【特别策划·观察】按下绿色转型“加速键”

来源：《国家电网》杂志 时间：2021-03-26 11:26

按下绿色转型“加速键”

文_本刊记者 张友良

　　2月16日，新华社发布国家气候中心预测我国气候变化的视频。视频中，国家气候中心主任宋连春介绍，与过去年份相比，未来我国极端的高温事件和极端的强降水事件频率还会增强，强度还会加大。要在坚持绿色低碳发展、减少温室气体排放的同时，积极地适应这种气候变化。

　　当地时间2月15日，美国南部开始遭遇冬季风暴袭击，导致覆盖14州的西南部地区电网故障。其中，受影响最严重的是历史上几乎从来不下雪的得克萨斯州。连续的暴雪导致当地气温骤降到零下2至零下22摄氏度，440万人断电，而有电地区的电价一度暴涨近200倍。美国总统拜登直接宣布得克萨斯州进入紧急状态。仅隔几天，2月19日美国重新加入应对全球气候变化的《巴黎协定》，承诺在2050年之前实现“碳中和”。

　　如何在“碳达峰、碳中和”目标驱动下，加快能源电力安全绿色低碳发展，成为全国两会前夕社会各界持续关注的热点。

　　清洁能源将逐步取代煤电  成为主导电源

　　2月22日，国务院发布加快建立健全绿色低碳循环发展经济体系的指导意见。意见提出，提升可再生能源利用比例，大力推动风电、光伏发电发展，因地制宜发展水能、地热能、海洋能、氢能、生物质能、光热发电；加快大容量储能技术研发推广，提升电网汇集和外送能力。

　　这为清洁能源尤其是风电和光伏发电快速发展提供了清晰而强有力的政策支持。

　　实际上，我国清洁能源发展已经取得了令人瞩目的成就。国家能源局和中国电力企业联合会近日发布的数据显示，到2020年年底，我国煤电装机容量为10.8亿千瓦，占总装机容量的比重为49.1%，从2015年的59%降至50%以下。“十三五”时期，全国发电装机容量年均增长7.6%，非化石能源装机容量年均增长13.1%，占总装机容量比重提升10个百分点。国家电网经营区域内的清洁能源发电装机容量2020年年底达到了7.1亿千瓦，新能源发电装机为4.5亿千瓦，占比26%，比2015年提高14个百分点。

　　其中，2020年全国新增并网风电、太阳能发电装机容量分别为7167万千瓦和4820万千瓦，占新增发电装机容量的63%。据不完全统计，全国已有青海、甘肃、宁夏等二十多个省（区市）的新能源成为第一或第二大电源。

　　为了实现“二氧化碳排放力争于2030年达到峰值，努力争取2060年前实现“碳中和”的目标，中央经济工作会议明确提出，我国到2030年非化石能源占一次能源消费比重将达到25%左右，风电、太阳能发电总装机容量将达到12亿千瓦以上。以最低值12亿千瓦测算，未来10年我国风电、光伏发电装机还要增长6.7亿千瓦，平均每年增长6700万千瓦。

　　从政策支持力度和目前风电、光伏发电行业的发展形势看，新能源发展速度应该会更快。国家气候变化专家委员会副主任、清华大学气候变化与可持续发展研究院学术委员会主任何建坤教授认为，要在2030年前实现二氧化碳排放达峰，完成新的减排目标，关键要大力发展可再生能源。他预测，未来10年，我国平均每年新增风电、光伏发电装机容量在1亿千瓦左右，到2030年新增总量将达到10亿千瓦。这是一个非常了不起的数字，相当于美国现有的发电装机总量。

　　新年伊始，在新能源发电装机占比和发电量占比最高的西北地区，新能源发电和消纳实现“开门红”，可以从一个侧面印证何建坤的预测。1月份，西北电网新能源发电量达175.58亿千瓦时，同比增长97.8%；新能源发电电力和日发电量累计6次创历史新高；新能源日内出力波动4次创历史新高，最大达3806万千瓦，已超过西北五省(区)任一省份最大负荷。

