户外开关 % }4 L/ N1 O1 Z: m; X
目前，我国的电力生产仍以煤电为主。2020年，我国全口径煤电发电量4.63 万亿千瓦时，占全口径发电总量的比重为60.8％。新能源装机比重约26%，发电量占比仅11.2%。
/ V1 ~7 x* w6 Q% T
7 l$ J" b: n! L! o2 e4 J/ G
& g- O! K0 `1 E0 V& q" c( y
, i! d6 w7 R8 \/ b- ]- Y' b随着我国碳达峰、碳中和进程的推进，以风电、光伏为代表的新能源装机量、发电量将逐步增加，我国电力清洁化程度也将大幅度提升。而在这个进程中，新能源的发电成本与发展布局将成为影响其发展的关键因素。! S/ ?' I ?% d" S# L- e
+ R& ?0 H- K$ D9 ^ V9 I% n4 k! h《新能源发电政策和市场发展展望》
/ d1 X9 Z3 x# u9 ?
! n2 g* k' \! ~) I. H, }. F* l& V
2 c8 F) y1 }9 c7 M% n# u" y$ Z2 q; A( j! B$ y' j2 A
01( A% c, }1 \% ?! j9 L2 m2 U
: Y' A1 U' ^( ?' Q. S) p新能源发电成本快速下降' ?7 y* z. K/ y2 ] d9 V
% U8 Z. U* o5 ~9 g, B' s/ j+ k- w( [* M9 P- o( M0 J
4 U! n$ Q. x2 k0 C7 _2 P经济性是新能源大规模发展的先决条件。随着技术进步和规模化发展，以光伏、风电为代表的新能源发电 LCOE正在逐年下降。目前中国的集中式光伏和陆上风电的LCOE已经低于超超临界煤电，新能源+储能电源形式的 LCOE可能在2030年低于化石能源。
. j2 m) I/ P) K1 r+ M' @, b& ^! s9 j- \. B8 ?
/ I4 G: {5 e& z8 g3 T4 S
02
) H- N/ e) V2 O( }7 T. w8 T' E7 V, ~& u* h" I9 l
集中式与分布式并重
' B, U% B9 A1 S1 ]4 D7 U- h5 _- z2 {
. f' P5 S& U9 r! e
9 G* b. [1 H8 r“三北”地区是我国风能、太阳能资源最丰富的地区，而我国的负荷中心则集中于中东部地区，负荷中心与资源中心逆向分布的地域特征，是制约我国新能源发展的主要矛盾。为解决这个矛盾，需要从多方面着手：
8 U* _7 F& j, R5 T0 D+ U) x
8 h' U% ?5 V& Y# _: t6 x" N" @: l% m6 H
•多能互补的大基地。由于新能源发电存在明显的波动性和间歇性特点，特高压线路全部输送新能源电力难以实现。我国“十四五”规划中指出，“要建设一批多能互补清洁能源基地”，通过搭配一定比例的可调节电源，如火电、水电等，实现多能互补，促进新能源消纳。
; M- G1 x$ x8 T, d3 e! y# {/ a•特高压输电。2020 年，22 条特高压线路年输送电量 5318 亿 kWh，其中可再生能源电量 2441 亿 kWh，同比提高 3.8%，可再生能源电量占全部输送电量的 45.9%。打通了资源优势与经济优势的转换通道，在一定程度上缓解了我国负荷中心与资源中心的不平衡性。
. Q8 P$ L6 H/ J$ J( [•分布式新能源。分布式能源具有布置灵活、能源利用效率高等优势。理论上，发展接近负荷中心的分布式新能源经济性最优，是除特高压工程和多能互补大基地方式外，有效解决逆向分布矛盾的另一种重要方法。
; o/ s( f& S' K) w
5 X. [ t2 l' k' c. M3 Y ^
' t# B4 ^& c2 K3 _( I- O0 e9 `9 W! E$ {. Q+ j
