觀察丨有效協(xié)同是能源安全穩(wěn)定供應(yīng)必由之路
來源：中國電力報 時間：2023-09-19 10:35
蘇劍濤
隨著可再生能源的大規(guī)模發(fā)展和運用，人類社會正經(jīng)歷以“低碳”為核心特征的能源變革。風(fēng)電、光伏等可再生能源的快速發(fā)展將推動人類社會進入跨越式發(fā)展階段。
合理煤電容量是實現(xiàn)低碳的基礎(chǔ)
能源系統(tǒng)的減碳過程是通過能源供給和消費的電氣化過程來完成的。隨著電能替代不斷推進，電能占終端能源消費的比重不斷增加，能源系統(tǒng)同經(jīng)濟社會的耦合進一步加深，配置合理的燃煤發(fā)電容量以保證能源供給安全，成為構(gòu)建安全高效、清潔低碳的能源體系的基礎(chǔ)。
此前，歐洲國家曾在推進“低碳”過程中開展了轟轟烈烈的能源體系“去煤”運動。但受地緣政治影響，2022年歐洲發(fā)生能源危機，電價一度漲至1000歐元/兆瓦時，嚴重影響了經(jīng)濟發(fā)展和社會穩(wěn)定。反觀我國，局部缺電等問題雖時有出現(xiàn)，但由于“大煤電”對能源安全的保障作用，避免了局部問題向危機乃至災(zāi)難的發(fā)展。
煤炭是世界能源供給體系中不可或缺的組成部分，包含煤炭在內(nèi)的所有能源形式有效協(xié)同，是建立安全穩(wěn)定能源供給的合理途徑。重啟煤電是歐洲各國對于激進能源政策的調(diào)整，其中的慘痛教訓(xùn)對我國能源規(guī)劃有著重要的警示作用。從實際執(zhí)行過程來看，重啟煤電并未造成歐洲減碳的停滯或倒退，“低碳”同基于煤電的安全保障并非對立關(guān)系。要摒棄將化石能源同減碳對立起來的機械觀點，按功能合理規(guī)劃不同電源容量配置比例，促使煤電突破現(xiàn)有以基礎(chǔ)負荷運行建立的求“穩(wěn)”的技術(shù)體系的限制，最終實現(xiàn)由主體電源向調(diào)節(jié)型電源的轉(zhuǎn)變。
煤電技術(shù)需要從“安全”“經(jīng)濟”“環(huán)保”等角度醞釀顛覆性技術(shù)突破。從“安全”來看，煤電承擔(dān)基礎(chǔ)負荷的責(zé)任不斷降低，長時間穩(wěn)定運行的電力供給任務(wù)向短時靈活調(diào)節(jié)功能轉(zhuǎn)變，此時煤電發(fā)電系統(tǒng)的可靠性要求將大大降低；從“經(jīng)濟”來看，運行的經(jīng)濟性指標發(fā)生根本性轉(zhuǎn)變，保障電力系統(tǒng)的充分安全及備用條件下實現(xiàn)最低運行成本，將成為煤電技術(shù)發(fā)展的重點；從“環(huán)保”來看，電力電量降低是降低碳和污染物排放的主要手段，采用生物質(zhì)等可再生燃料、煤炭深度利用的中間產(chǎn)物實現(xiàn)化石燃料的替代，將成為進一步實現(xiàn)低碳、環(huán)保的有效途徑。
清潔電量替代是實現(xiàn)低碳的核心
從能源形勢來看，我國水電開發(fā)已較為深入，核電等能源形式有待進一步開發(fā)利用，風(fēng)電、光伏等新能源取之不盡、用之不竭，而煤炭是我國的優(yōu)勢資源，新能源將和煤炭共同支撐我國經(jīng)濟增長的安全穩(wěn)定的電力電量供給。實現(xiàn)“低碳”的核心，在于配置能保證電力系統(tǒng)安全的煤電裝機容量條件下，新能源對煤炭等化石能源電量的替代。
風(fēng)電、光伏等新能源存在氣候敏感性，充分利用新能源的電量，一方面需避免可再生能源電量浪費，另一方面要保證穩(wěn)定的電力供給。建設(shè)互聯(lián)電力通道，采用能量路由器等高效調(diào)度技術(shù)實現(xiàn)電力平衡，從而實現(xiàn)對新能源的最大化利用。通過主動配網(wǎng)、虛擬電廠等實現(xiàn)電力負荷側(cè)的主動平衡，進一步優(yōu)化電力平衡模式。合理配置不同形式的儲能系統(tǒng)，在不同時間尺度實現(xiàn)電量供給和電力調(diào)節(jié)的補充。最后，在特殊或極端工況下由燃煤發(fā)電為系統(tǒng)提供電量保障和電力調(diào)節(jié)，兜底能源供給安全。
構(gòu)建市場機制是實現(xiàn)低碳的關(guān)鍵
隨著系統(tǒng)復(fù)雜程度的不斷增加，以及相關(guān)技術(shù)的低成熟度，行政干預(yù)成為新型能源體系建立初期的常規(guī)手段。而過度行政干預(yù)往往導(dǎo)致效率降低、成本增加和技術(shù)風(fēng)險增大，部分省份出現(xiàn)的能源供應(yīng)需求脫節(jié)等情況已對當?shù)氐慕?jīng)濟發(fā)展造成影響。應(yīng)建立有效的市場機制，通過合理的價格形成有效的引導(dǎo)，其中，需重點考慮兩個問題：
一是受風(fēng)電、光伏等可再生能源的電量生產(chǎn)特性影響，新型能源體系應(yīng)配置最大用電負荷數(shù)倍的發(fā)電容量。有研究預(yù)計，需要配置的發(fā)電容量將達到最高用電負荷的3~4倍，其中新能源占據(jù)電力裝機的主要份額。新能源的電量波動和極低的電量邊際成本，將推動電力供求關(guān)系和整體生產(chǎn)成本呈現(xiàn)實時動態(tài)的大幅變化。
二是電力功能需求出現(xiàn)變化，風(fēng)電、光伏等新能源在實現(xiàn)電量供給的同時難以為系統(tǒng)帶來支撐調(diào)節(jié)能力，新型能源系統(tǒng)中電力電量供給同系統(tǒng)安全保障及調(diào)節(jié)備用功能形成事實上的隔離。隨著新能源裝機的不斷增加，系統(tǒng)對安全保障及調(diào)節(jié)備用需求還將進一步提高。
除上述兩點因素外，還需考慮煤電運行模式改變以及潛在的適應(yīng)新型電力系統(tǒng)的煤電技術(shù)突破所帶來的成本變化，電力價格的復(fù)雜性還會進一步提升。推動煤電與新能源聯(lián)營，將大大降低構(gòu)建有效電力市場機制的復(fù)雜性。
隨著電氣化進程的深入，能源的供應(yīng)渠道將更加集中于電力系統(tǒng)，電力系統(tǒng)同人類社會經(jīng)濟發(fā)展形成更加緊密的耦合關(guān)系。在信息化智慧化的大背景下，不同層級不同規(guī)模的信息系統(tǒng)的信息流動同電力系統(tǒng)的能量流動相互耦合協(xié)同，構(gòu)建巨型的社會物理信息系統(tǒng)，推動社會經(jīng)濟快速發(fā)展和社會經(jīng)濟結(jié)構(gòu)優(yōu)化，最終建立新型“低碳”社會。
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責(zé)任編輯：楊苗苗
校對：于彤彤