　　新能源发展提速不止在西北。在内蒙古锡林郭勒盟风电基地，总容量约700万千瓦的36个风电场于近期并网；在东南沿海，“海上三峡”建设正如火如荼；在河北、山东和湖北等省份发布的“十四五”规划和二〇三五年远景目标建议里，促进新能源和可再生能源发展、不断提高非化石能源在能源消费结构中的比重被重点提及。

　　在应对气候变化的大背景下，随着我国能源结构绿色低碳转型的不断推进，清洁可再生能源的发电装机将持续快速发展，逐步取代煤电的主导地位。

　　“碳达峰、碳中和”目标推动电网转型升级

　　众所周知，新能源主要转化为电能使用。我国的负荷中心和新能源资源富集区呈逆向分布。这就决定了在推动能源绿色低碳转型的过程中，电网要在接入和消纳新能源、优化资源配置方面，发挥至关重要的引领作用。

　　“碳达峰、碳中和”目标为风电、光伏发电快速发展送来了政策东风，也给电网加快转型升级提出了更高的要求。新能源发电具有随机性、间歇性、波动性特征，更大规模、更高比例的新能源接入大电网，对电网的安全稳定运行和综合平衡带来了挑战。

　　“首先要大力调整能源结构，推进能源体系清洁低碳发展，稳步推进水电发展，安全发展核电，加快光伏和风电发展，加快构建适应高比例可再生能源发展的新型电力系统，完善清洁能源消纳长效机制。”在国家发改委1月19日举行的新闻发布会上，国家发改委政研室主任袁达这样回应如何实现“碳达峰、碳中和”目标的社会关切。

　　柔性直流显身手，一缕清风化绿电。高比例清洁能源、高比例电力电子装置的“双高”电网，是新型电力系统的重要特征。而柔性直流输电技术则成为发展“双高”电网的关键技术支撑。“我国已经站在了柔性直流输电技术领域的最前沿，随着技术进一步发展和应用，我们的电网将变得更加灵活、柔性，更好地满足风电、光伏发电的消纳和接入需求。”厦门大学讲座教授邱宇峰说。

　　2月初，在北京2022年冬奥会开幕式倒计时一周年之际，冬奥会赛区和场馆将实现100%绿电供应再次引起了社会各界广泛关注和热议。100%绿电奥运，得益于张北可再生能源柔性直流电网实验示范工程的投运。近年来，公司大力推进柔性直流技术研发与工程实践，基于柔性直流与超高压、特高压混联的交、直流混联送出技术，已经在张家口可再生能源示范区千万千瓦级电力外送中实现成功应用。

　　如何通过数字化、智能化手段，为新能源发展赋能，推动电力系统转型升级？国网新能源云给出了方向。

　　“国家电网公司打造的新能源数字经济平台——国网新能源云，涵盖了新能源行业上下游业务领域，以‘数字驱动’方式实现新能源管理和服务全流程贯通，为新能源发展开辟了新道路、拓展了新边界。”国家发改委能源研究所可再生能源发展中心副主任陶冶对国网新能源云作出上述评价。

　　公司发展策划部能源处处长吴静介绍，国网新能源云已接入国家电网经营区所有新能源场站198万余座、装机4.5亿千瓦，服务新能源全产业链上下游10000余家大中小企业，在新能源接网服务、可再生能源补贴申报管理、新能源消纳能力计算、新能源政策技术服务等方面发挥了积极作用。

　　加快跨省区电力通道建设，也是提升电网资源优化配置能力、促进新能源消纳的重要手段。近年来，我国西北、西南等新能源资源富集区的清洁能源外送规模呈逐步扩大趋势。“十三五”期间，公司经营区跨省区输电能力达到2.3亿千瓦，输送清洁能源电量比例占到了43%。按照发展规划，通过提升现有跨省区电力通道输电能力、新增以输送清洁能源为主的跨区输电通道，到2025年，公司跨省区输电能力将达到3.0亿千瓦，输送清洁能源占比达到50%。大电网大范围、高效率配置清洁能源资源的基础作用得到充分发挥。

