文|華夏能源網
新型電力系統(tǒng)已在官方文件中提出近兩年了，但圍繞到底何謂新型電力系統(tǒng)，新型電力系統(tǒng)要怎么建設等問題，卻一直是模糊不清的，更有人簡單地將新型電力系統(tǒng)和“去煤電化”畫等號。如今，隨著國家能源局的進一步明確，新型電力系統(tǒng)“路線圖”終于來了！
華夏能源網注意到，1月6日，國家能源局發(fā)布《新型電力系統(tǒng)發(fā)展藍皮書（征求意見稿）》（下稱《藍皮書》），公開征求意見。
《藍皮書》以2030年、2045年、2060年為重要時間節(jié)點，制定了新型電力系統(tǒng)“三步走”發(fā)展路徑。第一階段：當前至2030年為加速轉型期，第二階段：2030年至2045年為總體形成期，第三階段：2045年至2060年為鞏固完善期。
具有廓清迷霧效果的是，就電源、電網、儲能在“三步走”中要完成什么樣的階段性任務，《藍皮書》分別給出了總括性質的落地方案。
電源側：煤電仍是“壓艙石”
近兩年來，外界對新型電力系統(tǒng)的管中窺豹，主要集中在“以新能源為主體”上面，認為新型電力系統(tǒng)就是“去煤”和上馬新能源。但是《藍皮書》明確，至少在2030年前的第一階段，“煤電仍是電力安全保障的‘壓艙石’”。
具體來看發(fā)電側的“三步走”，第一階段先讓新能源成為發(fā)電量的增量主體，第二階段是新能源成為發(fā)電裝機的主體，第三階段讓新能源成為發(fā)電量結構中的主體電源。
讓新能源成為發(fā)電量的增量主體，既意味著新能源的裝機量快速上升，同時也需要發(fā)揮煤電在電力保障中的“壓艙石”作用，防止新能源的波動性對電力保供帶來沖擊。
以2022年為例，新能源裝機取得了爆發(fā)式增長。截至2022年11月底，我國風電裝機達到3.6億千瓦、光伏裝機達到3.7億千瓦，據國家能源局預計，2022年全年風光裝機量或將達到1.2億千瓦，以此計算，同比增速或將達到20%。
同時，2022年我國的煤電建設計劃也在大幅增長。北京大學能源研究院發(fā)布的《中國典型五省煤電發(fā)展現狀與轉型優(yōu)化潛力研究》顯示，2022年前11個月，中國新核準的煤電裝機容量已超過6500萬千瓦，達到2021全年的核準量2136萬千瓦的三倍之多。
當然，從現在到2030年實現碳達峰這一段時間，煤電不可能一直保持2022年的增長勢頭，而新能源裝機卻要每年增長1億千瓦甚至更多。隨著新能源裝機的持續(xù)放量增長，到2030年，新能源裝機將超過火電，成為發(fā)電裝機主體。進入第二階段，新能源裝機仍將持續(xù)大幅增長，以鞏固和擴大其裝機主體地位。
發(fā)電側的“三步走”的最后一個階段，是新能源電量占比超過火電。而目前，新能源從發(fā)電量來看還難當大任。全國新能源消納監(jiān)測預警中心數據顯示，2022年前三季度，全國風電、光伏發(fā)電量達到8727億千瓦時，同比增長21.5%；占全部發(fā)電量比重約14%。到2030年，《藍皮書》提出的目標是新能源發(fā)電量占比超過20%。2045年至2060年，新能源若欲成為發(fā)電量主體，則須占比過半。
而據測算，煤電的年利用小時數為4500小時左右，風電光電的年均利用小時數平均在1500小時左右。這也意味著如果利用小時數大致保持不變的話，若要新能源電量超過煤電電量，新能源裝機要達到煤電裝機的三倍以上。這意味著，新型電力系統(tǒng)的建設過程就是新能源的持續(xù)增長過程。
當然，新能源增長除了要平衡好煤電，還有一個接網消納問題，新型電力系統(tǒng)要想消納那么大規(guī)模的新能源電力，電網建設是必要條件。
電網側：應對高比例新能源帶來的挑戰(zhàn)
隨著風光大基地項目密集上馬、竣工，新能源接網消納矛盾日益突出，電網側的建設成為“解套”關鍵。相應地，《藍皮書》也在電網側提出了“三步走”的分階段目標。
當前至2030年，以“西電東送”為代表的大電網形態(tài)還將進一步擴大，分布式智能電網進入發(fā)展起步期；2030年至2045年，大電網、分布式智能電網等形態(tài)融合發(fā)展；到2060年，電力與能源輸送將深度耦合協(xié)同。
擴大以“西電東送”為代表的大電網，其中的主力就是特高壓通道的建設。
