“面對全球環(huán)境治理前所未有的困難，國際社會(huì)要以前所未有的雄心和行動(dòng)，勇于擔(dān)當(dāng)，勠力同心，共同構(gòu)建人與自然生命共同體。”4月22日，國家主席習(xí)近平在領(lǐng)導(dǎo)人氣候峰會(huì)發(fā)表重要講話，站在全球生態(tài)文明建設(shè)的高度深入闡述應(yīng)對氣候變化挑戰(zhàn)之策，倡導(dǎo)共同構(gòu)建人與自然生命共同體，為處于關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的全球環(huán)境治理指明了通往美麗新世界的金光大道。
去年9月，習(xí)近平總書記提出我國碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)；今年3月15日，在中央財(cái)經(jīng)委員會(huì)第九次會(huì)議上，進(jìn)一步對碳達(dá)峰、碳中和作出了部署，強(qiáng)調(diào)構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)。這一重大決策是“四個(gè)革命、一個(gè)合作”能源安全新戰(zhàn)略的最新實(shí)踐和發(fā)展，是對我國電力系統(tǒng)的一場戰(zhàn)略性、全局性、革命性變革，為我國能源電力轉(zhuǎn)型發(fā)展提供了方向指引和根本遵循。
新時(shí)代帶來新理念，新理念催生新電力。從呼喚到回應(yīng)，從模糊到清晰，一個(gè)越來越具體生動(dòng)的新型電力系統(tǒng)正向我們快步走來。什么是新型電力系統(tǒng)，如何構(gòu)建新型電力系統(tǒng)，能源電力行業(yè)又該何去何從？諸多問題在引發(fā)相關(guān)各方探討的同時(shí)，也在全社會(huì)掀起了一場關(guān)于能源電力未來方向的思想風(fēng)暴。
呼喚：建設(shè)什么樣的電力系統(tǒng)？
從高空俯瞰中國，一條條能源大動(dòng)脈跨越山川河流，將充沛的電力輸送至四面八方。
能源關(guān)系人類社會(huì)永續(xù)發(fā)展。化石能源的開發(fā)利用，極大地推進(jìn)了世界經(jīng)濟(jì)和人類社會(huì)發(fā)展，也給自然生態(tài)帶來嚴(yán)重傷害。比爾·蓋茨在《氣候經(jīng)濟(jì)與人類未來》一書中寫道：“氣候就好比一個(gè)正在被緩緩注水的浴缸，即使我們把水調(diào)到涓涓細(xì)流的程度，浴缸早晚也會(huì)被注滿，而水滿之后，自然會(huì)流到地面上。這就是我們必須阻止的災(zāi)難。”他認(rèn)為，唯一的解決方案就是把碳排放的目標(biāo)定為“0”。
實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和，重點(diǎn)在能源。國際能源署（IEA）最新報(bào)告顯示，2021年全球與能源有關(guān)的二氧化碳排放量將激增15億噸，是自2010年以來的最大年度排放量增長；煤炭需求將增長4.5％，接近2014年以來的歷史最高水平，其中電力煤炭需求占四分之三?？梢哉f，能源系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的主戰(zhàn)場，電力系統(tǒng)則是其中的主力軍。
自18世紀(jì)中期起，人類開始大規(guī)模使用化石能源，推動(dòng)了工業(yè)文明的興起和發(fā)展，逐漸形成由發(fā)電廠、輸電網(wǎng)、配電網(wǎng)和用電客戶組成的電能生產(chǎn)與消費(fèi)系統(tǒng)。在電能應(yīng)用的初期，電力通常是經(jīng)過小容量發(fā)電機(jī)單獨(dú)向燈塔、輪船、車間等供電。20世紀(jì)以后，人們普遍認(rèn)識(shí)到擴(kuò)大電力系統(tǒng)的規(guī)?？梢栽谀茉撮_發(fā)、工業(yè)布局、負(fù)荷調(diào)整、系統(tǒng)安全與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行等方面帶來明顯的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，各國電力系統(tǒng)的規(guī)模迅速擴(kuò)大。以我國為例，作為世界級(jí)的能源生產(chǎn)和消費(fèi)大國，目前我國形成了煤炭、電力、石油、天然氣、可再生能源全面發(fā)展的能源供給體系，逐步發(fā)展成為世界上輸送容量最大、輸電電壓等級(jí)最高、多區(qū)域電網(wǎng)交直流混聯(lián)的電力系統(tǒng)，為優(yōu)化調(diào)度資源和滿足各地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展用電需求提供可靠保障。
