新型電力系統構筑零碳未來
http://m.sharifulalam.com 2022-05-20 09:52 來源：施耐德電氣商業價值研究院
溫室氣體排放與化石能源消耗量直接相關，要實現碳中和，就要減少化石能源的消耗。所以非化石能源占一次能源消費的比重，成為了量化我國“雙碳”進程的重要指標，而非化石能源消費的最主要形式是由非化石能源轉化而成的清潔電力。因此，清潔電力是能源脫碳的核心。
2021年3月15日，中央財經委員會第九次會議首次提出新型電力系統的概念，“要構建清潔低碳安全高效的能源體系，控制化石能源總量，著力提高利用效能，實施可再生能源替代行動，深化電力體制改革，構建以新能源為主體的新型電力系統。”
作為實現“雙碳”目標的重要載體之一，新型電力系統在過去一年中成為了熱門話題，在電力行業乃至全社會都引起了廣泛熱議。施耐德電氣商業價值研究院認為，構建新型電力系統是大勢所趨，是能源電力行業高質量發展的必由之路，更是全社會實現碳中和美好未來的關鍵路徑。“以新能源為主體”是其核心特征，發展新型電力系統就是適應新能源大規模接入的過程。
雙側波動觸發機制質變
以太陽能發電、風電為代表的清潔電力，具有天然隨機性、波動性和間歇性的特征，需要電力系統維持短時的功率平衡和長時限的電量平衡，給電力系統的安全穩定運行帶來多重挑戰。
從電力供給端來看，風電存在白天低、晚上高的逆負荷特性，而光伏存在白天有、晚上無的特性，往往無法保持穩定的出力。以風電、光伏為代表的新能源裝機滲透率提升，將極大增加電網的穩定性風險，在時間和空間上為電力、電量平衡帶來更大的挑戰。
從電力需求端來看，我國電網負荷峰谷差逐年加大。隨著城市的發展、電氣化程度的加深，工業領域中的電能替代，將進一步放大現有需求側的峰谷差。同時，交通領域中電動汽車保有量的增加，將打破原有以工業和居民用電為主的相對穩定的電能需求規律，這將進一步放大新能源接入對電力系統穩定性的沖擊。
在新能源成為主體能源的過程中，電力系統的運行平衡機制和統籌規劃機制將出現質變。現有電力系統“源隨荷動”，以計劃性調度為主的運行邏輯將面臨根本性挑戰。因此，以新能源為主體的新型電力系統，必須解決高比例新能源并網條件下，應對源-荷強不確定性的電力系統靈活性和運行穩定性的本源問題。
四大趨勢加速構建新系統
施耐德電氣商業價值研究院提出，“清潔低碳、安全靈活、數字化、市場化”這四大趨勢將不斷影響整個電力系統的方方面面，加速推動構建新型電力系統，支撐“雙碳”目標達成。
清潔低碳，以新能源為主體是核心。隨著雙碳進程不斷推進，新能源裝機量、發電量將逐步增加，我國電力清潔化程度也將大幅度提升。新能源的發電成本與發展布局將成為影響其發展的關鍵因素。隨著技術進步和規模化發展，以光伏、風電為代表的新能源發電平準化度電成本（LCOE）正在逐年下降；未來我國也將通過多能互補的大基地建設、跨區域特高壓外送和分布式新能源建設等方式，構建集中式與分布式并重的可再生能源發展格局，促進新能源發展。
安全靈活，新能源大規模應用的基礎。在新能源替代化石能源的低碳轉型進程中，新能源發電的波動性和間歇性要求電力系統必須具備靈活性。通過擴大調節電源規模，對燃煤、燃氣電廠進行靈活性改造；增加儲能容量，包括抽水蓄能和新型儲能；挖掘需求側潛力，如需求側響應和虛擬電廠技術，將共同成為構建電網系統靈活性和穩定性的基礎，保障新能源大規模應用。
數字化，為新型電力系統注入靈魂。新型電力系統需要大量信息采集和運行分析，以確保電網的安全穩定和可靠供電。人工智能、云計算、5G等數字化技術將在發、輸、變、配、用、儲等各個環節實現全方位的應用，從而推動電力系統數字化轉型。發展數字化技術，形成以數據為核心的生產要素，推進能量流和信息流的深度融合，將為新型電力系統的運行注入靈魂。
市場化，輔助電力系統運轉的新動力。在新型電力系統的電力供需平衡過程中，電價政策和機制將成為市場配置資源的基礎，改革完善現有電價機制和政策，將有效調動各環節的積極性，提升系統靈活性。促進實現以新能源為主體、“源網荷儲”一體化協同發展，是構建新型電力系統的重要動力。
數字化重塑需求側生態
作為電力系統中重要的一環，需求側涉及的面更廣，在減碳這一長期“指揮棒”的引導下，社會各個行業的電力用戶也將參與到這場變革中來。通過重塑源網荷儲一體、產消一體、能源綜合利用的新型需求側結構，助力構建新型電力系統，達成安全、綠色、經濟的最終目標。
今年，國家發展改革委、國家能源局印發的《關于完善能源綠色低碳轉型體制機制和政策措施的意見》已經明確提出，推動將需求側可調節資源納入電力電量平衡，發揮需求側資源削峰填谷、促進電力供需平衡和適應新能源電力運行的作用。
正如施耐德電氣商業價值研究院描繪的未來電力需求側新畫像所示：在2060年的碳中和社會，新型電力系統的需求側，將是一個個擁有多種形式分布式能源、儲能基礎設施、柔性智能配電網絡和可觀可控負荷的源網荷儲一體化的微型電力生態系統。
它通過數字化終端設備、綠色能源管理體系和新型電力電子技術，優先利用本地分布式清潔能源，促進平衡消納，實現削峰填谷。與電網或其他微型電力生態系統進行電力流、信息流、價值流實時交互、靈活響應，相互支撐，實現清潔低碳、節能高效、安全可靠的目標。數字化正在重塑電力需求側，行業先行者已經付諸實踐并初見成效。早在2014年，通過建立以電力為核心的完善能源系統，增加光伏、風電、地熱等可再生能源供應，利用數字化軟件優化建筑的能源效率，施耐德電氣已經助力歐瑞府零碳能源科技園成為歐洲首個零碳園區，樹立了節能降碳的典范。施耐德（北京）中低壓電器有限公司是施耐德電氣全國首家“碳中和”工廠，通過部署施耐德電氣在中國最大的光伏項目，實現綠色能源占全廠能源使用的30%。同時，依托EMA微網能源顧問這顆“智慧大腦”，保障了分布式能源的高比例穩定接入及高效管理，廠區實現了從新能源發電，到電能儲存、負荷用電需求的完美平衡，真正成為分布式能源的“產消者”。
2060年的零碳未來，新型電力系統將成為全社會的血脈，無數個遍布各行各業的微型電力生態系統將共同成為“血液末梢”。綠色低碳、穩定安全、靈活智能的新鮮血液，將為我們的社會和產業發展注入無限活力。
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