“我国东部地区城市应优先开发和使用‘身边来’的能源，同时再加上西电东送的“远方来”的能源，东部能源自给和西电东送相结合，不应坐等西部供应东部，而应转变思路，进行能源自产自销，持续提高能源自给比例。”0 q& [' W; ^5 D$ N' |1 x
; }1 {, S6 F& n% F
5 {- j! G' C2 @' x7 \; s+ Q1 ?% V9 }. |4 ]7 i8 C+ v
未来我国将通过多能互补的大基地建设、跨区域特高压外送和分布式新能源建设等方式，构建集中式与分布式并重的可再生能源发展格局，促进新能源发展。
* K5 S- W+ c: K; b/ S: S) V7 t! { @+ x8 Y
% G9 o) E8 [$ o. k9 m W
, G" l8 [. h8 j* O1 t
安全灵活，新能源大规模应用的基础
6 G% q) A& w9 {( ?0 d( U5 L" O7 ?7 y4 b5 I- R9 L0 N4 g
+ O) N: O8 w; u1 Z
/ u9 }7 f* L b8 r% m& o新能源发电的波动性和间歇性要求电力系统必须具备灵活性。若电力系统欠缺灵活性，当常规电源的调节能力不足，无法满足系统净负荷的变化时，为了保证电力系统安全稳定运行，需要在用电需求不足时削减新能源出力，或是在用电高峰时期切除负荷，分别对应“弃风弃光”和“有序用电”的情况。这将会直接影响新能源的消纳，制约新能源的发展。) J% e1 y& b# M: p
3 [8 e- @0 F; u4 b$ x8 _4 l% L% }( n2 V
6 s$ q: ]' E4 r5 |2 o c德国是新能源渗透率最高的国家之一。2010年德国弃风率仅 0.33%，但随着可再生能源发电量占比接近 30%，弃风率开始呈上升趋势，到2016年，德国弃风率已经上升至 4.3% 。
- Y/ z7 [) E9 _, S$ ~0 I& H/ W& F/ o6 _7 R) @8 ]; w! t
/ l4 B! B* C1 ~4 e- u* I. p" Z0 M
* w) Y( j# g; H: d; K/ v) ?
& h8 k2 G9 G* j数据来源：国家发展和改革委员会能源研究所
) L% Z, U, [4 a8 y% d$ b$ p
) _ n: k" ?1 Z0 Z《京津冀与德国电力系统灵活性定量比较研究》
9 k; p# W& B3 M0 d a* p, Y6 c6 c. d) e: W7 o2 ~" [' u
% n w1 \7 N$ ]& t
I1 K0 h% r D0 u$ m! a
2020年，我国风电+光伏发电量占比约9.5%，弃风率 3.5%，弃光率 2%。随着我国新能源发电量占比的提升，弃风弃光压力将持续增大，对电力系统灵活性的需求将愈发强烈。因此，需要从多个方面提高电力系统的安全性和灵活性。1 j- h) K, K" ^! ]; G
" K& Q" `1 k% ?5 U* a; ]$ W
- _6 u7 C/ h' |! G) n! Q2 M P' L2 X& P' j6 i3 j
01+ E! k( {, }$ M5 L8 a. t! h
1 H5 |. X, T b7 z0 [扩大调节电源规模
" }5 c$ P- R7 N4 d5 |3 b; l; F2 P5 N# ?) h6 T" h
3 s* {3 N4 H$ C
3 l/ V7 Q7 Y! ]: \现有技术手段中，火电的灵活性改造能大幅改善系统灵活性。已建成的煤电机组通过热电解耦、低压稳燃等技术改造可将最小稳定出力降至20%-30% 的额定容量，且单位千瓦投入仅高于需求侧管理。在改善系统可靠性的同时，能够促进可再生能源的大规模消纳。
- _* v( m0 H, z( _0 z& s9 k8 V" e
; z) X, s, Q9 b3 g
+ W* O9 i) U* |$ I8 @' p2 e; i02