截至2020年年底，我國可再生能源發(fā)電裝機(jī)總規(guī)模達(dá)到9.3億千瓦，占總裝機(jī)的比重達(dá)到42.4%，較2012年增長14.6個(gè)百分點(diǎn)。其中，水電、風(fēng)電、太陽能發(fā)電裝機(jī)規(guī)模均位居世界首位。2020年，我國可再生能源發(fā)電量達(dá)到2.2萬億千瓦時(shí)，占全社會(huì)用電量的比重達(dá)到29.5%，較2012年增長9.5個(gè)百分點(diǎn)，有力支撐我國非化石能源占一次能源消費(fèi)比重達(dá)15.9%，如期實(shí)現(xiàn)2020年非化石能源消費(fèi)占比達(dá)到15%的莊嚴(yán)承諾。
這是一份沉甸甸的成績單，但要實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)，仍然十分艱辛。到2030年實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，我國風(fēng)電、太陽能發(fā)電總裝機(jī)容量需要達(dá)到12億千瓦以上，意味著風(fēng)電、太陽能發(fā)電裝機(jī)還將至少增加6.66億千瓦。4月22日，在國務(wù)院新聞辦舉行的新聞發(fā)布會(huì)上，生態(tài)環(huán)境部副部長莊國泰表示，中國從碳達(dá)峰到碳中和的時(shí)間只有30年左右，與發(fā)達(dá)國家相比時(shí)間大大縮短，面臨巨大挑戰(zhàn)。
越是艱難越向前。3月15日，習(xí)近平總書記明確提出“深化電力體制改革，構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)”。3月19日，國家電網(wǎng)有限公司出臺(tái)加快抽水蓄能開發(fā)建設(shè)6項(xiàng)重要舉措，為保障電力安全和能源安全，推動(dòng)大規(guī)模高比例新能源又好又快發(fā)展提供重要支撐。4月20日，公司向社會(huì)發(fā)布新能源云，積極打造“互聯(lián)互通、高效協(xié)同、數(shù)據(jù)共享、優(yōu)化配置”的能源數(shù)字經(jīng)濟(jì)平臺(tái)，全力為經(jīng)營區(qū)內(nèi)新能源場站提供公平公正、優(yōu)質(zhì)高效的并網(wǎng)服務(wù)。
視野再放大，從加強(qiáng)輸電通道建設(shè)，保障新能源及時(shí)并網(wǎng)和消納，促進(jìn)能源供給清潔化，到大力實(shí)施電能替代，促進(jìn)終端能源消費(fèi)電氣化；從加強(qiáng)電力技術(shù)創(chuàng)新，促進(jìn)清潔能源利用高效化，到及時(shí)發(fā)布服務(wù)碳達(dá)峰、碳中和行動(dòng)方案，自上而下部署開展一系列研究和探索工作，公司爭排頭、作表率，以實(shí)際行動(dòng)努力當(dāng)好能源清潔低碳轉(zhuǎn)型的先行者、推動(dòng)者、引領(lǐng)者，推動(dòng)構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，全力服務(wù)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)。
構(gòu)建新型電力系統(tǒng)，順應(yīng)歷史潮流，符合現(xiàn)實(shí)要求，將帶來我國電力系統(tǒng)的一場戰(zhàn)略性、全局性、革命性變革。公司總工程師陳國平告訴記者：“構(gòu)建新型電力系統(tǒng)要求的及時(shí)提出，以權(quán)威聲音解答了建設(shè)什么樣的電力系統(tǒng)，以何種主體能源建設(shè)電力系統(tǒng)等關(guān)鍵問題，為能源電力行業(yè)提供了根本行動(dòng)指南。”
求解：如何建設(shè)新型電力系統(tǒng)？
上海市浦東新區(qū)臨港新城至洋山深水港東海大橋兩側(cè)，一座座巨大的風(fēng)機(jī)聳立在一望無際的大海上，飛旋的葉片將無形的風(fēng)能轉(zhuǎn)變?yōu)榍鍧嵕G色的電能，點(diǎn)亮都市。
