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近年來，我國新能源快速發(fā)展，風電和太陽能發(fā)電量占總發(fā)電量的比例從2010年的1.2%提高至2021年的11.7%，風光電量占比已超過全球平均水平。在積極應對氣候變化的背景下，加快發(fā)展風電和太陽能發(fā)電等新能源成為我國能源綠色低碳轉型的必然選擇，也是實現(xiàn)“雙碳”目標的先手棋。未來，既要為新能源發(fā)展開山鋪路，也要推動新能源承擔更多責任義務，支撐構建新型電力系統(tǒng)。
新能源占比逐漸提高是大勢所趨
風光發(fā)展?jié)摿薮?。《中共中央國務院關于完整準確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》明確提出，2060年非化石能源消費比重達到80%以上。我國水電、核電可開發(fā)量有限，水電技術可開發(fā)裝機約6.9億千瓦，預計未來常規(guī)水電裝機可達到5億千瓦左右?，F(xiàn)有核電技術發(fā)展受限于廠址資源和鈾資源，預計2060年前很難實現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化應用。相比之下，風能和太陽能資源儲量極為豐富，隨著技術突破和產(chǎn)業(yè)規(guī)模化發(fā)展，風電和太陽能發(fā)電成本將持續(xù)降低，在裝機結構中的比例將持續(xù)提高。
新能源轉向主體電源應循序漸進。雖然目前陸上風電和光伏發(fā)電已實現(xiàn)平價上網(wǎng)，但還難以實現(xiàn)對傳統(tǒng)電源的安全可靠替代，發(fā)展規(guī)模還受電力系統(tǒng)消納能力制約，短時間內(nèi)大幅度提高風光電量比例面臨很大困難。未來，新型電力系統(tǒng)將在電源結構、運行方式、底層邏輯等方面與當前電力系統(tǒng)有本質(zhì)上的區(qū)別，推動新能源成為主體電源不可能一蹴而就。根據(jù)國務院《2030年前碳達峰行動方案》，2030年風電和太陽能發(fā)電裝機達到12億千瓦以上，屆時風光發(fā)電量占比達到20%左右，仍然不能成為主體電源。根據(jù)研究預測，到2050年以后，風光電量有望達到50%以上，成為電量主體。除此之外，還應考量其能否承擔保障供電安全的主體責任。因此，新能源要成為主體電源還需要一個長期過程，應實事求是、循序漸進。
新能源高比例發(fā)展面臨挑戰(zhàn)
充分消納。當前風電和光伏發(fā)電消納依賴火電、水電等常規(guī)電源進行調(diào)節(jié)。隨著風光發(fā)電快速發(fā)展，常規(guī)電源占比將持續(xù)下降，如果繼續(xù)沿用當前的消納模式，將遠遠不能支撐新能源成長為主體電源。另外，激勵新能源消納的電力市場體系還不完善，提升電源靈活調(diào)節(jié)能力的投資成本疏導機制還不健全，系統(tǒng)消納新能源的潛力未能得到充分發(fā)揮。
穩(wěn)定供電。風電和太陽能發(fā)電出力受氣候、天氣影響很大，無法持續(xù)穩(wěn)定供電或根據(jù)負荷需求調(diào)節(jié)發(fā)電出力。為保障電力供需平衡，實現(xiàn)穩(wěn)定供應，既需要解決新能源發(fā)電隨機性和波動性問題，實現(xiàn)穩(wěn)定輸出;又需要解決新能源發(fā)電與用電負荷峰谷變化的匹配問題，實現(xiàn)調(diào)峰運行;還需要應對連續(xù)陰雨、多日無風等特殊天氣，解決較長時段的電量不足問題。
安全運行。風電和光伏發(fā)電與常規(guī)火電、水電、核電等同步發(fā)電機不同，廣泛采用整流器、逆變器等電力電子器件，轉動慣量低，運行特征復雜，調(diào)頻能力和無功支撐能力不足，大規(guī)模并網(wǎng)將顯著改變傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的運行規(guī)律和特性。數(shù)字化智能化程度提高在推動系統(tǒng)升級的同時，還可能帶來網(wǎng)絡安全等非傳統(tǒng)安全風險。
地域匹配。我國新能源資源和需求逆向分布，中東部地區(qū)用電負荷較大，但新能源發(fā)展受資源條件、土地、環(huán)保等因素制約，即使充分考慮中東部積極發(fā)展分布式新能源和海上風電，仍然難以通過本地新能源滿足自身用電需求，還需要繼續(xù)擴大“西電東送”規(guī)模，實現(xiàn)新能源資源跨省區(qū)優(yōu)化配置。但是，新能源大規(guī)模遠距離輸送面臨通道走廊資源緊張、通道利用小時數(shù)低、送端電源支撐能力不足、交流網(wǎng)架不適應等諸多問題。
