傳統上，電力供應系統包括了發電、儲能和輸電三大部分，從現在業界經常談到的“新型電力供應系統”的角度，還應把用戶也統籌考慮在內。從實現碳中和的角度，我國未來的電力供應系統應該具備以下六方面特點。

 

一是電力裝機容量要成倍擴大。我國目前的發電裝機容量在24億千瓦左右，如果考慮以下因素：（1）未來要實現能源消費端對化石能源的綠電替代和綠氫替代；（2）從世界大部分先發國家走過的歷程看，人均GDP從一萬美元到三四萬美元之間，人均能源消費量還會有比較明顯的增長；（3）風、光等波動性能源的“出工能力”只有傳統火電的三分之一左右，那么我國2060年前的裝機容量至少需要60億到80億千瓦。

 

二是風、光資源將逐步成為主力發電和供能資源。其中西部風、光資源和沿海大陸架風力資源是主體，各地分散式（尤其是農村）光熱資源是補充。

 

三是“穩定電源”將從目前的火電為主逐步轉化為以核電、水電以及綜合互補的非碳能源為主。

 

四是必須利用能量的存儲、轉化、調節等技術，彌補風、光資源波動性大的天然缺陷。

 

五是火電還得有，但主要作為應急電源和一部分調節電源之用。與此同時，火電應完成清潔、低碳化改造，有條件的情況下，用天然氣代替煤炭，以降低二氧化碳排放強度。

 

六是在現有基礎上，成倍擴大輸電基礎設施，把西部充沛的電力輸送到中東部消納區。與此同時，加強配電基礎設施建設，增強對分布式能源的消納能力。

 

在這樣的電力供應系統中，碳中和本身的目標要求未來電力的70%左右來自風、光發電，其他30%的穩定電源、調節電源和應急電源也要盡可能地減少火電的裝機總量。正因為如此，未來需要促進發電技術、儲能技術和輸電技術這三方面的“革命性”進步。

 

發電技術要為綠色低碳電力生產提供支撐。這里面需重點促進可再生能源發電技術的進步，特別是要注重發展以下技術：（1）光伏發電技術雖已發展到可平價上網的程度，但這類技術在降成本、增效率上還有潛力可挖；（2）太陽能熱發電技術對電網友好，既可保證穩定輸出，也可用于調峰，但目前發電成本過高，未來應在材料、裝置上尋求突破；（3）風力發電技術也基本具備平價上網的條件，未來要在大功率風機制造、更高空間風力的利用、更遠的海上風電站建設上下功夫；（4）地熱分布廣、總量大，但能量密度太低，如要將地熱用于發電，還得重點突破從干熱巖中提取熱能的技術；（5）生物質能也是可再生能源，目前生物質能發電技術是成熟的，但其在總的電力供應上的占比較為有限；（6）海洋能和潮汐能的總量不小，但其利用技術有待進步；（7）傳統的水電我國開發程度已經較高，未來在雅魯藏布江、金沙江上游開發上還有較大潛力。

 

除以上可再生能源發電以外，社會公眾還得接受這樣的現實：要達到碳中和，核電還得較大程度地發展，因為核電應作為“穩定電源”的重要組成部分。此外，火電還得在“穩定電源”“應急電源”“調節電源”方面發揮作用，正因為如此，“無碳電力”在很長時期內是難以實現的，除非我們把火電站排放出的二氧化碳收集起來再予以封存或利用。

 

儲能技術在未來的電力供應系統中將占有突出的位置，這是因為風、光發電具有天然波動性，用戶端也有波動性，這就需要用儲能技術作出調節。可以這樣說，如果沒有環保、可靠并相對廉價的儲能技術，碳中和目標就會落空。儲能是最重要的電力靈活性調節方式，包括物理儲能、化學儲能和電磁儲能三大類，而靈活性調節還有火電機組的靈活性改造、車網互動、電轉燃料、電轉熱等方式和技術。

 

物理儲能主要有四類。一是抽水蓄能電站，它是最成熟的技術，我國以東部山地為依托，已建、在建和規劃中的抽水蓄能電站總量很大，但可再生能源豐富的西部如何建抽水蓄能電站還得探索。二是壓縮空氣儲能，主要是利用地下鹽穴、礦井等空間，該類技術在我國還處在起步階段。三是重力儲能，簡單地說是利用懸崖、斜坡等地形，電力有余時把重物提起來，需要電力時把重物放下用勢能做功，這類技術我國尚處在試驗階段。四是飛輪儲能，這是成熟的技術，但其能量密度不高。

 

化學儲能就是利用各類電池，大家熟知的有鋰電池、鈉電池、鉛酸（碳）電池、液流電池、液態金屬電池、金屬空氣電池、燃料電池（氫、甲烷）等。不同的電池有不同的應用場景，它們在未來的電力供應系統中具有不可或缺的地位，但今后會遇到電池回收、環保處理、資源供應等問題。

 

電磁儲能主要是超級電容器和超導材料儲能，目前看，它的作用還有待觀察。

 

現有火電機組的靈活性改造是指使其“出工能力”具備靈活性，用電高峰時機組可以發揮100%發電能力，用電低谷時只“出工”20%或30%。這個技術一旦成熟，應該非常管用，尤其在實現“雙碳”目標的早中期階段，應將其作為主打技術。車網互動是指電動汽車與電網的互動。簡單地說，今后大量的電動汽車整合起來就是一個非常龐大的儲能系統，如果在電網電力有余時，它們中的一部分集中充電，而電力不足時，它們中的一部分向電網輸電，這樣就起到了平滑峰谷的作用。這個想法很美好，也有點“浪漫”，但如何將理論上的可能性轉化為實踐中的可行性，估計還得創新商業模式。

 

電轉燃料就是把多余電力轉化為氫氣、甲烷等燃料，電力不足時再把燃料用于發電。電轉熱儲能則是用水、油、陶瓷、熔鹽等儲熱材料把多余的電轉化為熱儲存，需要時再為用戶放熱。

 

新型電力供應系統的第三個主要組成部分是輸電網絡。從實現碳中和的邏輯分析，我國未來的電網將有以下幾個突出特點：（1）遠距離的輸電規模將在現有的基礎上增加數倍，意味著要把西部的清潔電力輸送到東部消納區，輸電基礎設施建設的需求巨大；（2）為了統籌、引導大空間尺度上的發電資源和用戶需求，大電網應是基本形態；（3）貼近終端用戶（如工業園區、小城鎮等）的分布式微電網建設將受到重視，并將成為大電網的有效補充；（4）為解決波動性強的可再生能源占比高、電力電子裝置比例高的特點，需要在電網的智能化控制技術上實現質的飛躍。

 

從上面的介紹可知，建立一個新型電力系統，其實是逐步“擠出”火電的過程，或者嚴格地說，是一個把火電裝機量占比減到最小的過程，留下的火電也得作“清潔化”改造。我國具有充足的風能、太陽能，從理論上講，資源絕對足夠。但能不能把這些分布廣、能量密度低的風、光資源利用起來，并保證電價相對便宜，研發出先進的技術，尤其是儲能技術是關鍵中的關鍵！ 本+文+內/容/來/自:中-國-碳-排-放（交—易^網-tan pai fang . com