以及寬頻振蕩等清靜穩固問題。需要增強對系統認知和基礎理論研究，增強標準系統建設，在裝備研制和系統妄想設計階段思量并網控制及系統支持需求，提前結構。
二是體現為綜合能源系統。電力在未來能源結構中占比一直提高、能源支柱定位一直增強，將形成以電網為樞紐平臺的綜合能源系統。電、熱、冷、氣等能源深度耦合，在工業、交通、修建等領域實驗電能替換，將實現多類型能源轉化與互補，以及多種儲能裝備、用能負荷以致于多系統間的協調配合，以提高能源系統的清靜性、無邪性和綜合使用效率。
但受制于電能無法大規模貯存的特征，以及風、光一次能源的不確定性，電力系統面臨長時間標準上的平衡難題，保存能源供應清靜危害。需要綜合使用氫能、低碳使用的化石能源等多種供應形式，宜電則電、宜熱則熱、宜氣則氣，選擇相宜的能源使用形式。
三是體現為彈性系統。電力是未來其他行業的基礎能源，電力清靜將成為能源清靜的主要內在和主要包管，電力系統將肩負越發重大的政治責任、經濟責任和社會責任。電力系統必需建設成為具有一定恢復能力的彈性系統，即具有對極端事務的預防、抵御、響應以及快速恢復供電的能力。
但能源轉型下電力系統的不確定性、開放性、重大性增添，所要應對的極端事務增多，運行危害增大。需要建設危害管控機制，建設電力系統與社會系統、電力行業與其他行業的協防、協控機制 ；界定電力的清靜屬性和商品屬性，增強構建“生命線工程”。
四是體現出信息物理社會系統（CPSS）特征。電力系統的網絡化和信息化使信息系統和物理系統進一步融合，綜合能源系統的開放性與多元化使其與人類社會活動和外部情形交織耦合，泛起出CPSS特征。
但受人類社會行為影響，其具有多利益主體關聯、多環節/多歷程耦合、多目的/多約束制衡等重大因素 ；依賴信息和網絡實現源、網、荷、儲互動，網絡終端多樣、營業開放普遍、信息內容海量、網絡袒露面廣，信息和網絡清靜難度大。需要增強基礎理論系統研究，完善仿真和剖析手段，增強社會行為科學及其與能源電力系統相互作用研究，提升信息清靜、網絡清靜。
五是泛起為重大巨系統。新能源發電空間漫衍廣、單體數目大、運行特征重大。現在，國家電網謀劃區大型新能源場站超4000個、低壓接入的漫衍式發電系統約170萬個。其中，西北新能源場站超1500個，安控系統規模大、戰略重大，220千伏及以上安控裝置抵達1152套，單個場站安控戰略定值超1000個。未來，天下集中式和漫衍式新能源發電單位將達數萬萬個，信號數目可達數十億，以新能源為主體的新型電力系統是一個多時空標準、多層級、多系統耦合的重大巨系統。
但系統調理運行極其重大，控制步伐設置和實驗難度極大，需要對系統舉行結構化和規則化處置懲罰，通太過層分區、種種儲能、電力市場等手藝，解決不確定性著力與負荷間的時空不匹配問題，通過“大云物移智”等手藝實現系統的可觀、可知、可控。
對構建新型電力系統的相關建議
一是要解決好清靜問題。在碳達峰、碳中和目的下，隨著生產和消耗側電能占比的提高，電力作為基礎能源的作用和職位愈加主要，而電力生產又以強不確定性的景物為主，各時空標準的能源清靜（主要體現在電力）挑戰重大，從毫秒級的裝備清靜、秒/分的運行控制清靜、小時/天調理清靜、周/年的供應清靜，以及物理、功效、跨行業和社會等廣義空間標準的清靜。需要從全社會的視角審閱電力清靜問題，需要通過立異解決電力清靜問題。
二是要多行業、多主體統籌推進。電力清靜是一重大的系統工程，需要各級政府、各行各業協同，通過政策、規則和體制機制立異，業態、市場和電價機制立異，以及手藝立異配合解決。
三是要明確階段，分步實驗。從能源電力系統的生長來看，近期是能源轉型期，使命是市場、規則、手藝的研發 ；中期是新型電力系統形成期，完善政策規則和市場電價機制，解決新型電力系統構建和清靜運行問題 ；遠期是新一代能源系統形成期，解決能源近零排放和能源電力清靜問題，周全建成以新能源為主體的新型電力系統。（泉源 北極星輸配電網）
