近年來，我國新能源快速發(fā)展，風(fēng)電和太陽能發(fā)電量占總發(fā)電量的比例從2010年的1.2%提高至2021年的11.7%，風(fēng)光電量占比已超過全球平均水平。在積極應(yīng)對氣候變化的背景下，加快發(fā)展風(fēng)電和太陽能發(fā)電等新能源成為我國能源綠色低碳轉(zhuǎn)型的必然選擇，也是實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的先手棋。未來，既要為新能源發(fā)展開山鋪路，也要推動新能源承擔(dān)更多責(zé)任義務(wù)，支撐構(gòu)建新型電力系統(tǒng)。
新能源占比逐漸提高是大勢所趨
風(fēng)光發(fā)展?jié)摿薮蟆?/strong>《中共中央國務(wù)院關(guān)于完整準(zhǔn)確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達(dá)峰碳中和工作的意見》明確提出，2060年非化石能源消費比重達(dá)到80%以上。我國水電、核電可開發(fā)量有限，水電技術(shù)可開發(fā)裝機(jī)約6.9億千瓦，預(yù)計未來常規(guī)水電裝機(jī)可達(dá)到5億千瓦左右?，F(xiàn)有核電技術(shù)發(fā)展受限于廠址資源和鈾資源，預(yù)計2060年前很難實現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用。相比之下，風(fēng)能和太陽能資源儲量極為豐富，隨著技術(shù)突破和產(chǎn)業(yè)規(guī)模化發(fā)展，風(fēng)電和太陽能發(fā)電成本將持續(xù)降低，在裝機(jī)結(jié)構(gòu)中的比例將持續(xù)提高。
新能源轉(zhuǎn)向主體電源應(yīng)循序漸進(jìn)。雖然目前陸上風(fēng)電和光伏發(fā)電已實現(xiàn)平價上網(wǎng)，但還難以實現(xiàn)對傳統(tǒng)電源的安全可靠替代，發(fā)展規(guī)模還受電力系統(tǒng)消納能力制約，短時間內(nèi)大幅度提高風(fēng)光電量比例面臨很大困難。未來，新型電力系統(tǒng)將在電源結(jié)構(gòu)、運行方式、底層邏輯等方面與當(dāng)前電力系統(tǒng)有本質(zhì)上的區(qū)別，推動新能源成為主體電源不可能一蹴而就。根據(jù)國務(wù)院《2030年前碳達(dá)峰行動方案》，2030年風(fēng)電和太陽能發(fā)電裝機(jī)達(dá)到12億千瓦以上，屆時風(fēng)光發(fā)電量占比達(dá)到20%左右，仍然不能成為主體電源。根據(jù)研究預(yù)測，到2050年以后，風(fēng)光電量有望達(dá)到50%以上，成為電量主體。除此之外，還應(yīng)考量其能否承擔(dān)保障供電安全的主體責(zé)任。因此，新能源要成為主體電源還需要一個長期過程，應(yīng)實事求是、循序漸進(jìn)。
新能源高比例發(fā)展面臨挑戰(zhàn)
充分消納。當(dāng)前風(fēng)電和光伏發(fā)電消納依賴火電、水電等常規(guī)電源進(jìn)行調(diào)節(jié)。隨著風(fēng)光發(fā)電快速發(fā)展，常規(guī)電源占比將持續(xù)下降，如果繼續(xù)沿用當(dāng)前的消納模式，將遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能支撐新能源成長為主體電源。另外，激勵新能源消納的電力市場體系還不完善，提升電源靈活調(diào)節(jié)能力的投資成本疏導(dǎo)機(jī)制還不健全，系統(tǒng)消納新能源的潛力未能得到充分發(fā)揮。
