01 新型電力系統(tǒng)是適應(yīng)高占比新能源的系統(tǒng)

3月15日，中共中央總書記、國家主席、中央軍委主席、中央財經(jīng)委員會主任習(xí)近平主持召開中央財經(jīng)委員會第九次會議，研究促進(jìn)平臺經(jīng)濟(jì)健康發(fā)展問題和實現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和的基本思路和主要舉措。

會議指出，要構(gòu)建清潔低碳安全高效的能源體系，控制化石能源總量，著力提高利用效能，實施可再生能源替代行動，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)。新能源在未來電力系統(tǒng)中的主體地位，首次得以明確。

這是一個至關(guān)重要的定義。此前能源電力行業(yè)包括國家能源局的提法是，構(gòu)建適應(yīng)高比例可再生能源發(fā)展的新型電力系統(tǒng)，也就是新一代電力系統(tǒng)。此次會議則進(jìn)一步定調(diào)，稱為構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)。

構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，意味著風(fēng)電和光伏將是未來電力系統(tǒng)的主體，煤電降成輔助性能源。

去年12月12日，習(xí)近平在氣候雄心峰會上表示，到2030年，中國風(fēng)電、太陽能發(fā)電總裝機(jī)容量將達(dá)到12億千瓦以上。而業(yè)內(nèi)則普遍預(yù)測，12億千瓦只是下限。主要智囊機(jī)構(gòu)預(yù)測，到2030年風(fēng)電和光伏裝機(jī)可能在16-18億千瓦左右。

但是如此之高的新能源裝機(jī)，對于電力系統(tǒng)構(gòu)成了史無前例的巨大挑戰(zhàn)，因此需要構(gòu)建新型電力系統(tǒng)。

02 傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的特點

我們知道，電力系統(tǒng)是一個超大規(guī)模的非線性時變能量平衡系統(tǒng)，電能以光速傳播，發(fā)電、輸電、用電瞬時完成，而且要時刻保持平衡。

而傳統(tǒng)電力系統(tǒng)采取的生產(chǎn)組織模式是“源隨荷動”，簡單說叫發(fā)電跟著用電走。在發(fā)電側(cè)，常規(guī)發(fā)電機(jī)組，比如火電，可以進(jìn)行精準(zhǔn)的控制；在用電側(cè)，千家萬戶的用電無法自由控制。傳統(tǒng)電力系統(tǒng)，是根據(jù)日常經(jīng)驗的積累、大數(shù)據(jù)的分析、天氣預(yù)報和節(jié)假日及不同季節(jié)負(fù)荷特性，對第二天用電趨勢做出一個比較準(zhǔn)確的預(yù)測，這個預(yù)測準(zhǔn)確率一般高于95%。用一個精準(zhǔn)可控的發(fā)電系統(tǒng)，去匹配一個基本可測的用電系統(tǒng)，并在實際運行過程中滾動調(diào)節(jié)，可以實現(xiàn)電力系統(tǒng)安全可靠運行。

03 高占比新能源所面臨的挑戰(zhàn)

新能源大規(guī)模接入后改變了這一切。應(yīng)該說從根本上改變了“源隨荷動”的運行模式。在新能源高占比電力系統(tǒng)中，因為集中式的風(fēng)電、光伏大規(guī)模接入，發(fā)電側(cè)的新能源隨機(jī)性、波動性影響巨大，“天熱無風(fēng)”、“云來無光”，發(fā)電出力無法按需控制。同時在用電側(cè)，尤其是大量分布式新能源接入以后，用電負(fù)荷預(yù)測準(zhǔn)確性也大幅下降。這意味著，無論是發(fā)電側(cè)還是用戶側(cè)都完全不可控，所以傳統(tǒng)的技術(shù)手段和生產(chǎn)模式，已經(jīng)無法適應(yīng)高占比新能源電網(wǎng)的運行需求。

同時，新能源本質(zhì)上是電力電子設(shè)備，不具備傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)的機(jī)械轉(zhuǎn)動慣量，本身抗擾動性能就差，而整個系統(tǒng)轉(zhuǎn)動慣量下降后，全系統(tǒng)抗故障沖擊的能力也大大降低。

國家電網(wǎng)調(diào)度部門給過一個形象的比喻——過去電網(wǎng)像一艘航空母艦，現(xiàn)在改成了一個小噸位的貨輪加上無數(shù)艘小帆船來運行，大海里邊一個大浪過來，首先小帆船就翻了，小噸位貨輪也會產(chǎn)生大幅搖擺，對電網(wǎng)安全造成巨大的影響。