4 ?) ^! s( ]' m5 A' D$ T* N, l0 c; M$ g7 i! m. I# p7 e: Q) Y& ?1 }
增加储能容量
( ^/ _/ ]# \/ v c; J
% J' [8 _, [: } I/ L) L2 `" b- A, T1 u# N
, A/ c) b* a6 [- N' a
未来以新能源为主体的电力系统，仅依靠火电的灵活性改造无法充分满足灵活性需求。储能作为一种柔性电力调节资源，可以改善和增强电力系统灵活性。在“供过于求”情景下，可以储存多余的风电、光伏出力；在“供不应求”情景下，可以放电缓解短时电力短缺。
, e( W [ F$ X+ ~7 J
+ y# F& q! g# F* N. ^
( U6 S3 V1 I& n1 f" F9 e储能系统在不同场景均发挥着重要作用：+ b# x) Z4 n3 k" T5 y
( L! I) U% q* K! ^电源侧：新能源+储能、可再生能源制氢的模式有利于平抑新能源的出力波动，从而促进集中式新能源并网消纳；
, A5 ], _: D" B1 V8 {2 Q# {5 Z- z! y" y- h h5 q: @( t
电网侧：抽水蓄能+新型储能可以辅助电网实现调峰、调频需求，提高稳定性；
0 j: z) `4 G4 X2 L3 R. a
. ?" r( j3 S6 s5 K6 \7 \" B负荷侧：可以利用市场机制（如分时电价、电力现货交易、需求响应等）和分布式新能源结合提升电能清洁化水平，降低用电成本，也有利于保障负荷侧供电的可靠性和连续性。! b9 C- n" ?$ l; z& ~
1 X3 d9 c8 d+ K0 s/ P- ?" ^) g' Q
2 w9 y1 u6 J" j/ C
$ z* F- L# z, D2 w; E- O6 e: M/ e03. U) w3 B, |; J: i8 L
2 F- L: J) l& S1 y& Q挖掘需求侧资源 Q1 S% [' t I& B" W
, X& V* {$ T6 X4 L
* T$ t; N; I. {+ c% |0 z! p" ~" j* q
电力系统要时刻保持供需平衡。传统的做法是在负荷需求高时增加发电机组出力，但负荷高峰时段往往持续时间较短，为了满足这部分需求而增加的发电和输配电投资利用率很低，因此减少或者延迟需求侧的电力负荷来实现供需平衡，这便是需求侧响应的核心。
! i! m9 i3 e6 C6 h% W' g1 n t* ?, o- U* O9 Y( X' q2 g# a- F
7 R3 E4 G, {+ k" _) y$ X. O- p* H
. ^& A0 k) g* Q) M
通过固态技术实现数据采集，数据处理，终端控制一体化，可以预测并防止负荷激增。通过植入需求管理功能实时响应负载变化，可以提高电力系统的灵活性。6 O, \ ?8 |9 |
, n) q; v! A# Q
8 J- i2 Y2 n# n: M. O$ s2 t7 S
+ w, z/ C+ m! s* X# F2020年浙江省通过工厂、商场、电动汽车充电设施等电力用户参与需求调节，运用市场手段汇聚了577万千瓦削峰负荷、322万千瓦填谷负荷的“资源池”，实现削峰填谷。相当于少建一座500万千瓦级的大型电站。3 e7 z- h/ p0 h
. l F7 Y2 `0 r1 N/ m: a, q1 q3 Q4 H5 f( {
( H2 {) m" m1 p, @) w5 V0 H- c
总而言之，在新能源替代传统化石能源的低碳转型进程中，扩大调节电源规模，对燃煤、燃气电厂进行灵活性改造；增加储能容量，包括抽水蓄能和新型储能；挖掘需求侧潜力，如需求侧响应和虚拟电厂技术。将共同成为构建电网系统灵活性和稳定性的基础，保障新能源大规模应用。$ p0 i* `% \% Y0 g, F7 [' l
; e# V! k8 n: i3 H/ n3 J# @: l) O/ a% s* {1 L
|
