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“預計‘十四五’時期(qi)，我國(guo)陸上風電(dian)(dian)和(he)光伏(fu)發(fa)電(dian)(dian)將全(quan)面平(ping)價(jia)或低于火電(dian)(dian)，部(bu)分地區可實現低價(jia)。同時，隨著大(da)規模新能源(yuan)(yuan)接(jie)入電(dian)(dian)網，電(dian)(dian)力系統(tong)需要(yao)在(zai)(zai)隨機波動的(de)負荷需求與隨機波動的(de)電(dian)(dian)源(yuan)(yuan)之間實現供需平(ping)衡，其結構形態(tai)、運行(xing)控(kong)制方式和(he)規劃建設將發(fa)生根本性(xing)變革，形成新一代電(dian)(dian)力系統(tong)及新能源(yuan)(yuan)電(dian)(dian)力系統(tong)。” 中(zhong)國(guo)工程(cheng)院(yuan)院(yuan)士劉(liu)吉臻近日在(zai)(zai)中(zhong)電(dian)(dian)聯舉(ju)辦的(de)“2020年中(zhong)國(guo)電(dian)(dian)力技術經濟高端論壇(tan)”上表示。

中電(dian)(dian)(dian)聯日(ri)前發布的《2020年(nian)前三季度全(quan)國(guo)電(dian)(dian)(dian)力供需形勢分析(xi)預測(ce)報告》（以下簡稱《報告》）顯示，前三季度全(quan)國(guo)電(dian)(dian)(dian)源工程(cheng)建設完成投資3082億元，同比增長51.6%，其(qi)中“風(feng)光”發電(dian)(dian)(dian)投資分別增長138.4%、113.9%。全(quan)國(guo)全(quan)口徑(jing)(jing)非化石能源發電(dian)(dian)(dian)裝機容(rong)量(liang)合計8.9億千瓦，占全(quan)口徑(jing)(jing)發電(dian)(dian)(dian)裝機容(rong)量(liang)的42.6%。

新能源(yuan)高比(bi)例并(bing)網(wang)，將(jiang)給電力系統帶(dai)來哪些(xie)挑戰(zhan)？“十四(si)五”時期，如何應對(dui)和(he)解決這些(xie)挑戰(zhan)？成(cheng)為專家熱議的(de)焦點。

1、電力結構將更“綠色(se)”

清華大學氣候變化與可持續發展研(yan)究(jiu)院近日聯合印發的《中(zhong)國長期(qi)低碳(tan)發展戰略與轉型路徑研(yan)究(jiu)》提(ti)出，低碳(tan)路徑下，我(wo)國能(neng)源消費總量在2030-2035年之間進入峰值，“十四(si)五”期(qi)間非(fei)化石能(neng)源必須成為(wei)能(neng)源消費增量主體。

中(zhong)國(guo)工程(cheng)院院士郭(guo)劍波指出，為了構(gou)建清潔低碳(tan)、安全高效(xiao)的能(neng)(neng)(neng)源體系，我國(guo)能(neng)(neng)(neng)源轉型(xing)主(zhu)要朝兩個方向(xiang)進行：終端(duan)消費側，電(dian)能(neng)(neng)(neng)深度替代化石能(neng)(neng)(neng)源；能(neng)(neng)(neng)源生(sheng)產(chan)側，以電(dian)能(neng)(neng)(neng)形式開發利用新能(neng)(neng)(neng)源。

上述《報告》指出，截至今年9月，我國并(bing)(bing)網(wang)風電(dian)(dian)(dian)2.2億(yi)千瓦，并(bing)(bing)網(wang)太陽(yang)能(neng)發電(dian)(dian)(dian)2.2億(yi)千瓦，合(he)計占全(quan)國全(quan)口徑(jing)發電(dian)(dian)(dian)裝機容量(liang)的21.05%；全(quan)口徑(jing)并(bing)(bing)網(wang)風電(dian)(dian)(dian)和(he)并(bing)(bing)網(wang)太陽(yang)能(neng)發電(dian)(dian)(dian)量(liang)合(he)計5331億(yi)千瓦時(shi)，占全(quan)國規模(mo)以上電(dian)(dian)(dian)廠總發電(dian)(dian)(dian)量(liang)的9.8%。

