嘉 賓：北京大學社會經濟與文化研究中心研究員 楊枝煌
中國能源研究會理事 陳宗法
西安交通大學電氣工程學院教授 王建學
中國電力科學研究院新型電力系統(tǒng)戰(zhàn)略規(guī)劃研究室主任 秦曉輝
主持人：張婷 張友良
《國家電網》我國進行能源轉型，改變現(xiàn)在以煤炭為主的能源結構，面臨哪些挑戰(zhàn)？
楊枝煌：
我國能源行業(yè)碳排放量占全國碳排放總量的80%以上?！半p碳”目標下，我國能源轉型必須走中國特色跨越發(fā)展的道路。我國當前的能源結構以煤炭為主體，要轉變?yōu)橐钥稍偕茉礊橹黧w，也就是綜合利用水電、風力發(fā)電、光伏發(fā)電、生物質能發(fā)電、氫能發(fā)電等可再生能源電力，當前面臨的挑戰(zhàn)主要體現(xiàn)在價格成本、技術瓶頸、配套設施等方面。
從價格成本看，我國是煤炭儲存和生產大國，煤炭相對具有價格優(yōu)勢，但是如果從綜合成本來說，繼續(xù)使用煤炭作為能源主力，一方面可能造成污染后治理的巨大成本支出，另一方面可能造成國民健康的巨大支出。從技術瓶頸看，我國在光伏、風電、水電等方面技術領先，但是在生物質能發(fā)電、氫能發(fā)電等方面還落后于日本等國家，需要加快技術提升，突破新型技術普及成本。從基礎設施看，還需要加快優(yōu)化步伐，真正建立能源互聯(lián)網，推動新型電力系統(tǒng)發(fā)展。
陳宗法：
我個人理解，主要有三大挑戰(zhàn)：一是現(xiàn)實的挑戰(zhàn)。我國是一個富煤的發(fā)展中國家，煤電等化石能源仍是“絕對主力”，在煤炭轉化、電熱供應、系統(tǒng)調峰、人員就業(yè)、消納新能源等方面仍發(fā)揮著“壓艙石”作用。2020年，全國49%的煤電機組提供了全社會61%的電量，煤電、煤炭行業(yè)提供了約300萬個就業(yè)崗位。同時，新能源成為主體電源還任重道遠。裝機占比24%的新能源發(fā)電只提供了全社會9.5%的用電量，而且其自身局限性導致源荷時空“錯配”，一定程度上影響到電網穩(wěn)定與保障用能。另外，進入“十四五”，電力供需格局由“總體過剩、局部緊張”轉向“全局平衡、局部缺口”，如果煤電過早大規(guī)模淘汰、退出，保障用能的風險將凸顯。一句話，新能源未立，煤電提前退出，則會影響全國能源安全大局。我們必須統(tǒng)籌“能源清潔轉型、保障社會用能、電力行業(yè)發(fā)展”三大目標，做到先立后破、統(tǒng)籌兼顧、有序進行。
二是系統(tǒng)的挑戰(zhàn)。新能源發(fā)電具有隨機性、波動性、間歇性特點，大規(guī)模開發(fā)并網后，電力系統(tǒng)“雙高雙峰”、發(fā)電側與用戶側“雙隨機性”的特征日益凸顯，影響電力系統(tǒng)的平衡調節(jié)、電網的穩(wěn)定運行以及電力供應的安全保障。我國提出構建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，目前總體上仍處于研究探索階段?！笆奈濉笔且粋€關鍵期，需要加強頂層設計，確定目標、補齊短板，把加快構建新型電力系統(tǒng)作為電力工作的一條主線。
三是政策的挑戰(zhàn)。我國現(xiàn)有的政策法律法規(guī)體系和電力市場化改革基本上是基于以化石能源為主體構建的，已經不適應新能源大規(guī)模開發(fā)利用而帶來的能源利用方式的多樣化、個性化、綜合化、互動化，能源技術裝備跨越升級，能源產業(yè)涌現(xiàn)大量新業(yè)務、新業(yè)態(tài)、新模式以及能源治理體系和治理方式變革調整的要求。特別是煤電政策滯后，與煤電“清潔、高效、靈活、托底”的新的戰(zhàn)略定位不相適應，急需出臺“煤電新政”，讓落后老小煤電“退得出”，清潔高效煤電“留得住”，新上煤電項目“有回報”。新能源發(fā)電的政策需在保持基本穩(wěn)定的基礎上適當調整?？傊?，我國急需出臺“煤電新政”，并進一步建立一個適應新能源快速發(fā)展、全額消納、公平交易的政策與法律法規(guī)體系，完善相關管控機制。