穩(wěn)定供電。風(fēng)電和太陽能發(fā)電出力受氣候、天氣影響很大，無法持續(xù)穩(wěn)定供電或根據(jù)負(fù)荷需求調(diào)節(jié)發(fā)電出力。為保障電力供需平衡，實現(xiàn)穩(wěn)定供應(yīng)，既需要解決新能源發(fā)電隨機(jī)性和波動性問題，實現(xiàn)穩(wěn)定輸出;又需要解決新能源發(fā)電與用電負(fù)荷峰谷變化的匹配問題，實現(xiàn)調(diào)峰運行;還需要應(yīng)對連續(xù)陰雨、多日無風(fēng)等特殊天氣，解決較長時段的電量不足問題。
安全運行。風(fēng)電和光伏發(fā)電與常規(guī)火電、水電、核電等同步發(fā)電機(jī)不同，廣泛采用整流器、逆變器等電力電子器件，轉(zhuǎn)動慣量低，運行特征復(fù)雜，調(diào)頻能力和無功支撐能力不足，大規(guī)模并網(wǎng)將顯著改變傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的運行規(guī)律和特性。數(shù)字化智能化程度提高在推動系統(tǒng)升級的同時，還可能帶來網(wǎng)絡(luò)安全等非傳統(tǒng)安全風(fēng)險。
地域匹配。我國新能源資源和需求逆向分布，中東部地區(qū)用電負(fù)荷較大，但新能源發(fā)展受資源條件、土地、環(huán)保等因素制約，即使充分考慮中東部積極發(fā)展分布式新能源和海上風(fēng)電，仍然難以通過本地新能源滿足自身用電需求，還需要繼續(xù)擴(kuò)大“西電東送”規(guī)模，實現(xiàn)新能源資源跨省區(qū)優(yōu)化配置。但是，新能源大規(guī)模遠(yuǎn)距離輸送面臨通道走廊資源緊張、通道利用小時數(shù)低、送端電源支撐能力不足、交流網(wǎng)架不適應(yīng)等諸多問題。
科學(xué)調(diào)度。當(dāng)前調(diào)度系統(tǒng)建立在信息可預(yù)測、可控制的基礎(chǔ)上，隨著風(fēng)電和太陽能發(fā)電快速發(fā)展，調(diào)度系統(tǒng)需要處理的電源規(guī)模、元件數(shù)量、分布范圍、各種時間尺度的不確定信息將呈指數(shù)級增長，新型儲能、車網(wǎng)互動(V2G)、源網(wǎng)荷儲一體化等新模式將使得電力供需從單向流動轉(zhuǎn)為雙向互動，現(xiàn)有調(diào)度體系難以滿足未來發(fā)展需要。
“十四五”推動新能源發(fā)展的舉措
加強(qiáng)電源側(cè)調(diào)節(jié)能力建設(shè)。提高電源側(cè)調(diào)節(jié)能力是優(yōu)化電源側(cè)出力特性、緩解風(fēng)電和太陽能發(fā)電消納問題、實現(xiàn)穩(wěn)定供電的必要手段?！?ldquo;十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》(以下簡稱《規(guī)劃》)并沒有把系統(tǒng)調(diào)節(jié)責(zé)任全部推給常規(guī)電源，而是首先強(qiáng)調(diào)了風(fēng)光發(fā)電自身的責(zé)任義務(wù)，要提高功率預(yù)測水平，完善并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系，建設(shè)系統(tǒng)友好型新能源場站。同時，也對其他電源調(diào)節(jié)能力建設(shè)作出了要求，要全面實施煤電機(jī)組靈活性改造，到2025年累計改造規(guī)模超過2億千瓦;加快抽水蓄能電站建設(shè)，到2025年裝機(jī)容量達(dá)到6200萬千瓦以上;因地制宜建設(shè)天然氣調(diào)峰電站，“十四五”新增氣電裝機(jī)5000萬千瓦左右;因地制宜發(fā)展儲熱型太陽能熱發(fā)電;推動多種電源聯(lián)合優(yōu)化運行等。