科學調(diào)度。當前調(diào)度系統(tǒng)建立在信息可預測、可控制的基礎上，隨著風電和太陽能發(fā)電快速發(fā)展，調(diào)度系統(tǒng)需要處理的電源規(guī)模、元件數(shù)量、分布范圍、各種時間尺度的不確定信息將呈指數(shù)級增長，新型儲能、車網(wǎng)互動(V2G)、源網(wǎng)荷儲一體化等新模式將使得電力供需從單向流動轉為雙向互動，現(xiàn)有調(diào)度體系難以滿足未來發(fā)展需要。
“十四五”推動新能源發(fā)展的舉措
加強電源側調(diào)節(jié)能力建設。提高電源側調(diào)節(jié)能力是優(yōu)化電源側出力特性、緩解風電和太陽能發(fā)電消納問題、實現(xiàn)穩(wěn)定供電的必要手段?！?ldquo;十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》(以下簡稱《規(guī)劃》)并沒有把系統(tǒng)調(diào)節(jié)責任全部推給常規(guī)電源，而是首先強調(diào)了風光發(fā)電自身的責任義務，要提高功率預測水平，完善并網(wǎng)標準體系，建設系統(tǒng)友好型新能源場站。同時，也對其他電源調(diào)節(jié)能力建設作出了要求，要全面實施煤電機組靈活性改造，到2025年累計改造規(guī)模超過2億千瓦;加快抽水蓄能電站建設，到2025年裝機容量達到6200萬千瓦以上;因地制宜建設天然氣調(diào)峰電站，“十四五”新增氣電裝機5000萬千瓦左右;因地制宜發(fā)展儲熱型太陽能熱發(fā)電;推動多種電源聯(lián)合優(yōu)化運行等。
提升負荷側靈活互動能力。通過加強負荷側靈活互動能力，可以提高負荷與電源的匹配程度，有利于更大規(guī)模的風光發(fā)電消納利用。目前需求側響應主要針對大用戶，響應類型以“削峰”為主，集中在迎峰度夏、迎峰度冬等特定時段，轉移負荷“填谷”規(guī)模十分有限。響應方式以提前通知、計劃安排為主，用戶在實時價格信號的激勵下主動參與響應的規(guī)模較小，“源荷雙向互動”的供需模式尚未形成。《規(guī)劃》提出，要高比例釋放居民、一般工商業(yè)用電負荷的彈性，開展各類資源聚合的虛擬電廠示范。上述舉措將進一步引導需求側資源參與電力市場交易，有利于提高系統(tǒng)靈活性和新能源消納水平。
加快電網(wǎng)結構模式變革。當前電網(wǎng)對新能源以及分布式電源、微電網(wǎng)、電動汽車等多元主體的接納能力較弱，網(wǎng)架結構對大規(guī)模新能源并網(wǎng)的支撐能力不足，輸電通道傳輸新能源的能力有限，現(xiàn)役跨省區(qū)特高壓輸電通道及部分點對網(wǎng)通道平均可再生能源電量占比僅30%左右?！兑?guī)劃》明確了電網(wǎng)結構形態(tài)的發(fā)展方向，即微電網(wǎng)與大電網(wǎng)兼容互補發(fā)展。在配電網(wǎng)和微電網(wǎng)方面，要加快配電網(wǎng)改造升級，提高配電網(wǎng)接納新能源和多元化負荷的承載力和靈活性，積極發(fā)展以消納新能源為主的智能微電網(wǎng)。在大電網(wǎng)方面，要完善主網(wǎng)架結構，推動電網(wǎng)之間柔性可控互聯(lián)，提升電網(wǎng)適應新能源的動態(tài)穩(wěn)定水平，科學推進新能源跨省區(qū)輸送，提高全網(wǎng)消納新能源能力。
推進能源技術創(chuàng)新突破。技術創(chuàng)新是推動新能源發(fā)展的核心驅(qū)動力，儲能和氫能技術是破解新能源發(fā)展難題的重要突破口。“十三五”時期鋰離子電池、液流電池、壓縮空氣儲能等已取得顯著進步，但經(jīng)濟性和安全性仍然不夠理想。氫能可作為新能源消納存儲的重要能量載體，但目前應用規(guī)模仍然比較小，產(chǎn)業(yè)鏈還不健全。《規(guī)劃》提出，強化氫能、儲能等前沿科技攻關，推動儲能成本持續(xù)下降和規(guī)?；瘧?，提升安全運行水平，著力攻克可再生能源制氫和氫能儲運、應用及燃料電池等核心技術。此外，《規(guī)劃》還強調(diào)發(fā)展模式的創(chuàng)新，推動多能互補、源網(wǎng)荷儲一體化、新型電力系統(tǒng)、智慧能源系統(tǒng)技術示范等。
加快配套體制機制變革。新能源的快速發(fā)展需要體制機制的引導和保障。當前新能源發(fā)展的配套體制機制還存在不足，激勵系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力建設和共享收益的市場機制還不健全?！兑?guī)劃》提出，要創(chuàng)新有利于非化石能源發(fā)電消納的電力調(diào)度和交易機制，推動非化石能源發(fā)電有序參與電力市場交易，通過市場化方式拓展消納空間，引導支持儲能設施、需求側資源參與電力市場，建立可再生能源消納責任權重引導機制，研究制定可再生能源消納增量激勵政策，推廣綠色電力證書交易，加強可再生能源電力消納保障等。隨著體制機制和市場體系逐漸完善，將充分調(diào)動全社會開發(fā)利用新能源的積極性，促進新能源快速高質(zhì)量發(fā)展。
