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2030年前仍以短时日调节储能为主,在电力缺口较大时存在保供饱和效应

作者:欧阳昌裕 来源:中国电力报 发布时间:2024-07-10 浏览:

数字储能网讯:近日,国家电网副总工程师兼国网能源研究院院长欧阳昌裕在《中国电力报》上刊发《深入实施能源安全新战略 加快构建新型电力系统》署名文章。其中文章提到,对于储能来说,2030年前仍以短时日调节储能为主,在电力缺口较大时存在保供饱和效应,根据测算,一般缺口在最大负荷10%以内时,储能平衡系数为0.9~1;缺口在最大负荷10%~25%范围时,储能平衡系数为0.4~0.9;缺口超过最大负荷25%时,需要先配置其他保供电源,最后考虑储能。同时也要充分挖掘需求侧资源潜力,保障电力安全可靠供应。

  大规模发展新能源是未来电力供给侧改革的重中之重,需要高度重视和有效防范结构性极端性时段性局部缺电风险,确保“有效容量”兜底保障能力,构建多元化清洁能源供应体系。

  综合考虑保供、消纳、产业发展需求及系统成本变化趋势,依托国网能源研究院自主研发的电力规划软件GESP测算,到2030年电源装机总规模将达到50亿千瓦以上,其中新能源装机26亿千瓦以上。要在如此高比例新能源情况下做好电力供应保障,必须通盘谋划,坚持系统思维。一方面重点解决新能源“立”的问题,发挥新能源在能源保供增供方面的作用。近年来,新能源发电出力低于15%的时长约占全年的一半,风电参与平衡能力约为装机容量的5%~15%,光伏发电在全国大部分地区参与平衡能力为0。尤其是连续多天出现无光无风气象条件时,新能源长时间低出力将造成电力供应可靠性大幅下降甚至出现缺电。另一方面要重视传统能源兜底保障作用和新型储能等新技术保供作用。立足我国能源以煤为基础、国内供应为主的基本国情,应统筹协调发展和利用好各类能源,构建新能源、煤炭、核电、储能等多类型能源资源协同互补的多元清洁能源供应体系。对于储能来说,2030年前仍以短时日调节储能为主,在电力缺口较大时存在保供饱和效应,根据测算,一般缺口在最大负荷10%以内时,储能平衡系数为0.9~1;缺口在最大负荷10%~25%范围时,储能平衡系数为0.4~0.9;缺口超过最大负荷25%时,需要先配置其他保供电源,最后考虑储能。同时也要充分挖掘需求侧资源潜力,保障电力安全可靠供应。

  原文如下:

深入实施能源安全新战略 加快构建新型电力系统

  国家电网副总工程师兼国网能源研究院执行董事(院长)、党委书记 欧阳昌裕

  作为世界最大的能源消费国,如何有效保障国家能源安全和经济社会发展,始终是我国能源发展的首要问题。2014年6月,以习近平同志为核心的党中央创造性提出“四个革命、一个合作”能源安全新战略,既为我国能源发展明确了战略方向,又为我国统筹能源高质量发展和高水平安全提供了根本遵循,还为能源改革发展向纵深推进提供了科学方法论。

  十年来,我国能源保障基础不断夯实,多元清洁能源供应体系基本建成,能源安全得到有效保障;能源技术装备水平快速提升,新能源等作为“新三样”代表的高技术产业发展取得重大成果;能源国际合作全方位加强,开放共赢的能源新格局加快形成;能源体制机制改革深入推进,能源治理效能充分释放。着眼未来,新一轮科技革命和产业变革深入发展,能源安全态势日趋复杂严峻,发展过程中的高度不确定性正在形成常态。强化战略规划引领,加快构建新型电力系统,将成为能源高质量发展和保障能源安全的重要抓手。