《國家電網》新型電力系統(tǒng)與現(xiàn)有電力系統(tǒng)有何不同，在能源技術裝備方面有什么突出變化？
陳宗法：
什么是新型電力系統(tǒng)？目前社會各方高度關注，從不同角度進行了許多解讀。我認為，區(qū)別于傳統(tǒng)的單一集中、相對穩(wěn)定的電力系統(tǒng)，新型電力系統(tǒng)具有5個特征：綠色低碳，以新能源為電量供應主體；多能互補，風光水火儲一體化，冷熱電氣水聯(lián)供，開展綜合能源服務；協(xié)調互動，聚合電源側、電網側、負荷側資源，源網荷儲高度融合，顯著提升能源清潔利用水平和電力系統(tǒng)運行效率；開放交換，深化電力體制改革，形成一個競爭有序、交易公平、價格合理、監(jiān)管有效的電力市場體系；智能友好，著力運用云大物智移鏈等數字技術，通過電力產業(yè)數字化、智能化、智慧化的不斷升級，建設智慧高效的電力系統(tǒng)。
目前，在我國“三北”地區(qū)，由于風力發(fā)電、光伏發(fā)電基地式、規(guī)?；l(fā)展，且受日照長短、四季變化、風力大小等自然氣象條件的影響，仍存在并網難、消納難、調度難等問題，并對電力系統(tǒng)實時平衡帶來復雜影響。因此，我認為在發(fā)電側推進煤電的靈活性改造，適度發(fā)展燃氣調峰電廠，建設抽水蓄能電站，突破新型儲能與新能源消納技術；在用戶側建設虛擬電廠，將不同空間的可調節(jié)（可中斷）負荷、儲能、微電網、電動汽車、分布式能源等一種或多種資源聚合起來，實現(xiàn)自主協(xié)調優(yōu)化控制，參與電力系統(tǒng)運行和電力市場交易，從而提升整個電力系統(tǒng)的靈活運行能力，是構建新型電力系統(tǒng)的當務之急和核心內容。
秦曉輝：
新型電力系統(tǒng)有力支撐能源轉型與“雙碳”目標，同時能源轉型也驅動電力系統(tǒng)發(fā)生深刻變化。“雙碳”目標下，能源的生產、消費、利用和配置呈現(xiàn)新的發(fā)展趨勢，能源結構調整帶來電源主體的顛覆性變化，能源深度脫碳帶來社會生產生活用能方式的轉變，這些都將給電力系統(tǒng)的電源結構、負荷特性、電網形態(tài)、技術基礎以及運行特性帶來深刻的新變化。
新型電力系統(tǒng)電源結構，將由可控連續(xù)出力的煤電裝機占主導，向強不確定性、弱可控出力的新能源發(fā)電裝機占主導轉變。以風力發(fā)電、光伏發(fā)電為代表的新能源發(fā)電逐步演進為裝機、電量和責任的主體，而煤電、水電等常規(guī)電源則逐步轉變?yōu)橹饕l(fā)揮電壓支撐、供電保障和功率調節(jié)功能。預計到2060年，風電和太陽能發(fā)電的電量占比將接近60%。
新型電力系統(tǒng)負荷特性將由傳統(tǒng)的剛性、純消費型，向柔性、生產與消費兼具型轉變。用戶側含高比例分布式電源與可調節(jié)負荷，源荷特性對外表現(xiàn)不確定，角色轉換呈現(xiàn)隨機性，成為能源“產消者”。
新型電力系統(tǒng)電網形態(tài)，將由單向逐級輸電為主的傳統(tǒng)電網，向包含交直流混聯(lián)大電網、微電網、局部直流電網和可調節(jié)負荷的能源互聯(lián)網轉變。電網結構從“輸配用”的單向逐級多層次結構過渡到“輸配用+微網”的多元雙向混合層次結構。
