碳達峰和碳中和目標下電力系統(tǒng)特征分析
“不謀萬世者,不足謀一時;不謀全局者,不足謀一域”,隨著能源電力轉型的推進,電力系統(tǒng)的形態(tài)必然會發(fā)生一些重要變化,我們現(xiàn)在還難以對轉型細節(jié)進行描述,但對一些客觀規(guī)律和重大變化還是可以把握的。把握這些規(guī)律和特征,有助于提前作好一些準備。
由于碳中和包括源和匯兩個方面,從現(xiàn)有認識水平看,能源電力發(fā)展過程自身難以實現(xiàn)碳中和,初步分析,達到碳中和時的電力系統(tǒng)有可能有以下演變和特征:
——能源消費總量會在碳排放量達到峰值后逐步下降,但電能消費總量一直呈上升趨勢。上升的主要動力是總體消費水平提高,通過改變生活用能方式、交通用能方式、動力用能方式等替代煤、油、氣、分散使用的生物質能,以及用電能生產(chǎn)氫能和其他合成原材料。年人均用電量將會達到1萬千瓦時/人以上。
——低碳能源尤其是光伏發(fā)電、風電替代煤炭成為主體能源,其電能占比65%左右。
——能源結構多元化,其中核電、水電是低碳電力的重要構成,其電能占比20%左右;必要的氣電、煤電,對電網(wǎng)和重大負荷中心起著極為重要的電源支撐作用,其電能占比約10%左右;生物質能和其他綜合利用發(fā)電約占5%左右。
——堅持大電網(wǎng)支撐下的分布式能源協(xié)同發(fā)展。中國能源資源格局、能源負荷格局、能源安全穩(wěn)定要求,決定了低碳能源的大范圍優(yōu)化配置與就地平衡共存的特點,決定了分布式能源系統(tǒng)將是促進碳中和的重要能源供應形態(tài),也決定了大電網(wǎng)與分布式能源系統(tǒng)是互補關系,好似骨骼和肌肉的關系,二者共同構成了能源電力系統(tǒng)的安全支撐。
——多種方式的儲能成為電力系統(tǒng)靈活性運行的主體。如水電站提高儲能功能、抽水蓄能、化學電池儲能、電動汽車參與儲能、壓縮空氣儲能、電熱冷儲能等技術廣泛應用于發(fā)電側、電網(wǎng)側和用戶側,與電網(wǎng)調節(jié)、發(fā)電側機組調節(jié)一起形成季、月、周、日、時、分、秒等不同時間尺度的電力、頻率、電壓、功角等各種電力平衡需求。
——由于儲能的高度發(fā)展,使得傳統(tǒng)的“發(fā)→輸→變→配→用”的單方向鏈式電能配置方式,通過儲能裝置連接形成了多向電能配置模式,也使電力供需主體屬性更加模糊,生產(chǎn)方式的變化反過來會促進生產(chǎn)關系的調整。
——電力供需平衡高度耦合,智能化的需求響應融入常態(tài)的電力供需平衡;綜合能源服務成為園區(qū)、社區(qū)、小型區(qū)域等用能主體的主要供能形態(tài)。
——就全國而言,終端能源使用以電能為主,占能源消費量的60%左右。
——中國仍然是世界上商品生產(chǎn)、流通和高端制造業(yè)大國,以現(xiàn)在產(chǎn)業(yè)劃分看,第二產(chǎn)業(yè)、第三產(chǎn)業(yè)和居民用電比例大致為40%、30%、30%左右(第一產(chǎn)業(yè)約為1%左右)。
——更多的電能成為中間能源產(chǎn)品。未來人均用電量的概念與現(xiàn)在已經(jīng)不同,主要區(qū)別是電能不只是終端能源,還會成為能源中間產(chǎn)品用來優(yōu)化終端用能(如儲能)、維護電力系統(tǒng)安全和改變終端用能結構(如電制氫及合成原料等),且作為中間產(chǎn)品的電能需求會大幅度增加。
——由于產(chǎn)業(yè)形態(tài)的重大變化,一些產(chǎn)業(yè)會消失,而一些新興產(chǎn)業(yè)會出現(xiàn),三個產(chǎn)業(yè)的劃分會多次調整,甚至將信息和智能化產(chǎn)業(yè)分離出來,而儲能的電能交換會單獨統(tǒng)計和分析,由低碳、綠色電能生產(chǎn)出的二次能源如氫能,再由氫能生產(chǎn)出其他原料、產(chǎn)品所用的電能持續(xù)增加,會成為電能增量的重要主體。
——
新基建的內(nèi)涵根據(jù)轉型的需要不斷完善,其外延不斷變化,電網(wǎng)也不斷根據(jù)需求進行完善升級,使之成為真正的智能化電網(wǎng),“大云物移智”在幾年后就已平淡無奇成為常態(tài)。
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