 世界百年未有之大变局下,能源安全态势严峻,大力发展新能源是保障国家能源安全的重要抓手。

  当前来看,保能源安全集中于地缘政治动荡导致的海上战略通道安全。中长期看,保能源安全核心是降低油气对外采买,2023年我国石油、天然气年进口量分别超过5.7亿吨和1.2亿吨,对外采买分别超过70%和40%。推动能源发展电气化是保障国家能源安全的战略方向,充分发挥我国新能源资源禀赋、技术和产业优势,有利于调整优化当前以油气资源为基础的能源地缘政治格局。国网能源研究院研究表明,若有效推进电能替代油气,供应侧2030年新能源装机每提高1亿千瓦,预计可降低油气对外采买峰值0.8~1.1个百分点。

  “十五五”及中长期电力需求将继续保持较快增长,增速超过GDP增速,满足巨大人口规模现代化带来的巨大低碳能源消费需求成为巨大挑战。

  2023年,电力需求增速6.7%,超过GDP增速1.5个百分点,2024年一季度全社会用电量2.34万亿千瓦时,同比增长9.8%。需求快速增长的主要原因就是用电结构发生了深刻变化,国家鼓励“新三样”、人工智能、绿电制氢等战新产业、未来产业属于“高耗电”产业,将在“十五五”期间继续保持高速增长,推动我国经济持续平稳增长,加上终端电气化水平持续提升,预计2030年全国全社会用电量为13万亿~13.7万亿千瓦时,电力弹性系数在1.0~1.2。预计用电量快速增长背景下,电力供应区域性、时段性紧张可能成为常态化风险,必须创新解决人口规模巨大的现代化所带来的能源消费刚性增长需求、生产要素保障的严峻挑战。

  大规模发展新能源是未来电力供给侧改革的重中之重,需要高度重视和有效防范结构性极端性时段性局部缺电风险,确保“有效容量”兜底保障能力,构建多元化清洁能源供应体系。

  综合考虑保供、消纳、产业发展需求及系统成本变化趋势,依托国网能源研究院自主研发的电力规划软件GESP测算,到2030年电源装机总规模将达到50亿千瓦以上,其中新能源装机26亿千瓦以上。要在如此高比例新能源情况下做好电力供应保障,必须通盘谋划,坚持系统思维。一方面重点解决新能源“立”的问题,发挥新能源在能源保供增供方面的作用。近年来,新能源发电出力低于15%的时长约占全年的一半,风电参与平衡能力约为装机容量的5%~15%,光伏发电在全国大部分地区参与平衡能力为0。尤其是连续多天出现无光无风气象条件时,新能源长时间低出力将造成电力供应可靠性大幅下降甚至出现缺电。另一方面要重视传统能源兜底保障作用和新型储能等新技术保供作用。立足我国能源以煤为基础、国内供应为主的基本国情,应统筹协调发展和利用好各类能源,构建新能源、煤炭、核电、储能等多类型能源资源协同互补的多元清洁能源供应体系。对于储能来说,2030年前仍以短时日调节储能为主,在电力缺口较大时存在保供饱和效应,根据测算,一般缺口在最大负荷10%以内时,储能平衡系数为0.9~1;缺口在最大负荷10%~25%范围时,储能平衡系数为0.4~0.9;缺口超过最大负荷25%时,需要先配置其他保供电源,最后考虑储能。同时也要充分挖掘需求侧资源潜力,保障电力安全可靠供应。

  新能源消纳的压力快速提升,连续多年维持的高利用率今年面临下行拐点,要充分提升和挖掘系统调节能力,树立合理利用率理念,因地制宜推动新能源高效消纳。

  2024年一季度全国平均风光利用率约为96%,均同比下降。国网能源研究院测算,预计2030年全国新能源利用率将下降到90%以下。随着新能源占比上升,各类促进新能源消纳措施的实施效果“边际递减”,继续维持高利用率,从技术和成本上都存在巨大挑战。一方面,国网能源研究院从全社会电力供应成本角度出发,多年来一直提倡树立新能源合理利用率理念,即结合新能源资源禀赋和系统消纳条件,适度降低新能源利用率水平有利于扩大未来发展空间提高系统经济性,助力新能源高质量发展。另一方面,优化调整新能源结构和布局十分重要,当前新增风光装机比重约1:4,按此趋势发展午间消纳问题难以解决,跨区调节互济也面临送受端特性趋同现象。高度重视“就近平衡”,优先发展具有“两自四化”(自平衡、自安全,小微化、绿色化、数智化、共享化)特征的自治型分布式新能源系统,与广域大系统深度共融发展。此外,在“三北”地区加快推进光热电站发展、尽快实现规模化,提升竞争力。