新型電力系統(tǒng)技術基礎和物理形態(tài)，將由以同步發(fā)電機為主導的機械電磁系統(tǒng)，向由電力電子設備和同步發(fā)電機共同主導的“功率半導體/鐵磁元件”混合系統(tǒng)轉變。系統(tǒng)動態(tài)特征將從機電暫態(tài)和電磁暫態(tài)過程弱耦合向強耦合轉變；系統(tǒng)穩(wěn)定特性將從工頻穩(wěn)定性為主導向工頻和非工頻穩(wěn)定性并存轉變。新能源發(fā)電與儲能等電力電子設備的并/組網工作方式將由電流源并網轉變?yōu)殡娏髟床⒕W與自同步電壓源組網并存，要求關鍵設備要具有自主支撐及組網運行能力。
新型電力系統(tǒng)運行特性，將由“源隨荷動”的源荷實時平衡模式、大電網一體化運行控制模式，向“源網荷儲協(xié)同互動”的非完全源荷實時平衡模式、大電網與微電網協(xié)同運行的控制模式轉變。
《國家電網》如何應對新能源高比例接入電網對電力系統(tǒng)實時平衡帶來的復雜局面，確保電力穩(wěn)定供應以及系統(tǒng)安全？
楊枝煌：
為實現(xiàn)“雙碳”目標，新型電力系統(tǒng)必然呈現(xiàn)“雙高”特征，這就可能造成電力電量難以平衡的復雜局面。也就是說，原有的能源發(fā)展模式已經不可持續(xù)，必須在保障能源供應的同時，重塑整個能源體系，加強安全穩(wěn)定保障。從發(fā)展模式變化看，我們必須摒棄以煤炭、石油等化石能源為主體的模式，加快發(fā)展以風能、太陽能、水能、氫能、地熱能等綠色低碳能源為主體的模式；從利益格局調整看，我們一方面要鼓勵新能源發(fā)展，另一方面也要支持傳統(tǒng)能源加快退出，實現(xiàn)效率與公平兼顧；從能源體系重塑看，要有系統(tǒng)思維、系統(tǒng)行動和系統(tǒng)制度，從而又好又快實現(xiàn)電力系統(tǒng)的更新、換代、升級。特別是合理優(yōu)化能源供給結構，加大可再生能源利用力度；優(yōu)化能源利用方式，適應更加多樣化、個性化、綜合化、互動化趨勢；優(yōu)化能源技術裝備，突破關鍵技術，推進數字技術與能源技術融合發(fā)展；優(yōu)化能源產業(yè)生態(tài)，培育更多新業(yè)務、新業(yè)態(tài)、新模式和新型市場主體；優(yōu)化能源治理體系，推動能源治理體系、治理方式、治理能力現(xiàn)代化。
從穩(wěn)定安全看，我們在做好減碳工作的同時，必須首先保障每個環(huán)節(jié)的安全。據2021年上半年中國電力企業(yè)聯(lián)合會的統(tǒng)計數據顯示，目前我國全口徑非化石能源發(fā)電裝機占總裝機容量的45.4%，但發(fā)電量占比遠達不到這個數值?？梢?，新能源裝機容量大、利用效率低，相比更加穩(wěn)定的煤電，存在瞬時特性的電能儲存難題，電力需求旺盛時不一定能發(fā)出來，需求較低時又可能超發(fā)。
因此，電力行業(yè)減碳是一個系統(tǒng)性工程，必須從發(fā)電、輸電、配電、用電各個環(huán)節(jié)發(fā)力。保障新型電力系統(tǒng)安全，需要在電能的產、送、用全鏈條加大投入力度。從電源側看，為了解決新能源裝機帶來的隨機性、波動性問題，必須加快推動儲能項目建設。從電網側看，保障供電可靠、運行安全，需要大幅提升電力系統(tǒng)調峰、調頻和調壓等能力，配置相關技術設備。從用戶側看，政府鼓勵用戶儲能的多元化發(fā)展，需要分散式儲能設施與技術。長遠來看，這是推動電力行業(yè)高質量發(fā)展，實現(xiàn)碳達峰、碳中和目標的必要之舉。
王建學：
為構建新型電力系統(tǒng)、助力實現(xiàn)“雙碳”目標，需要在保障能源供應的同時，對整個能源體系進行重塑，推進能源清潔低碳轉型。傳統(tǒng)技術條件下，電能難以大規(guī)模儲存，為實現(xiàn)電力供需平衡，主要根據負荷情況動態(tài)調整發(fā)電出力。能源轉型下電力系統(tǒng)面臨多方面的挑戰(zhàn)，其核心挑戰(zhàn)之一就是電力電量平衡問題。
