觀察丨有效協同是能源安全穩定供應必由之路
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模發展和運用，人類社會正經歷以“低碳”為核心特征的能源變革。風電、光伏等可再生能源的快速發展將推動人類社會進入跨越式發展階段。
合理煤電容量是實現低碳的基礎
能源系統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，能源系統同經濟社會的耦合進一步加深，配置合理的燃煤發電容量以保證能源供給安全，成為構建安全高效、清潔低碳的能源體系的基礎。
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年歐洲發生能源危機，電價一度漲至1000歐元/兆瓦時，嚴重影響了經濟發展和社會穩定。反觀我國，局部缺電等問題雖時有出現，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難的發展。
煤炭是世界能源供給體系中不可或缺的組成部分，包含煤炭在內的所有能源形式有效協同，是建立安全穩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整，其中的慘痛教訓對我國能源規劃有著重要的警示作用。從實際執行過程來看，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，按功能合理規劃不同電源容量配置比例，促使煤電突破現有以基礎負荷運行建立的求“穩”的技術體系的限制，最終實現由主體電源向調節型電源的轉變。
煤電技術需要從“安全”“經濟”“環保”等角度醞釀顛覆性技術突破。從“安全”來看，煤電承擔基礎負荷的責任不斷降低，長時間穩定運行的電力供給任務向短時靈活調節功能轉變，此時煤電發電系統的可靠性要求將大大降低；從“經濟”來看，運行的經濟性指標發生根本性轉變，保障電力系統的充分安全及備用條件下實現最低運行成本，將成為煤電技術發展的重點；從“環保”來看，電力電量降低是降低碳和污染物排放的主要手段，采用生物質等可再生燃料、煤炭深度利用的中間產物實現化石燃料的替代，將成為進一步實現低碳、環保的有效途徑。
清潔電量替代是實現低碳的核心
從能源形勢來看，我國水電開發已較為深入，核電等能源形式有待進一步開發利用，風電、光伏等新能源取之不盡、用之不竭，而煤炭是我國的優勢資源，新能源將和煤炭共同支撐我國經濟增長的安全穩定的電力電量供給。實現“低碳”的核心，在于配置能保證電力系統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，另一方面要保證穩定的電力供給。建設互聯電力通道，采用能量路由器等高效調度技術實現電力平衡，從而實現對新能源的最大化利用。通過主動配網、虛擬電廠等實現電力負荷側的主動平衡，進一步優化電力平衡模式。合理配置不同形式的儲能系統，在不同時間尺度實現電量供給和電力調節的補充。最后，在特殊或極端工況下由燃煤發電為系統提供電量保障和電力調節，兜底能源供給安全。
構建市場機制是實現低碳的關鍵
隨著系統復雜程度的不斷增加，以及相關技術的低成熟度，行政干預成為新型能源體系建立初期的常規手段。而過度行政干預往往導致效率降低、成本增加和技術風險增大，部分省份出現的能源供應需求脫節等情況已對當地的經濟發展造成影響。應建立有效的市場機制，通過合理的價格形成有效的引導，其中，需重點考慮兩個問題：
一是受風電、光伏等可再生能源的電量生產特性影響，新型能源體系應配置最大用電負荷數倍的發電容量。有研究預計，需要配置的發電容量將達到最高用電負荷的3~4倍，其中新能源占據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，將推動電力供求關系和整體生產成本呈現實時動態的大幅變化。
二是電力功能需求出現變化，風電、光伏等新能源在實現電量供給的同時難以為系統帶來支撐調節能力，新型能源系統中電力電量供給同系統安全保障及調節備用功能形成事實上的隔離。隨著新能源裝機的不斷增加，系統對安全保障及調節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新型電力系統的煤電技術突破所帶來的成本變化，電力價格的復雜性還會進一步提升。推動煤電與新能源聯營，將大大降低構建有效電力市場機制的復雜性。
隨著電氣化進程的深入，能源的供應渠道將更加集中于電力系統，電力系統同人類社會經濟發展形成更加緊密的耦合關系。在信息化智慧化的大背景下，不同層級不同規模的信息系統的信息流動同電力系統的能量流動相互耦合協同，構建巨型的社會物理信息系統，推動社會經濟快速發展和社會經濟結構優化，最終建立新型“低碳”社會。
（作者系龍源（北京）新能源工程設計研究院有限公司副總工程師）
責任編輯：楊苗苗
校對：于彤彤