怎樣建設(shè)新型電力系統(tǒng)？這是構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的關(guān)鍵問題。盡管各種聲音和觀點(diǎn)不絕于耳，但以電為中心、以電網(wǎng)為平臺(tái)、以新能源大規(guī)模開發(fā)利用為重點(diǎn)，已成為從發(fā)電側(cè)到用電側(cè)相關(guān)各方的普遍共識(shí)。
中國電力科學(xué)研究院系統(tǒng)所電力系統(tǒng)規(guī)劃技術(shù)研究室副主任秦曉輝將碳達(dá)峰比喻為“兩個(gè)增量的賽跑”：“新能源發(fā)電的增量跑贏了全社會(huì)負(fù)荷用電的增量。”這就需要一方面努力增加新能源發(fā)電量，另一方面要適當(dāng)控制全社會(huì)負(fù)荷用電的增量。
讓新能源發(fā)得出、送得上、落得下，消納是關(guān)鍵。面對未來凸顯的“雙高”“雙峰”特性，電力系統(tǒng)運(yùn)行機(jī)理將發(fā)生深刻變化，控制模式發(fā)生根本改變。秦曉輝說：“電力系統(tǒng)的平衡模式將從源荷實(shí)時(shí)平衡模式，轉(zhuǎn)變?yōu)橛梢?guī)?；?a href="/news/search.php?kw=儲(chǔ)能" target="_blank">儲(chǔ)能、可調(diào)負(fù)荷以及多能轉(zhuǎn)換等共同參與緩沖的，在更大時(shí)間和空間范圍內(nèi)的非完全實(shí)時(shí)平衡模式；電力系統(tǒng)的物理形態(tài)將從現(xiàn)在的以同步發(fā)電機(jī)為主的機(jī)械電磁系統(tǒng)，轉(zhuǎn)變?yōu)橛筛嚯娏﹄娮釉O(shè)備與同步機(jī)共同構(gòu)成的功率半導(dǎo)體/鐵磁元件混合系統(tǒng)；電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性將從高慣性多電壓源連續(xù)控制主導(dǎo)系統(tǒng)，轉(zhuǎn)變?yōu)榈蛻T性多電流源切換控制與電壓源協(xié)調(diào)運(yùn)行系統(tǒng)；電網(wǎng)外在形態(tài)則從現(xiàn)在的以大電網(wǎng)為主，轉(zhuǎn)變?yōu)榇箅娋W(wǎng)和局部直流電網(wǎng)、微電網(wǎng)并存的多形態(tài)電網(wǎng)。”
未來10年，我國風(fēng)能、太陽能發(fā)電裝機(jī)容量有望達(dá)到目前裝機(jī)容量的兩倍。新能源發(fā)電存在靠天吃飯的特性，用戶需要可靠的用電保障，二者如何匹配？
在3月30日國務(wù)院新聞辦公室舉行的中國可再生能源發(fā)展情況發(fā)布會(huì)上，國家能源局電力司司長黃學(xué)農(nóng)介紹，在統(tǒng)籌優(yōu)化新能源開發(fā)布局，實(shí)現(xiàn)新能源電力全局優(yōu)化配置的基礎(chǔ)上，要大力提升電力系統(tǒng)的靈活調(diào)節(jié)能力。在發(fā)電側(cè)，加強(qiáng)火電靈活性改造，推動(dòng)抽水蓄能電站、天然氣調(diào)峰電站的建設(shè)；在電網(wǎng)側(cè)，加大基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，提升資源優(yōu)化配置能力，特別要發(fā)揮大電網(wǎng)資源互濟(jì)的作用；在用戶側(cè)，推進(jìn)終端電能替代特別是綠色電能替代，提高需求側(cè)響應(yīng)能力。另外，還要加快儲(chǔ)能的規(guī)?；l(fā)展，推動(dòng)電力系統(tǒng)全面數(shù)字化，構(gòu)建高效、智慧的調(diào)度運(yùn)行體系。
中國工程院院士郭劍波說：“未來，新能源發(fā)展是更多地去適應(yīng)電力系統(tǒng)，還是電力系統(tǒng)通過升級(jí)改造更多地適應(yīng)新能源發(fā)展？能源轉(zhuǎn)型不能延續(xù)慣性思維，不管是電力系統(tǒng)還是新能源，兩邊都要變。”
比爾·蓋茨說：“沒有創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)，人類無法實(shí)現(xiàn)零排放的目標(biāo)。”面對前所未有的困難和挑戰(zhàn)，中國有雄心更有行動(dòng)，主動(dòng)擔(dān)當(dāng)全球生態(tài)文明建設(shè)的參與者、貢獻(xiàn)者、引領(lǐng)者。能源電力領(lǐng)域的攻關(guān)創(chuàng)新，必將為中國踐行承諾交上一份滿意的答卷。
探索：如何做到統(tǒng)籌規(guī)劃攜手共進(jìn)？
