能-碳-數(shù)視角下的新型電力系統(tǒng)與新型能源體系關(guān)系

　　近日召開的中央全面深化改革委員會(huì)第二次會(huì)議強(qiáng)調(diào)，要立足我國生態(tài)文明建設(shè)已進(jìn)入以降碳為重點(diǎn)戰(zhàn)略方向的關(guān)鍵時(shí)期，完善能源消耗總量和強(qiáng)度調(diào)控，逐步轉(zhuǎn)向碳排放總量和強(qiáng)度雙控制度;要深化電力體制改革，加快構(gòu)建清潔低碳、安全充裕、經(jīng)濟(jì)高效、供需協(xié)同、靈活智能的新型電力系統(tǒng)，更好推動(dòng)能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命，保障國家能源安全。面向“雙碳”目標(biāo)的新型能源體系與新型電力系統(tǒng)，融入綠色低碳的核心動(dòng)因與數(shù)字化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵途徑，形成能-碳-數(shù)協(xié)同發(fā)展模式?？茖W(xué)把握新型能源體系與新型電力系統(tǒng)在能量、碳排、數(shù)字化方面的內(nèi)在關(guān)系，對(duì)于推動(dòng)能源革命、落實(shí)“雙碳”戰(zhàn)略、融入數(shù)字中國具有重要意義。

　　■■能量視角——新型電力系統(tǒng)是

　　新型能源體系優(yōu)化配置資源的樞紐平臺(tái)

　　電力是可再生能源最為便捷高效的利用方式。為有效應(yīng)對(duì)全球氣候變化、實(shí)現(xiàn)能源可持續(xù)發(fā)展，可再生能源將逐步成為未來主要的一次能源。風(fēng)、光等可再生能源能量密度低、資源分散，具有波動(dòng)性和間歇性，轉(zhuǎn)化為高品位的電能是其最為便捷高效的利用方式。電力在未來清潔低碳能源體系中的占比將大幅提升。

　　電力是最重要的能源消費(fèi)方式。經(jīng)濟(jì)平穩(wěn)向好疊加人民生活水平持續(xù)提升，為電力需求增長提供強(qiáng)勁動(dòng)力。同時(shí)，隨著電氣化進(jìn)程加快，工業(yè)、建筑、交通三大領(lǐng)域終端用能電氣化水平將大幅提升。此外，電制氫技術(shù)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展，可進(jìn)一步新增用電潛力，推動(dòng)電力需求持續(xù)穩(wěn)步增長。

　　電力是多能互補(bǔ)能源系統(tǒng)的核心。熱、電等多種能源的互補(bǔ)運(yùn)行，將為能源系統(tǒng)提供更多的靈活性和更高的利用效率。電網(wǎng)統(tǒng)籌電、熱、冷、氣、氫等用能需求，發(fā)揮風(fēng)能、太陽能、水能、煤炭、天然氣等資源組合優(yōu)勢(shì)，提高能源綜合利用效率，是多能互補(bǔ)能源系統(tǒng)的核心。

　　電力是引領(lǐng)能源資源優(yōu)化配置的樞紐。我國東中部和南方地區(qū)用電需求約占70%，是耗能中心區(qū)域，但70%的水力資源集中在四川、云南、西藏等西南地區(qū)，80%以上的陸上風(fēng)能和太陽能資源分布在西部北部地區(qū)，經(jīng)濟(jì)和能源存在逆向分布。電力通過安全可靠的特高壓輸變電線路連接西南水電基地、西部北部新能源基地和東中南部負(fù)荷中心，推動(dòng)送受端協(xié)調(diào)發(fā)展，提升能源資源優(yōu)化配置能力，發(fā)揮核心樞紐作用，預(yù)計(jì)到2025年，西電東送能力將達(dá)到3.6億千瓦以上。

　　■■碳視角——新型電力系統(tǒng)是

　　新型能源體系節(jié)能減排、低碳發(fā)展的關(guān)鍵抓手

　　電力低碳化支撐非化石能源發(fā)展。新型電力系統(tǒng)具備高效消納和調(diào)控非化石能源的能力，構(gòu)建新型電力系統(tǒng)有利于加快能源生產(chǎn)環(huán)節(jié)的清潔代替，推動(dòng)風(fēng)能、太陽能、生物質(zhì)能、海洋能、地?zé)崮艿乳_發(fā)，推動(dòng)水電綠色發(fā)展，促進(jìn)核電安全有序發(fā)展，推動(dòng)生物質(zhì)能合理利用，加快推進(jìn)抽水蓄能和新型儲(chǔ)能規(guī)?；瘧?yīng)用，統(tǒng)籌推進(jìn)氫能“制儲(chǔ)輸用”全鏈條發(fā)展，實(shí)現(xiàn)能源供給清潔化。

　　電力低碳化支撐能源消費(fèi)清潔化。在電力低碳化帶動(dòng)下，新能源可靠支撐能力提升，逐步替代傳統(tǒng)化石能源;煤電逐步向保障性、調(diào)節(jié)性電源轉(zhuǎn)變，現(xiàn)役煤電機(jī)組節(jié)能升級(jí)和靈活性改造加快，推動(dòng)煤炭消費(fèi)減量步伐加速。在終端能源消費(fèi)領(lǐng)域，通過電能的清潔和成本優(yōu)勢(shì)推動(dòng)電氣化率提升，替代散燒煤、燃油的能源消費(fèi)方式;在無法電氣化的領(lǐng)域，利用電解制取的綠氫和生物質(zhì)燃料實(shí)現(xiàn)重載交通、部分航空航運(yùn)和化工行業(yè)的零碳排放。