　　加快绿色低碳转型  需要源网荷储协同发力

　　我国化石能源“富煤、缺油、少气”的资源禀赋特点明显，煤电一直是支撑我国经济社会发展的主力电源。尽管煤电装机占比已经降到50%以下，但是2020年煤电电量仍然占到全年发电量的60.8%。从中短期来看，煤炭仍然发挥着能源安全稳定供应“压舱石”和支撑能源电力转型发展“稳定器”的基础性作用。

　　中国工程院院士王国法认为，在当前大规模低成本碳减排和大规模低成本储能技术没有实质性突破的背景下，我们要大力推进煤炭发电节能减排，主要利用低碳清洁的煤电来平抑新能源入网波动，为电网安全兜底。通过煤炭与新能源进行耦合化学转化、耦合发电、耦合燃烧，实施风光水火储一体化，大幅减少煤炭碳排放，提升新能源利用规模。

　　“可再生能源+储能”模式是可再生能源稳定规模化发展的当务之急。目前，大规模电化学储能还存在成本和安全两个方面的问题。而作为公认的保障高比例新能源电力系统安全稳定运行的有效途径，抽水蓄能具有超大容量、系统友好、经济可靠、生态环保等优势，“十四五”期间将迎来全新的发展机遇。

　　“比较而言，氢能储能可能更有前景，氢能现有障碍是成本高。而水电制氢成本低，与天然气制氢处于同一水平。”中国水力发电工程学会副秘书长张博庭介绍，加快抽水蓄能电站建设，积极对常规水电站进行蓄能改造，同时开展水电制氢储能，形成水、风、光、储四位一体的可再生能源发电系统，将大幅提高可再生能源的发电规模和利用水平。

　　1月1日，浙江省首次实施虚拟电厂辅助电网调峰试点，通过水风光打捆带来了突出效益。元旦当天，浙江用电水平较工作日下降23%，而省内光伏发电占用电负荷的15%。在供给侧和需求侧双向挤压下，为保证新能源足额消纳，国网浙江省电力公司通过远程控制以近千座水、风、光等可再生能源小型发电站为主体组成的丽水绿色能源虚拟电厂，提供电网调峰辅助服务，实现了浙江全网电力平衡。这次调峰试点，增加新能源消纳108万千瓦时，节约需求侧响应资金130万元，减少燃煤机组深度调峰43万千瓦，减少发电耗煤94吨，提升了全社会能效水平。

　　据了解，目前公司经营区已开工建设4163万千瓦抽水蓄能电站。“十四五”期间，公司要加大抽水蓄能电站规划选点和前期工作，安排开工建设一批项目，到2025年抽水蓄能装机将超过5000万千瓦。

　　加快绿色低碳转型，还要充分发挥市场机制作用。从2002年开始，我国就开展了新能源消纳市场化探索。到2020年，公司经营区实现新能源市场化交易电量1577亿千瓦时，占新能源总发电量的21.7%。“十四五”期间，我国将加快构建促进新能源消纳的市场机制，深化省级电力现货市场建设，采用灵活价格机制促进清洁能源参与现货交易；完善以中长期交易为主、现货交易为补充的省间交易体系，积极开展风光火打捆外送交易、发电权交易、新能源优先替代等多种交易方式，不断扩大新能源跨区跨省交易规模，进一步拓展新能源的消纳空间。

　　未来，随着“碳达峰、碳中和”相关政策措施不断出台，能源电力行业加快转型升级会更加迫切。公司将全面落实“四个革命、一个合作”能源安全新战略，坚定不移推进绿色发展，加快构建清洁低碳、安全高效能源体系，持续推进碳减排，在我国引领全球化治理行动中，发挥能源电力领域骨干央企主力军作用。

　　6.7亿千瓦

　　以最低值12亿千瓦测算，未来10年我国风电、光伏发电装机还要增长6.7亿千瓦，平均每年增长6700万千瓦。

　　3.0亿千瓦50%

　　到2025年，公司跨省区输电能力将达到3.0亿千瓦，输送清洁能源占比达到50%。

责任编辑：周小博 投稿邮箱：网上投稿