因此，需要對傳統(tǒng)電力系統(tǒng)進(jìn)行革命，構(gòu)建新型電力系統(tǒng)。

04 儲能的使命

電力即產(chǎn)即用的特性，任何時候生產(chǎn)量和需求量都需要嚴(yán)格匹配。像光伏如果白天發(fā)的電如果太多，不能及時存儲下來并網(wǎng)就只能白白浪費，這也是“棄光”嚴(yán)重的原因之一。而要解決“棄光”的問題，很重要的一個手段就是儲能。僅從2019年上半年看，棄風(fēng)較為嚴(yán)重地區(qū)：新疆、甘肅和內(nèi)蒙古，棄風(fēng)率分別為17.0%、10.1%和8.2%。而目風(fēng)電、光伏的發(fā)電量占比還處于個位數(shù)階段，預(yù)計2030年將提升至25%，到那時候，這個矛盾會更加凸顯。

簡單理解，儲能的重要性就相當(dāng)于吃飯為什么需要碗——如果把電力比做“工業(yè)糧食”，光伏、風(fēng)電是“生產(chǎn)機(jī)”（幫忙生產(chǎn)更多糧食），特高壓電網(wǎng)是“大運河”（幫忙輸送了更多糧食），儲能就相當(dāng)于“大糧倉”（幫忙存儲更多糧食）。

而在各種儲能方式中，鋰電池儲能無疑是最方便的，但缺點到也很明顯：貴。每度電儲能成本高達(dá)0.6~0.8元，這個價格比電價還高了一倍。這就直接導(dǎo)致多發(fā)出來的電與其存起來，還不如棄掉劃算。但如果能夠大幅降低儲能成本，“棄風(fēng)棄光”就可以得到解決。

怎么降低鋰電池的成本？一個叫萊特定律的公式可以幫助解決這個問題。

1936年，西奧多-萊特在研究生產(chǎn)成本時，發(fā)現(xiàn)飛機(jī)生產(chǎn)數(shù)量每累計增加一倍，制造商就會實現(xiàn)成本按百分比持續(xù)下降，比如生產(chǎn)第2000架飛機(jī)的成本比生產(chǎn)第1000架飛機(jī)的成本低15%，生產(chǎn)第4000架飛機(jī)的成本，比生產(chǎn)第2000架飛機(jī)的成本低15%。

鋰電池也符合這個定律：電池產(chǎn)量每次翻倍，其成本會下降28%。隨著電動車爆發(fā)帶來的推動，儲能成本正持續(xù)下降，新能源電站+鋰電池儲能成本會不斷降低，根據(jù)GTM數(shù)據(jù)，2012年到2017年電化學(xué)儲能電站成本大幅下降78%。而且未來到2030年，儲能成本會下降到1000元/kWh，我國大部分地區(qū)風(fēng)儲光儲結(jié)合就能實現(xiàn)平價。

儲能解環(huán)新型電力系統(tǒng)對發(fā)輸配用的即時性，并形成在新能源高占比的電力系統(tǒng)的“生產(chǎn)-傳輸-儲存-利用”的閉環(huán)，逐步實現(xiàn)自我造血，不斷正向加強(qiáng)。

在國家電網(wǎng)公司發(fā)布“碳達(dá)峰、碳中和”行動方案中，明確加強(qiáng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力建設(shè)，大力推進(jìn)抽水蓄能電站和調(diào)峰氣電建設(shè)，推廣應(yīng)用大規(guī)模儲能裝置，提高系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力。未來5年，國家電網(wǎng)將年均投入超過700億美元，推動電網(wǎng)升級，促進(jìn)能源清潔低碳轉(zhuǎn)型，助力實現(xiàn)碳中和目標(biāo)。

國網(wǎng)能源研究院預(yù)計，中國新型儲能（所謂新型儲能，即為抽水蓄能之外的各類儲能總稱）在2030年之后會迎來快速增長，2060年裝機(jī)規(guī)模將達(dá)4.2億千瓦（420GW）左右。而截至2019年，我國中國的新型儲能累積裝機(jī)規(guī)模為2.1GW。這意味著，2060年中國新型儲能裝機(jī)規(guī)模將飆升近200倍。

構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，是實現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和最主要舉措之一，儲能必將肩負(fù)重任。未來，新型電力系統(tǒng)的規(guī)劃建設(shè)需要建立多層次，集中式與分布式并舉，調(diào)頻調(diào)峰與削峰填谷高滲透的儲能系統(tǒng)。

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