大規(guī)模集中式新能源基地和高滲透分布式新能源接入電網，推動了系統(tǒng)的清潔低碳發(fā)展，同時也使得新能源的波動性影響愈發(fā)明顯。在極端情況下，新能源無法通過調節(jié)自身發(fā)電出力來適應用電需求的變化，必須通過常規(guī)機組輔助調節(jié)、儲能技術和需求側響應等措施，實現(xiàn)電力供需動態(tài)平衡。在此情況下，從系統(tǒng)構建到運行都對靈活調節(jié)資源的需求日益增大。
提升系統(tǒng)調節(jié)能力要從多方面入手。一方面需要對現(xiàn)有火電機組進行改造，提高資源的利用率。在調節(jié)資源匱乏的省區(qū)繼續(xù)推進火電機組靈活性改造，大幅增加調峰能力。同時，部分火電機組還可以加裝儲能裝置，提升調節(jié)能力，從而更全面發(fā)揮火電機組潛力，提升火電對系統(tǒng)調節(jié)的價值。另一方面，需要加快建設新的調節(jié)資源。抽水蓄能電站是世界公認的最成熟、最經濟的儲能方式，在具備建設條件的地區(qū)可以提前布局，加快建設，探索成本回收機制和盈利模式。新型儲能發(fā)展已經提上日程，國家發(fā)改委確定了2025年新型儲能裝機規(guī)模達到3000萬千瓦以上的目標。為達到這一目標，應完善峰谷電價機制，繼續(xù)推廣共享儲能等創(chuàng)新模式，加大研發(fā)投入推動儲能技術突破，提高儲能安全性同時降低成本，推動新型儲能由示范引領逐步規(guī)?；瘧糜诖箅娋W實時平衡。此外，積極探索具有強調節(jié)能力的新型復合型調節(jié)資源，推動需求側資源深度參與系統(tǒng)調節(jié)。利用“分布式發(fā)電+儲能”構建的微電網、聚合分散資源的虛擬電廠等新形態(tài)，充分調動用戶側調節(jié)資源。
秦曉輝：
新型電力系統(tǒng)中高比例新能源接入，新能源發(fā)電的隨機性、波動性和間歇性將會給電力系統(tǒng)的電力電量平衡帶來巨大挑戰(zhàn)，主要表現(xiàn)為保障電力供應安全與解決高比例新能源消納兩大突出難題，分別對應新能源小出力與大出力兩種不同狀態(tài)。
這里我們重點關注和討論由于新能源發(fā)電的最小保證出力水平低、新能源發(fā)電與負荷之間的季節(jié)性不匹配等原因，導致的電力供應安全挑戰(zhàn)。
從新能源發(fā)電的最小保證出力水平低來看：2019年，國家電網經營區(qū)內的新能源最小日平均出力水平（日發(fā)電量/24小時）僅為相應裝機容量的10.7%，而國家電網經營區(qū)內新能源最小瞬時出力水平則更低，為裝機容量的5.0%。隨著新能源裝機占比的不斷提升和煤電等常規(guī)電源的不斷退役，由于新能源的最小出力水平很低，所以從日內時間尺度來看，現(xiàn)有電力系統(tǒng)不足以保障大負荷而同時新能源小出力時段電力系統(tǒng)的安全可靠供電。如果僅僅是日內某些時刻的新能源瞬時出力水平低，那么可以依靠儲能或抽水蓄能的日內充放電來解決相應時刻的電力供應保障問題。
從新能源發(fā)電與用電季節(jié)性不匹配來看：我國負荷表現(xiàn)為夏、冬高峰；而風力發(fā)電為春、秋高峰，光伏發(fā)電為夏、秋高峰。這就導致新能源月（季）度發(fā)電量與負荷月（季）度電量需求不匹配，存在比較明顯的季節(jié)性電量平衡難題。推動能源轉型，構建新型電力系統(tǒng)，需要依靠具備長周期調節(jié)能力的供電保障備用電源機組（燃料儲備充足的煤電、氣電以及具備季調節(jié)能力以上的水電）來解決；或者通過發(fā)展新能源制取氫，拓寬新能源開發(fā)利用方式，豐富終端用能形式，滿足終端用電負荷需求。
《國家電網》能源轉型將給能源產業(yè)生態(tài)帶來哪些影響？
楊枝煌：