“根據預(yu)測，2030年全國(guo)新能源總(zong)發電(dian)(dian)量(liang)占比將達(da)20%，2050年高達(da)48%。未來高比例新能源電(dian)(dian)量(liang)的電(dian)(dian)力系統(tong)將從局部地區逐步(bu)向全國(guo)擴(kuo)展。” 郭劍波(bo)指出(chu)。

中電(dian)聯行業(ye)發展(zhan)與環(huan)境資源(yuan)部副主(zhu)任張琳表示，“十四五”時(shi)期，“風光”將成(cheng)為可再(zai)生能源(yuan)開(kai)發的主(zhu)題(ti)增量。“根據(ju)預測(ce)，2025年風電(dian)、太陽能發電(dian)裝機(ji)均突破4億千瓦，非(fei)化(hua)石能源(yuan)裝機(ji)占比將超過(guo)50%，電(dian)力碳排放強(qiang)度將降低5%。”

水(shui)電水(shui)利規劃設計院(yuan)總(zong)院(yuan)副長易躍春指出，按照努(nu)力(li)爭(zheng)取2060年前實現碳中和的目標，經測算，可再生能(neng)源大約(yue)將占我國一次能(neng)源消費總(zong)量的75%左右。

2、經濟和安全問題待解

根(gen)據中國人民大學(xue)應(ying)用經(jing)濟學(xue)院教(jiao)授鄭(zheng)新(xin)業提出(chu)的“能(neng)源(yuan)(yuan)不(bu)可能(neng)三角”理論，任何一種(zhong)能(neng)源(yuan)(yuan)都(dou)無法(fa)做到既供(gong)給充足，又價格便宜、清潔(jie)環保(bao)。高(gao)比例的清潔(jie)電源(yuan)(yuan)并網后，“經(jing)濟賬”和“安全賬”如何算(suan)？

對此，易躍春表示，近中期(qi)提升新能(neng)(neng)(neng)源(yuan)消納(na)能(neng)(neng)(neng)力(li)的(de)主要障礙不是(shi)技術問(wen)題，而(er)是(shi)經(jing)濟和機制問(wen)題。“電力(li)系統硬(ying)件結構決(jue)定了(le)新能(neng)(neng)(neng)源(yuan)消納(na)潛力(li)，但(dan)政策和經(jing)濟激勵決(jue)定了(le)消納(na)潛力(li)能(neng)(neng)(neng)否充分發揮。近中期(qi)看，‘挖潛’是(shi)促進新能(neng)(neng)(neng)源(yuan)消納(na)最經(jing)濟、有效(xiao)的(de)措施。”

目前(qian)，國家電網經營區域內大(da)型新(xin)(xin)(xin)能源(yuan)場(chang)站4000多個，西北新(xin)(xin)(xin)能源(yuan)場(chang)站超(chao)1500個，分布式發(fa)電約170萬(wan)個。郭劍波(bo)預測，未來我國新(xin)(xin)(xin)能源(yuan)發(fa)電單(dan)位將達數千萬(wan)，氣象環境、運(yun)行控(kong)制等信號(hao)可達數十(shi)(shi)億(yi)，系統調(diao)度運(yun)行極其復雜，控(kong)制配置措施和實施難度大(da)。“以某省級電網為例，在火電最小技(ji)術出(chu)力50%條件下，新(xin)(xin)(xin)能源(yuan)消納(na)問題(ti)十(shi)(shi)分突出(chu)。當(dang)新(xin)(xin)(xin)能源(yuan)發(fa)電量占比達30%時，新(xin)(xin)(xin)能源(yuan)限(xian)電率將達23%，且此時已(yi)出(chu)現(xian)全部(bu)由新(xin)(xin)(xin)能源(yuan)供(gong)電的時段。

“2019年(nian)，國家電網(wang)公司經營區(qu)內，新(xin)能(neng)源日最(zui)大功率(lv)波(bo)動達1.07億千(qian)瓦，占其(qi)裝機的31%，預估2050年(nian)新(xin)能(neng)源日最(zui)大功率(lv)將超過(guo)10億千(qian)瓦。”郭劍波(bo)說，“波(bo)動功率(lv)與屆(jie)時(shi)常規(gui)電源火(huo)電、水電總裝機容量相當，僅靠常規(gui)電源調節難以(yi)應對(dui)新(xin)能(neng)源日內功力波(bo)動，新(xin)能(neng)源消納挑戰巨大。”