截至2021年底，我國共有33條特高壓線路投入使用，不過在大幅提升的可再生能源裝機面前依然顯得拙荊見肘。由于特高壓外送通道建設周期相對較長，需要一定程度的超前建設，因此，“十四五”期間，國家電網規(guī)劃建設特高壓工程“24交14直”，涉及線路3萬余公里，總投資約3800億元，較“十三五”特高壓投資2800億元大幅增長35.7%。
然而，光有特高壓還不夠，電網公司當前輸電網仍需要投資改造。因而，《藍皮書》提出“大電網、分布式智能電網等形態(tài)融合發(fā)展”。
此前，市場逐步形成的一種趨勢性判斷是，除了特高壓，新一輪能源革命的主要載體，更重要的是省級、小區(qū)域等中型電網以及末端配電網。
作出這種判斷的原因，是遠距離骨干輸電網將會是區(qū)域或省級電網調劑余缺的手段，難以獨自扛起保供大梁；“源網荷儲”的電能新生態(tài)鏈與中型電網將真正重構電力系統(tǒng)，特別是以配電網內電力交易頻次大規(guī)模增加，更加靈活地發(fā)現價格、更高效地匹配供需，保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定，如此才能應對未來可能更大范圍、更深程度的缺電考驗。
對于新型電力系統(tǒng)的電網側，西南電力設計院原副總工程師吳安平勾勒出這樣一幅圖景：分布式小型網絡與大電網并存，儲能系統(tǒng)遍及電網各環(huán)節(jié)；輸電網處于中心樞紐地位，像一個“大蓄水池”，配電網在四周，像無數“小蓄水池”；輸電網隨時吸收或補充配電網的盈余或缺額，為配電網提供可靠供電保障，配電網為用戶提供服務的同時，積極實施需求響應；輸配電網間形成雙向互助、協(xié)同共生關系，同時大電網具備柔性化和數字化的特征，以支持波動性的可再生能源得以很好利用。
儲能側：新型電力系統(tǒng)的“必答題”
當然，在發(fā)電和電網側的進步之外，新型電力系統(tǒng)也需要儲能支撐。新能源的良好發(fā)展需要靈活性資源的支撐和保障，靈活性資源中，儲能是構建新型電力系統(tǒng)的關鍵環(huán)節(jié)和重要推手。
《藍皮書》認為，電力系統(tǒng)形態(tài)將由“源網荷”三要素向“源網荷儲”四要素轉變，以解決新能源發(fā)電隨機性、波動性、季節(jié)不均衡性帶來的系統(tǒng)平衡問題。
“源網荷儲”并不是一個新概念，曾屢次出現在各個有關部門的公開文件中。但是在此次發(fā)布的《藍皮書》中，儲能首次以新型電力系統(tǒng)的“四要素”面目出現。這意味著，在新型電力系統(tǒng)建設中，儲能未來將從“選答題”升格為“必答題”。
以三峽集團新近開工的庫布齊沙漠鄂爾多斯中北部新能源基地項目為例，華夏能源網（公眾號hxny3060）注意到，儲能項目已經成為了標配。該項目總投資超800億元，總裝機規(guī)模1600萬千瓦，包括光伏800萬千瓦、風電400萬千瓦，配套改擴建煤電裝機400萬千瓦，并配置儲能約400萬-600萬千瓦時。
對于新型電力系統(tǒng)中的儲能側發(fā)展，《藍皮書》同樣提出了“三步走”的目標。第一階段，主要推動儲能多應用場景多技術路線規(guī)模化發(fā)展，滿足系統(tǒng)日內平衡調節(jié)需求；第二階段，長時儲能如機械儲能、熱儲能、氫能等為代表的10小時以上的儲能技術攻關取得突破；第三階段，覆蓋全周期的多類型儲能協(xié)同運行，電力系統(tǒng)實現動態(tài)平衡。
相比新能源和特高壓技術，儲能技術目前仍有不少待攻克的難題。簡而言之，新型電力系統(tǒng)儲能“三步走”目標，就是通過多技術突破實現從短時儲能到長時儲能的邁進。
在中國已投運電力儲能項目中，抽水蓄能占比近九成，抽水蓄能一般能實現四至八小時的長周期充放電。但是，抽水儲能需要一定的地理條件，并不是所有區(qū)域都有大規(guī)模建設的條件。
而被視為儲能未來主要增長點的電化學儲能，目前僅能實現一到兩個小時的短時儲能，雖然發(fā)展很快，但是占比還相當低，同時在經濟性和安全性上的一系列難題目前尚未解決。氫儲能方面，平時有多余的電用做電解氫，缺電時再用儲藏的氫發(fā)電并傳輸，也是儲能的一種辦法。
但是，在目前整個電量供應中，這些儲能技術所能提供的電量仍舊相當小，需要通過持續(xù)的技術研發(fā)降本增效，并為儲能設計出有效的商業(yè)模式，才能真正發(fā)揮儲能應有的作用。