新型电力系统构建论纲

我国力求在2030前完结二氧化碳达峰，在2060前完结碳中和的政策（简称“3060”政策）现已承认。2021年3月15日，中央财经委员会第九次会议研讨完结碳达峰、碳中和的底子思路和首要举动，会议指出要“构建以新动力为主体的新式电力系统”（简称“构建新式电力系统”）。近半年来，国内外许多动力电力智库及专家、学者从不同出发点、不同意图、不同角度、不同层面打开了许多研讨，但构建新式电力系统具有高度复杂性，涉及法规、政策、系统、技术及结构构建等各个方面，这一领域的研讨整体上处于前期探索阶段。凡事预则立，不预则废，构建新式电力系统的“预”就是要做好“顶层规划”，且“构建”就有“顶层规划”之义。顶层规划是“纲”，纲举目张，“纲”包括了构建我国特征的新式电力系统的底子定位、底子特征、底子功用、底子机制、底子动力、底子进程、底子确保等。

底子定位

第一，构建新式电力系统是“国之大者”。中央财经委员会第九次会议提出，完结“3060”政策“是党中央通过深思熟虑作出的严峻战略决议方案，事关中华民族永续打开和构建人类命运共同体”。习近平总书记讲，要把碳达峰碳中和纳入经济社会打开和生态文明整体布局。一同，动力本身就是国之大者，而电力是动力的中心。因此，构建新式电力系统就是“国之大者”，对其打开深入研讨，不是要不要“构建”，而是坚决贯彻执行和怎样“构建”好的问题。

第二，构建新式电力系统是电力打开的必定。电力系统从来没有间断过立异打开和更新换代。当时，正在进行着第三代电力系统的制造和完善（《我国电力百科全书概括卷》2014年5月第三版）。从生态文明制造需求、人类可继续打开需求、共建人类命运共同体需求、我国新阶段高质量打开的需求看，构建新式电力系统是必定趋势。

第三，构建新式电力系统的意图是电能出产和消费系统完结零碳（近零碳）排放。正在改造中的我国电力系统，电能出产仍然是化石动力为主体，消费的电能仍然是高碳/中碳电能。而新式电力系统是新动力为主体，非化石动力占绝对主导，低碳化的少量化石动力作安全安稳确保的系统，消费的电能是低碳/近零碳电能，这必定位是新式电力系统顶层规划的中心。

第四，新动力“主体”应是数量主体、功用主体和责任主体。新动力在电力系统中数量占比大小当然重要，但不能单纯重新动力发电装机或许发电量的数量占比大小来判别是否为主体动力，而是要在安全经济政策前提下，从电力系统整体功用完结上来判别新动力是否成为主体动力。

第五，新式电力系统的首要束缚是动力安全下的系统经济性。新动力发电主体首要是指太阳能和风电（不打扫在单个区域生物质发电、地热发电比太阳能、风能更具有开发使用价值）。例如光伏发电技术早在几十年前现已老到，但因本钱过高，首要用于特别场合。当今，光伏、风电本钱显着下降，在发电上网环节现已可以与化石动力同台竞争。但是，新动力接入电网节点时的本钱并不是终端用户电能本钱。当新动力为主体时，要从系统本钱的大小看是否与化石动力具有竞争性。系统本钱包括但不限于:发电环节本钱（接入电网前本钱）、电网为消纳新动力进行的升级改造本钱、电力系统新风险防范如战略备用电源和长周期储能系统等本钱等。即便新动力发电不接入电网，但用户仍需求电网供应安全用电确保时，起确保作用的电力系统本钱也应计入。一同，应当将新动力的正外部性效益（即把低碳和资源节省等对社会公共利益的优点）在总本钱中扣除。

底子特征

第一，在现代电力系统之上构建新式电力系统。我国是后发国家，通过几十年的努力，现已建成世界上规划最大、技术水平总体先进、部分抢先的现代电力系统。我国构建新式电力系统不是在几十年前“一穷二白”一张白纸的基础上构建，不能“先破后立”，而是要在现代电力系统基础上逐步升级换代成新式电力系统。