　　電力低碳化帶動(dòng)綠色低碳技術(shù)發(fā)展。電力系統(tǒng)低碳化發(fā)展帶動(dòng)新能源、化石能源高效利用、碳捕集與封存等低碳技術(shù)的創(chuàng)新突破和規(guī)?；瘧?yīng)用。在能源生產(chǎn)環(huán)節(jié)，因能源供應(yīng)安全、系統(tǒng)靈活調(diào)節(jié)需求等因素保留下來的化石能源，可通過碳捕集與封存技術(shù)來除碳;在能源消費(fèi)環(huán)節(jié)，因生產(chǎn)工藝、原材料要求、動(dòng)力需求等因素而無法開展電能、氫能替代的領(lǐng)域，可利用碳捕捉來實(shí)現(xiàn)零碳排放。

　　電力低碳化帶動(dòng)節(jié)能增效服務(wù)發(fā)展。隨著電力市場(chǎng)和綠電、綠證等市場(chǎng)機(jī)制的逐步完善，市場(chǎng)化電價(jià)形成機(jī)制也將逐步建立并完善，終端用戶對(duì)用能品種、用能時(shí)段、能源效率、綠色屬性等更為敏感，節(jié)能增效服務(wù)需求將增加，帶動(dòng)節(jié)能環(huán)保、清潔生產(chǎn)、清潔能源、生態(tài)環(huán)境、基礎(chǔ)設(shè)施綠色升級(jí)等產(chǎn)業(yè)發(fā)展壯大，促進(jìn)節(jié)能診斷、節(jié)能改造設(shè)計(jì)、能源托管、負(fù)荷聚合等新業(yè)態(tài)、新模式發(fā)展，推動(dòng)提升新基建能效水平。

　　■■數(shù)字化視角——新型電力系統(tǒng)是

　　新型能源體系數(shù)字化轉(zhuǎn)型的重要引擎

　　電力數(shù)字化支撐多能協(xié)同互補(bǔ)。多能協(xié)同的前提是充分掌握不同能源品類的運(yùn)行狀態(tài)和調(diào)節(jié)特性，利用電力系統(tǒng)中的微型傳感器和物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，可實(shí)現(xiàn)多種能源設(shè)備的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)采集，實(shí)現(xiàn)涵蓋電、熱、冷、氣等多種能源綜合建模分析、在線狀態(tài)估計(jì)和能流分析，充分發(fā)揮不同能源品種的特點(diǎn)并實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，提升能源綜合利用效率。

　　電力數(shù)字化支撐實(shí)現(xiàn)能源產(chǎn)供儲(chǔ)銷互動(dòng)。在生產(chǎn)環(huán)節(jié)，集中式與分布式并舉是當(dāng)前能源發(fā)展的基本原則，數(shù)字化后的電力系統(tǒng)將在風(fēng)光水火互濟(jì)中發(fā)揮重要作用。在消費(fèi)環(huán)節(jié)，運(yùn)用數(shù)字技術(shù)提升對(duì)各類用能資源的時(shí)空調(diào)節(jié)能力尤為關(guān)鍵。在運(yùn)輸環(huán)節(jié)，需要數(shù)字技術(shù)提升感知、監(jiān)測(cè)和控制能力。對(duì)于系統(tǒng)整體，產(chǎn)供協(xié)調(diào)、產(chǎn)銷互動(dòng)等多種交互方式需要通過數(shù)字化和市場(chǎng)化的有機(jī)結(jié)合加以解決。

　　電力數(shù)字化支撐實(shí)現(xiàn)多網(wǎng)融合互聯(lián)。各類能源網(wǎng)絡(luò)、交通網(wǎng)(車聯(lián)網(wǎng))、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等的融合需要以數(shù)據(jù)為紐帶。微型傳感、智能終端可為新型能源體系提供靈活、便捷、準(zhǔn)確、高效的邊緣感知和控制能力，形成覆蓋多網(wǎng)融合互聯(lián)的神經(jīng)末梢。電力物聯(lián)網(wǎng)為新型能源體系超大規(guī)模信息接入和采集提供信息匯聚平臺(tái)，為多網(wǎng)融合互聯(lián)提供基礎(chǔ)。

　　電力數(shù)字化支撐用能需求智控。未來傳統(tǒng)能源比重逐步下降，而儲(chǔ)能只能作為短時(shí)間尺度調(diào)節(jié)手段，系統(tǒng)的調(diào)節(jié)能力將難以滿足負(fù)荷側(cè)的剛性需求，必然對(duì)需求側(cè)的靈活調(diào)節(jié)提出要求，包括在各種時(shí)間尺度的調(diào)節(jié)。利用先進(jìn)的數(shù)字互聯(lián)技術(shù)，搭建平臺(tái)聚合儲(chǔ)能系統(tǒng)、可控負(fù)荷、電動(dòng)汽車、分布式新能源等不同類型的柔性資源參與系統(tǒng)調(diào)節(jié)，可實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)用能、綠色用能、柔性用電。

　　電力數(shù)字化支撐能源碳排放統(tǒng)計(jì)核算。依托電力行業(yè)與能源活動(dòng)、經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)消費(fèi)之間的關(guān)聯(lián)性，構(gòu)建電-能-碳分析模型，發(fā)揮電力大數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性強(qiáng)、準(zhǔn)確度高、分辨率高和采集范圍廣等優(yōu)勢(shì)，可實(shí)現(xiàn)碳排放精準(zhǔn)分析與動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，支撐能源領(lǐng)域全尺度范圍的碳排放統(tǒng)計(jì)核算。

　　(作者雷成 梁宇 聶金峰 劉平 韓明宇均供職于南方電網(wǎng)能源發(fā)展研究院有限責(zé)任公司)