观察丨有效协同是能源安全稳定供应必由之路

来源：中国电力报 时间：2023-09-19 10:35

苏剑涛

　　随着可再生能源的大规模发展和运用，人类社会正经历以“低碳”为核心特征的能源变革。风电、光伏等可再生能源的快速发展将推动人类社会进入跨越式发展阶段。

合理煤电容量是实现低碳的基础

　　能源系统的减碳过程是通过能源供给和消费的电气化过程来完成的。随着电能替代不断推进，电能占终端能源消费的比重不断增加，能源系统同经济社会的耦合进一步加深，配置合理的燃煤发电容量以保证能源供给安全，成为构建安全高效、清洁低碳的能源体系的基础。

　　此前，欧洲国家曾在推进“低碳”过程中开展了轰轰烈烈的能源体系“去煤”运动。但受地缘政治影响，2022年欧洲发生能源危机，电价一度涨至1000欧元/兆瓦时，严重影响了经济发展和社会稳定。反观我国，局部缺电等问题虽时有出现，但由于“大煤电”对能源安全的保障作用，避免了局部问题向危机乃至灾难的发展。

　　煤炭是世界能源供给体系中不可或缺的组成部分，包含煤炭在内的所有能源形式有效协同，是建立安全稳定能源供给的合理途径。重启煤电是欧洲各国对于激进能源政策的调整，其中的惨痛教训对我国能源规划有着重要的警示作用。从实际执行过程来看，重启煤电并未造成欧洲减碳的停滞或倒退，“低碳”同基于煤电的安全保障并非对立关系。要摒弃将化石能源同减碳对立起来的机械观点，按功能合理规划不同电源容量配置比例，促使煤电突破现有以基础负荷运行建立的求“稳”的技术体系的限制，最终实现由主体电源向调节型电源的转变。

　　煤电技术需要从“安全”“经济”“环保”等角度酝酿颠覆性技术突破。从“安全”来看，煤电承担基础负荷的责任不断降低，长时间稳定运行的电力供给任务向短时灵活调节功能转变，此时煤电发电系统的可靠性要求将大大降低；从“经济”来看，运行的经济性指标发生根本性转变，保障电力系统的充分安全及备用条件下实现最低运行成本，将成为煤电技术发展的重点；从“环保”来看，电力电量降低是降低碳和污染物排放的主要手段，采用生物质等可再生燃料、煤炭深度利用的中间产物实现化石燃料的替代，将成为进一步实现低碳、环保的有效途径。

清洁电量替代是实现低碳的核心

　　从能源形势来看，我国水电开发已较为深入，核电等能源形式有待进一步开发利用，风电、光伏等新能源取之不尽、用之不竭，而煤炭是我国的优势资源，新能源将和煤炭共同支撑我国经济增长的安全稳定的电力电量供给。实现“低碳”的核心，在于配置能保证电力系统安全的煤电装机容量条件下，新能源对煤炭等化石能源电量的替代。

　　风电、光伏等新能源存在气候敏感性，充分利用新能源的电量，一方面需避免可再生能源电量浪费，另一方面要保证稳定的电力供给。建设互联电力通道，采用能量路由器等高效调度技术实现电力平衡，从而实现对新能源的最大化利用。通过主动配网、虚拟电厂等实现电力负荷侧的主动平衡，进一步优化电力平衡模式。合理配置不同形式的储能系统，在不同时间尺度实现电量供给和电力调节的补充。最后，在特殊或极端工况下由燃煤发电为系统提供电量保障和电力调节，兜底能源供给安全。

构建市场机制是实现低碳的关键

　　随着系统复杂程度的不断增加，以及相关技术的低成熟度，行政干预成为新型能源体系建立初期的常规手段。而过度行政干预往往导致效率降低、成本增加和技术风险增大，部分省份出现的能源供应需求脱节等情况已对当地的经济发展造成影响。应建立有效的市场机制，通过合理的价格形成有效的引导，其中，需重点考虑两个问题：

　　一是受风电、光伏等可再生能源的电量生产特性影响，新型能源体系应配置最大用电负荷数倍的发电容量。有研究预计，需要配置的发电容量将达到最高用电负荷的3~4倍，其中新能源占据电力装机的主要份额。新能源的电量波动和极低的电量边际成本，将推动电力供求关系和整体生产成本呈现实时动态的大幅变化。

　　二是电力功能需求出现变化，风电、光伏等新能源在实现电量供给的同时难以为系统带来支撑调节能力，新型能源系统中电力电量供给同系统安全保障及调节备用功能形成事实上的隔离。随着新能源装机的不断增加，系统对安全保障及调节备用需求还将进一步提高。

　　除上述两点因素外，还需考虑煤电运行模式改变以及潜在的适应新型电力系统的煤电技术突破所带来的成本变化，电力价格的复杂性还会进一步提升。推动煤电与新能源联营，将大大降低构建有效电力市场机制的复杂性。

　　随着电气化进程的深入，能源的供应渠道将更加集中于电力系统，电力系统同人类社会经济发展形成更加紧密的耦合关系。在信息化智慧化的大背景下，不同层级不同规模的信息系统的信息流动同电力系统的能量流动相互耦合协同，构建巨型的社会物理信息系统，推动社会经济快速发展和社会经济结构优化，最终建立新型“低碳”社会。

　　（作者系龙源（北京）新能源工程设计研究院有限公司副总工程师）

　　责任编辑：杨苗苗

　　校对：于彤彤