第二，在全国一盘棋准则下构建新式电力系统。我国是一个14亿人口的大国，也是一个可以会合力量办大事的大国，更是一个有着人类命运共同体理念的负责任大国。一同，在动力资源不平衡、动力消费不平衡、天然环境不同大的广袤疆土之内，新动力发电具有显着的时、空特色，大规划优化配备与就地平衡配备偏重是必定之举，因此，有必要坚持系统思想，在全国一盘棋内构建新式电力系统。

第三，“紧缩型”减碳进程中构建新式电力系统。发达国家动力电力转型底子上是天然进程。我国要用发达国家不到一半时间完结由高碳电力系统过渡到低碳（近零碳）电力系统，必定是“紧缩型”低碳转型。作为世界上电力出产量和消费量都是第一的大国，从电力转型底子规矩看，必定是快速渐进与合理逾越相结合的进程。这就需求一方面要充沛汲取全人类动力转型经验，另一方面，决不能照搬任何一个国家的整体性、系统性经验。需求留意的是，世界上原本就不存在模板意义上的国家层面“新式电力系统”，我国提出构建新式电力系统是一项根据国情的巨大立异。

第四，在生态文明结构和动力安全新战略基础上构建新式电力系统。构建新式电力系统已有坚实基础。一是我国电力供需矛盾由长期缺少打开为近几年的在概括实力上可以支撑整体供需平衡。二是自2006年我国《可再生动力法》发布以来，特别是党的十八大以来，在习近平生态文明思想和动力安全新战略指引下，加快新动力打开和强化动力安全的法规、政策、标准不断完善。特高压技术和工程、电力系统智能化制造、分布式动力打开等不断取得新进展，以光伏、风电为代表的新动力发电成果巨大，以电动汽车充换电、化学电池为代表的新业态以及抽水蓄能、新式物理储能等技术、工程活跃推动，煤电机组灵活性改造也为促进新源消纳发挥了巨大作用。三是《电力系统安全安稳导则》和《电力系统技术导则》新修订后发布施行，为加快新动力制造及处理新动力打开过程中电力系统安全安稳工作供应了新的技术遵从。

底子功用

第一，满足国民经济和社会打开需求。跟着我国现代化制造继续推动，经济社会打开对动力需求将显着呈现以电能为主的特征。当时，我国终端动力消费中天然气占比仅7.8%（发达国家占比约25%），电能消费占26%左右（比发达国家平均水平略高）。要使我国动力消费清洁化，大力、继续前进天然气占比并不是最佳选项：一是天然气本钱总体太高，二是对外依存度高，三是天然气也是化石动力。因此，在大力打开新动力背景下，前进电能在终端动力消费占比是最佳选择。概括我个人和多个组织猜想，我国人均用电量到2060年碳中和时将比2020年的5320千瓦时还要翻一番。在用电结构上人均日子用电量、第三产业用电量比重将会不断前进。特别是信息传输、软件和信息技术服务、新动力车辆整车制造、太阳能、风能设备制造业、充换电、储能等新业态用电量增加会更快。

第二，满足合理的电力安全需求。人类运用电能初期，电气化的标志之一是电灯，即便当时电能质量不高、停电一再，但人们可以便使用蜡烛或许油灯代替，并不会对日子形成大的影响。当电能遍及用于公共事业、工业动力时，电能缺少对经济社会的影响显着增加。当终端动力以电能（包括以新动力发电电解制氢）为主时，电能将渗透到经济、社会、文明的各个方面，全面影响到人类的衣食住行及作业、信息沟通、社交、文明等领域，成为像空气相同顷刻不行离开的底子物质，其严峻电力安全风险将成为国家和公民难以承受之重。因此，电力安全水平跟着公民日子水平的前进而进一步提高，一同，电力安全水平与经济承受能力的联系更为接近，满足不同用户的合理电力安全需求也非常重要。

新动力的随机性、不安稳性、间歇性特色是电力供应安全风险的首要根源，在数字化智能化途径之上树立的电力控制及工作系统，被黑客和敌对方进犯的风险也是严峻新式电力安全风险，二者叠加更具有破坏性。虽然在理论上，在现有的技术条件下，只需不惜经济价值是可以防范严峻风险的（如再备份一个以化石动力为主体的电力系统），但是，不惜经济价值的前提在决议方案和施行过程中是不成立的。所以，新式电力系统构建要同步深化新式风险研讨和防范，重构电力安全理论和防范风险系统。