 发展新质生产力是党中央的重要要求,要准确把握适应新型电力系统的关键技术创新,以系统思维一体化谋划电力发展与技术创新布局,加快培育现代能源产业体系。

  随着“双碳”目标的纵深推进,技术创新面临四方面重大需求。能源安全供给方面,要持续突破新能源高效低成本发电技术,同时煤炭在能源安全保障的压舱石和稳定器定位在短期内不会发生根本性改变,预计2030年、2060年煤炭占一次能源消费比重分别为44%和7%左右,迫切需要实现其清洁高效利用。能源配置模式方面,电网作为能源关键基础设施,迫切需要适应“沙戈荒”基地化开发等不同类型和开发模式的可再生能源大规模广泛接入。颠覆性能源利用方面,氢能是解决难以减排领域的重要手段,也是能源体系长周期平衡的重要载体,发展氢能已成为世界共识,预计2060年,氢能占终端能源消费的比重将达到15%,迫切需要实现经济性目标下氢能与可再生能源全环节一体化融合。此外,从能源发展定位看,除了保障工业、民生等基本用能需求,我国能源还承担着空间探索等动力保障重任,迫切需要突破模块化小型堆等新型核电技术。这些系统性科技创新需要立足长周期视角,将新能源高质量发展与科技创新和产业转型升级相结合,系统性培育和谋划颠覆性技术及其相关产业,并要着眼构建新发展格局和发展新质生产力,发挥新型举国体制优势,加强关键核心技术联合攻关,强化科研成果转化运用,把能源技术及其关联产业培育成带动我国产业升级的新增长点,促进新质生产力发展。

  着力破解发展不平衡不充分问题已成为规划的关键变量。

  有必要加强对能源电力规划与产业规划协调性研究,重点加强以地区间产业转移协同推进新能源生产布局优化,即“西电西用,产业西移”。区域协同发展战略下用电需求增长潜力向中西部和东北转移,这将带动发输配用整体规划布局调整。据测算,新能源每投资100亿元,可提高社会总产出约为300亿~400亿元,贡献GDP约80亿元。未来需要结合资源和市场优势,以增量产业布局为重点,探索新的产业转移模式。以新能源为代表的新型电力系统产业链在西部地区布局可以有效解决西部地区产业发展困境,同时促进西部新能源大规模就地消纳。“十五五”是新能源相关产业规划布局的关键窗口期,需要把握时间窗口,做好新能源产业发展的顶层设计和相关配套协同。

  电力行业碳达峰时间关乎全局,宜从全社会的经济、安全、产业等角度统筹看待电力及各行业达峰时序。

  社会各方对电力行业的达峰时序存在不同意见。对我国来说,电力行业碳排放达峰问题的本质是煤电发电量的达峰时间和峰值,需要从全社会层面统筹谋划,明确工业、交通、建筑、电力等各部门碳达峰时间表,以保障我国积极稳妥在2030年前实现碳达峰。综合研判,若要实现2030年电力行业与全社会同步达峰,可能面临电力供应成本提升、极端天气下电力保供风险增加、新能源利用率大幅下降等一系列风险,需要提前做好风险应对预案或考虑“十六五”电力行业达峰的可行性。

  习近平总书记在今年2月的中共中央政治局第十二次集体学习时强调,“我国能源发展仍面临需求压力巨大、供给制约较多、绿色低碳转型任务艰巨等一系列挑战。应对这些挑战,出路就是大力发展新能源。”深入实施能源安全新战略,需要更大力度推动新能源高质量发展,要坚持问题导向和系统观念,统筹发展与安全、统筹保供与转型,“源网荷储碳数智治链”协同发力,加强科技驱动、市场带动、政策联动,加快构建清洁低碳、安全充裕、经济高效、供需协同、灵活智能的新型电力系统,为推进中国式现代化提供能源电力支撑。

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