提升負(fù)荷側(cè)靈活互動能力。通過加強(qiáng)負(fù)荷側(cè)靈活互動能力，可以提高負(fù)荷與電源的匹配程度，有利于更大規(guī)模的風(fēng)光發(fā)電消納利用。目前需求側(cè)響應(yīng)主要針對大用戶，響應(yīng)類型以“削峰”為主，集中在迎峰度夏、迎峰度冬等特定時段，轉(zhuǎn)移負(fù)荷“填谷”規(guī)模十分有限。響應(yīng)方式以提前通知、計劃安排為主，用戶在實時價格信號的激勵下主動參與響應(yīng)的規(guī)模較小，“源荷雙向互動”的供需模式尚未形成?！兑?guī)劃》提出，要高比例釋放居民、一般工商業(yè)用電負(fù)荷的彈性，開展各類資源聚合的虛擬電廠示范。上述舉措將進(jìn)一步引導(dǎo)需求側(cè)資源參與電力市場交易，有利于提高系統(tǒng)靈活性和新能源消納水平。
加快電網(wǎng)結(jié)構(gòu)模式變革。當(dāng)前電網(wǎng)對新能源以及分布式電源、微電網(wǎng)、電動汽車等多元主體的接納能力較弱，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)對大規(guī)模新能源并網(wǎng)的支撐能力不足，輸電通道傳輸新能源的能力有限，現(xiàn)役跨省區(qū)特高壓輸電通道及部分點對網(wǎng)通道平均可再生能源電量占比僅30%左右?！兑?guī)劃》明確了電網(wǎng)結(jié)構(gòu)形態(tài)的發(fā)展方向，即微電網(wǎng)與大電網(wǎng)兼容互補(bǔ)發(fā)展。在配電網(wǎng)和微電網(wǎng)方面，要加快配電網(wǎng)改造升級，提高配電網(wǎng)接納新能源和多元化負(fù)荷的承載力和靈活性，積極發(fā)展以消納新能源為主的智能微電網(wǎng)。在大電網(wǎng)方面，要完善主網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，推動電網(wǎng)之間柔性可控互聯(lián)，提升電網(wǎng)適應(yīng)新能源的動態(tài)穩(wěn)定水平，科學(xué)推進(jìn)新能源跨省區(qū)輸送，提高全網(wǎng)消納新能源能力。
推進(jìn)能源技術(shù)創(chuàng)新突破。技術(shù)創(chuàng)新是推動新能源發(fā)展的核心驅(qū)動力，儲能和氫能技術(shù)是破解新能源發(fā)展難題的重要突破口。“十三五”時期鋰離子電池、液流電池、壓縮空氣儲能等已取得顯著進(jìn)步，但經(jīng)濟(jì)性和安全性仍然不夠理想。氫能可作為新能源消納存儲的重要能量載體，但目前應(yīng)用規(guī)模仍然比較小，產(chǎn)業(yè)鏈還不健全?！兑?guī)劃》提出，強(qiáng)化氫能、儲能等前沿科技攻關(guān)，推動儲能成本持續(xù)下降和規(guī)?；瘧?yīng)用，提升安全運行水平，著力攻克可再生能源制氫和氫能儲運、應(yīng)用及燃料電池等核心技術(shù)。此外，《規(guī)劃》還強(qiáng)調(diào)發(fā)展模式的創(chuàng)新，推動多能互補(bǔ)、源網(wǎng)荷儲一體化、新型電力系統(tǒng)、智慧能源系統(tǒng)技術(shù)示范等。
加快配套體制機(jī)制變革。新能源的快速發(fā)展需要體制機(jī)制的引導(dǎo)和保障。當(dāng)前新能源發(fā)展的配套體制機(jī)制還存在不足，激勵系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力建設(shè)和共享收益的市場機(jī)制還不健全。《規(guī)劃》提出，要創(chuàng)新有利于非化石能源發(fā)電消納的電力調(diào)度和交易機(jī)制，推動非化石能源發(fā)電有序參與電力市場交易，通過市場化方式拓展消納空間，引導(dǎo)支持儲能設(shè)施、需求側(cè)資源參與電力市場，建立可再生能源消納責(zé)任權(quán)重引導(dǎo)機(jī)制，研究制定可再生能源消納增量激勵政策，推廣綠色電力證書交易，加強(qiáng)可再生能源電力消納保障等。隨著體制機(jī)制和市場體系逐漸完善，將充分調(diào)動全社會開發(fā)利用新能源的積極性，促進(jìn)新能源快速高質(zhì)量發(fā)展。