第三，满足生态环保新要求。在第三代电力系统制造中，我国煤电大气污染物控制现已到达世界抢先水平。二氧化硫、氮氧化物、颗粒物三项常规污染物的年排放总量全部加起来不到200万吨，低于美国煤电污染物总排放量（我国煤电发电量是美国2.5倍左右）。从生态环境要求看，电力常规污染物控制现已不是我国污染排放控制的首要任务。且由于煤炭用量逐步削减，从整体上看煤烟型污染物对环境形成的影响会越来越小。

但从部分看，由于燃气轮机发电还要继续较大打开，且首要会合在城市，其排放的氮氧化物对部分环境质量的影响还需接近注重和严峻控制。

从微观上看，新动力打开中会发生由新材料出产、设备制造、设备制造工作、设备退役等新的生态环境问题；一同，与新动力打开相配套的化学电池出产、工作、执役期满后的污染物处置问题也逐步加剧。这些都需求在新动力打开中同步做好生态环境办理。

底子机制

新式电力系统的底子要素包括，电源、电网、负荷、储能、战略备用几个部分。与传统的电力系统比，不只是增加了“储能”和“战略备用”，而且原有的要素也发生了质的改动。新式电力系统工作的底子机制可以扼要归类为三个方面，即多元化电源支撑，大电网与分布式微网偏重的供需耦合机制，新电力安全风险防范机制。

第一，新动力为主体的多元电源支撑系统。大力、有序打开新动力。这是构建新式电力系统的中心。不论从辅导思想上、战略布局上以及重点工程办法上，都是要盘绕新动力打开这主题做作业。新动力与其他动力打开的联系犹如中药方中各味药之间的“君臣佐使”的联系，新动力为“君”，其他首要是为“君”发挥作用而供应各种功用，然后构成安全、低碳、经济的电能供应系统。新动力为“君”并不意味着无序盲目打开。电力系统本身就是一个严峻按照物理规矩工作的人工系统，无序打开不只给电力系统带安全安稳风险，而且会严峻影响到新动力本身快速健康打开。

第二，大电网与分布式微网偏重，智能化与商场化支撑的供需耦合机制。跟着新动力发电比重逐步提高，电力系统中发、输、变、配、用各要素逐步发生改动，新问题不断出现，应对新问题的办法也不断加强，以处理问题为导向电力系统也逐步改动。

电能的出产、运送及消费办法的严峻改动，使得新式电力系统的工作机制与传统“源随荷动”的电力系统比较发生严峻改动，传统电力工作控制的渐变性规矩向非线性、骤变、非典型规矩改动。如在动力危机及电力供需矛盾以缺少为主的年代，电力需求侧（“荷”侧）办理办法，可以必定程度减轻电力供应侧（“源”侧）压力，然后到达动力资源的节省配备的意图。在新动力大力打开初、中期，通过商场办法使电力需求方自愿照应电力系统安全安稳工作要求调节或搬运负荷，以前进新动力电能使用率。跟着新动力渗透率不断前进，电力系统的复杂性越来越大，供需双方不断融合，需求照应机制也发生严峻改动，改变为在高度智能化、高度商场化支撑的对源网荷贮藏进行一体化办理的机制，也可称之为供需耦合机制。

第三，新风险防范机制。在传统的电力系统中，为了防范电力安全风险在相关规定中有明晰的电源备用要求，但这些备用电源底子上指的是检修备用、事端备用、负荷备用。备用总容量根据系统牢靠分析承认，一般为电力系统最高负荷的25%~30%，这些备用在新式电力系统打开过程中仍将继续存在，但具体要求应根据系统改动进行调整，使之可以满足改动了的日常电力系统工作的要求。