“同時，新(xin)能源(yuan)尖峰出(chu)力(li)(li)功率大、電(dian)量(liang)(liang)(liang)(liang)小，保證尖峰出(chu)力(li)(li)需(xu)調(diao)動巨(ju)大的(de)靈活性資源(yuan)，但對(dui)全年發(fa)電(dian)量(liang)(liang)(liang)(liang)貢獻極小。未來，高比例(li)新(xin)能源(yuan)電(dian)力(li)(li)系統中保證尖峰出(chu)力(li)(li)的(de)全額消納(na)代價大。”郭劍波指出(chu)，2018年，新(xin)疆電(dian)網風電(dian)出(chu)力(li)(li)陡(dou)增至890.5萬千瓦，占風電(dian)裝機容量(liang)(liang)(liang)(liang)的(de)46%，持(chi)續時間僅為5分鐘，累計電(dian)量(liang)(liang)(liang)(liang)74萬千瓦，但對(dui)應的(de)電(dian)量(liang)(liang)(liang)(liang)僅占全天風電(dian)發(fa)電(dian)量(liang)(liang)(liang)(liang)的(de)3.3%。

安(an)全方面(mian)，郭(guo)劍波(bo)直言，新能源大規模接入擠占常規機(ji)組開(kai)機(ji)空(kong)間(jian)，或出現系統運轉(zhuan)調頻能力(li)下(xia)降、無(wu)功支撐不足、電壓穩定問(wen)題突出、越限風險增加等問(wen)題。

3、靈(ling)活(huo)電(dian)力系統是(shi)大勢

對(dui)于高比例新能源電力(li)系(xi)統(tong)情景下(xia)電力(li)系(xi)統(tong)的(de)變化，郭劍波(bo)認為可(ke)能會有(you)兩種演(yan)化方式(shi)：通過改造新能源電站，使(shi)其(qi)具(ju)(ju)有(you)同(tong)步發(fa)(fa)電機的(de)特性；改造傳(chuan)統(tong)發(fa)(fa)電站使(shi)其(qi)具(ju)(ju)有(you)逆變器特性，在此方式(shi)下(xia)，系(xi)統(tong)的(de)穩定性、分析(xi)理論和方法都將不(bu)同(tong)于傳(chuan)統(tong)電網。

而針對新(xin)能(neng)源既不參(can)(can)與電(dian)力平(ping)衡(heng)(heng)調(diao)(diao)節(jie)，也不參(can)(can)與電(dian)量平(ping)衡(heng)(heng)調(diao)(diao)節(jie)的“權責利”問(wen)題，郭劍波表示：“新(xin)能(neng)源發電(dian)因不確定性(xing)、邊際成本(ben)低等(deng)特點，電(dian)力電(dian)量總量充盈(ying)與時空不平(ping)衡(heng)(heng)矛盾(dun)突出，將催生(sheng)新(xin)的商(shang)業模式，市場和(he)政(zheng)策及只(zhi)需考(kao)慮新(xin)能(neng)源與常規(gui)電(dian)源以(yi)及用戶的配合，協調(diao)(diao)市場內(nei)多利益(yi)主體。”

易(yi)躍春指(zhi)出(chu)，未來，數字化(hua)(hua)和信息(xi)化(hua)(hua)技術將被(bei)廣泛應用，推(tui)動(dong)系(xi)(xi)統安全(quan)性(xing)(xing)和靈活(huo)(huo)性(xing)(xing)大(da)幅提升(sheng)。電(dian)(dian)力系(xi)(xi)統靈活(huo)(huo)性(xing)(xing)從目前(qian)的(de)發(fa)電(dian)(dian)側為主向發(fa)電(dian)(dian)側、電(dian)(dian)網側、用戶側并重轉變，構(gou)建適應高比例可再生(sheng)能源(yuan)的(de)智能電(dian)(dian)力系(xi)(xi)統。“另外，可再生(sheng)能源(yuan)加速(su)發(fa)展面臨的(de)空(kong)間發(fa)展約束開始(shi)顯現，‘十四(si)五’要關注其開發(fa)與(yu)國(guo)土(tu)空(kong)間規劃的(de)銜(xian)接。”