浙江紹興，一個(gè)立足未來配電網(wǎng)形態(tài)的能源互聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目，正在50平方千米的鏡湖新區(qū)全面規(guī)劃。紹興供電公司發(fā)展部主任王華慧說：“僅靠投資擴(kuò)建提升供電能力的手段未來將不能滿足社會(huì)用電需求。構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，配電網(wǎng)形態(tài)的轉(zhuǎn)變是一個(gè)重點(diǎn)。”他認(rèn)為，交直流互濟(jì)的配電網(wǎng)將更契合新能源的接入與消納。建設(shè)多種能源互補(bǔ)共濟(jì)、負(fù)荷互動(dòng)、控制策略優(yōu)化的配電網(wǎng)，是實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的有益嘗試。
縱觀近年來的電力發(fā)展，電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型升級(jí)的探索從未止步。在發(fā)電側(cè)，煤電供給側(cè)改革深化開展，煤電發(fā)電企業(yè)嚴(yán)控“存量”，主動(dòng)減少無效供給，大力提高能效；風(fēng)電和光伏發(fā)電企業(yè)搶抓機(jī)遇，做足“增量”，不斷加快技術(shù)升級(jí)步伐。在電網(wǎng)側(cè)，以輸送新能源為主的特高壓輸電、柔性直流輸電等工程建設(shè)和技術(shù)研究應(yīng)用穩(wěn)步開展。在電源側(cè)，抽水蓄能電站建設(shè)和儲(chǔ)能規(guī)?；瘧?yīng)用不斷加強(qiáng)，“新能源+儲(chǔ)能+調(diào)相機(jī)”模式推動(dòng)電力系統(tǒng)由碳排放系統(tǒng)向碳循環(huán)利用系統(tǒng)轉(zhuǎn)變。在負(fù)荷側(cè)，東中部地區(qū)分布式電源和微電網(wǎng)穩(wěn)步發(fā)展，5G、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)廣泛應(yīng)用，全電景區(qū)、港口岸電、電動(dòng)汽車充電設(shè)施加快布局，不斷提升需求響應(yīng)能力。
構(gòu)建新型電力系統(tǒng)，是一場廣泛而深刻的經(jīng)濟(jì)社會(huì)系統(tǒng)性變革，事關(guān)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展全局和長期戰(zhàn)略，需要全社會(huì)各行業(yè)共同努力。從能源安全的角度看，新能源出力具有間歇性、波動(dòng)性，大規(guī)模接入給電力系統(tǒng)穩(wěn)定和能源安全帶來新挑戰(zhàn)；從能源轉(zhuǎn)型的角度看，能源結(jié)構(gòu)和發(fā)展方式的根本性變革，將使產(chǎn)業(yè)鏈各方面臨前所未有的新情況。
又好又快推動(dòng)構(gòu)建新型電力系統(tǒng)，必須全國一盤棋，統(tǒng)籌好發(fā)展與安全、政府與市場、保供與節(jié)能、成本與價(jià)格的關(guān)系，發(fā)揮好政府主導(dǎo)、政策引導(dǎo)、市場調(diào)節(jié)、企業(yè)率先、全社會(huì)共同參與的作用，避免“算小賬不算大賬”，一步一個(gè)腳印向前推進(jìn)。國網(wǎng)能源院院長、黨委書記張運(yùn)洲說：“要加快完善適應(yīng)新能源大范圍優(yōu)化配置的市場化機(jī)制，創(chuàng)新完善新能源并網(wǎng)量價(jià)收購方式和交易模式，形成省間、省內(nèi)交易協(xié)同開展、統(tǒng)一運(yùn)作的全國電力市場。”
道阻且長，行則將至。構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)是能源電力行業(yè)的重大歷史機(jī)遇，必將催生能源電力新技術(shù)的廣泛運(yùn)用，推動(dòng)電力體制改革全面深化。只有加強(qiáng)能源電力統(tǒng)一規(guī)劃，完善市場機(jī)制和價(jià)格財(cái)稅政策，發(fā)揮行業(yè)主體作用，全社會(huì)攜手共進(jìn)，才能早日迎來一個(gè)美麗新世界。
原標(biāo)題：求解：如何建設(shè)新型電力系統(tǒng)？
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