所谓战略备用，是笔者为了处理非传统电力安全问题而提出的。如在传统电力系统中，长期、大规划的阴雨天对电力系统的“源随荷动”机制并不构成电力供应风险（或许风险很小），但在新动力主体的电力系统中，由于新动力发电与气象要素的必定关联性，如接连的、大面积阴雨天对光伏发电有极点严峻影响，首要用于处理新动力发电日周期内的随机性、波动性储能办法，无法应对“灰犀牛”“黑天鹅”类严峻电力供应风险。应对严峻新式电力安全风险，有必要要有“战略备用”发电容量资源，以及配备必定的中、长周期储能设备。

对此，在新式电力系统构建中，要对风险防范进行分级分类，以承认新式电力系统的技术距离、本钱距离、责任距离。

一是要对电力用户进行电力风险防范的分类分级，根据分类分级供应相应等级的电力风险防范。从下降全社会本钱角度看，对有的电力用户应比现在的安全防范要求更高，但对另一些电力用户则可以下降安全防范等级，甚至可以较长时期（如多天甚至数月）中止电力供应。

二是要研讨承认不同主体（各级政府、电力企业、用户）的电力风险防范责任。大电网有必要更加强壮，但要明晰功用，它是处理全局性（区域性）、严峻性、节点性、支撑性电力安全的刚强确保，要由中央政府层面来办理，万万不行粗心大意，进一步优化电网大规划动力资源配备的能力。而中等规划、部分的电力安全责任，将更多地由地方政府、分布式微电网承当，将安全风险分级、松散到各个更小的单元。

三是根据安全等级不同，承认风险防范办法及相应的电能价格。在必定意义讲，新式电力系统就是一个松散电力安全风险的系统，使大、中、小电力安全风险可以经济、有用、快速、调和处理，使国民经济和公民日子的影响削减到最低程度。

底子动力

立异是构建新式电力系统的底子动力。人类使用太阳能从古至今没有连续，但是太阳能真实称其为新动力是以现代概括性技术应用为标志的。所以，新动力之“新”是指新技术应用而不是指动力本身。一同，新式电力系统之“新”也不只指“形状”之新，而是电力系统的一系列立异之“新”，包括传统电源、电网、用电、储能等的立异，不只是技术立异而且包括办理立异。

新式电力系统所需的技术立异面对着全新的应战。一方面是现有技术怎样应用在新式电力系统之中以处理当时的实际问题，另一方面要构建型电力系统工作新理论系统，在新理论系统下推动更大的新术立异。面对碳中和的巨大历史使命，现有老到技术不足以支撑全面完结碳中和要求，这需求电力系统继续不断进行技术立异，特别是呼唤颠覆性技术的出世。

底子进程

新式电力系统构建必定贯穿于整个碳达峰、碳中和进程。由于新式电力系统构建是与各种要素之间彼此调和配套的，不会发生先建一个新式电力系统，然后各要素再归其位的状况。所以，在这个过程中，新式电力系统将逐步由化石动力电源为主导的电力系统，转换为化石动力与新动力在功用主体上各占半壁河山的电力系统，再转换成以新动力主体的新式电力系统。从时间段上看，2035年左右是智能电网为首要特征的新动力与化石动力各占半壁河山的系统，此后电力系统加快向新动力为主体的形状改变，到碳中和阶段，新式电力系统实际上演变成了一个高度智能化的动力互联网系统。

底子确保

深化电力系统变革是构建新式电力系统的底子确保。不深化电力系统变革，就难以推动新式电力系统构建。总体思路是要回归电能的产品特色的主体位置，包括电能质量（时空特性和物理特性）特色，一同，要在产品特色和电能的公共特色之间划好界线。在发挥好商场配备资源的决定性作用的一同，政府之手也要更加发挥好作用。我国完结碳中政策必定是“紧缩型”进程，假如没有发挥好政府的作用，要么是政策迟滞、要么政策冒进，都会影响转型的进程和质量。

我国新式电力系统打开犹如一个充满生机活力的少年，而政策（包括规划、标准等）犹如鞋子，太小、太大都不行，处理问题的办法必定是经常换适合的新鞋，这就要求政策制定在方向和准则上体现出安稳性，在具体内容上和出台时机上要有必定灵活性和即时性。既要发挥好政策在促进新式电力系统打开中的“推动”而不是“冲动”作用，又要发挥好“阻尼”而不是“阻力”作用。