能源的清潔低碳轉型，將催生許多新業(yè)務、新業(yè)態(tài)、新模式，開辟新的發(fā)展空間，孕育新的增長動能，從而推動傳統(tǒng)能源企業(yè)和整個能源產業(yè)實現(xiàn)跨越升級。從供給側看，新能源將逐漸成為裝機和電量主體。預計2030年我國新能源發(fā)電成為第一大電源，2060年前新能源發(fā)電量占比有望超過50%。從用戶側看，高度電氣化和產銷融合十分普遍。電能綠色低碳的特點，加上新型電力系統(tǒng)加快發(fā)展，電能應用領域將不斷延伸拓展。從電網側看，將形成多種電能互聯(lián)互通的網絡新格局。傳統(tǒng)電網企業(yè)將以大電網為主導，實現(xiàn)多種電網形態(tài)相融并存、高效互聯(lián)互通。例如，可以友好接入光伏網、加氫站、充電樁、儲能站、風能廠、移動能源等。從系統(tǒng)整體看，電力系統(tǒng)運行機理將發(fā)生劇變。最大的亮點，在于新型電力系統(tǒng)將實現(xiàn)大規(guī)模儲存和各種電能的高效調度，化解隨機性、波動性和不穩(wěn)定性等難題，從而實現(xiàn)電力供需平衡和安全穩(wěn)定。
陳宗法：
進入“十四五”，在服務“雙碳”目標、構建新型電力系統(tǒng)的大背景下，我國能源產業(yè)生態(tài)和治理體系發(fā)生了許多新的變化，電力產業(yè)新業(yè)務、新業(yè)態(tài)、新模式層出不窮。電力行業(yè)發(fā)展的“六大趨勢”也日趨明顯，即低碳化提前提速，市場化擴大占比，電氣化不斷加快，智能化建設升級，一體化協(xié)同發(fā)展，國際化走深走實。
“十四五”期間，在發(fā)電側，各發(fā)電集團結合我國國情，抓住新機遇，面對新挑戰(zhàn)，根據國資委創(chuàng)建世界一流企業(yè)的要求，貫徹新發(fā)展理念，以“綠色低碳項目、發(fā)配售業(yè)務、綜合能源服務、境外清潔發(fā)展、電力新業(yè)態(tài)”為重點方向，加大電源結構綠色低碳轉型、綜合能源供應商轉型、國際化轉型的力度，打造產業(yè)鏈、供應鏈，實現(xiàn)戰(zhàn)略轉型與創(chuàng)新發(fā)展，建設世界一流清潔能源集團。值得一提的是，各發(fā)電集團突破單一發(fā)電業(yè)務的束縛，利用近年來電力產業(yè)新業(yè)務、新業(yè)態(tài)、新模式層出不窮的機會，開展清潔熱源供熱，“煤電+生物質、垃圾”“氣電+氫氣”耦合發(fā)電、多能聯(lián)供的綜合能源系統(tǒng)等試點，從戰(zhàn)略高度進行了積極穩(wěn)妥的探索與實踐，培育出新的產業(yè)板塊，形成新的商業(yè)模式。
《國家電網》當前推進能源轉型、構建新型電力系統(tǒng)要著力解決哪些問題，避免哪些傾向？
楊枝煌：
從國際合作看，要推動建立綠色能源發(fā)展共同體，避免單打獨斗。首先，加快建設“一帶一路”能源合作機制。能源合作是共建“一帶一路”的重點領域。我們應堅持共商共建共享共贏原則，堅持貫徹實施五大發(fā)展理念，通過并購、合資、獨資、ESG綠色投資等方式，推進電網互聯(lián)互通和國際產能合作，推動沿線國家經濟社會發(fā)展和能源清潔低碳轉型，確實防范全球氣候變化危機，建立新型電力系統(tǒng)發(fā)展共同體。
從國內能源產業(yè)發(fā)展看，要加強系統(tǒng)規(guī)劃，避免各自為政。要處理好中央與地方，中央各部門，政府與企業(yè)、中介機構、學術界等的關系，做到頂層設計與基層落實的有機結合，匯聚各方力量，采取一致行動，實現(xiàn)各部門、各領域、各環(huán)節(jié)的互動、合作與協(xié)同。
從能源企業(yè)看，要爭當能源清潔低碳轉型的引領者、推動者、先行者。國家電網公司、南方電網公司等特大型國有重點骨干企業(yè)，在能源綠色轉型過程中必須擔當主力。一方面，要加快試點示范和高效推廣，從能源的供給、配置、消費、技術、體制等多方發(fā)力，推進電源、電網、負荷、儲能等協(xié)同互動，通過資源集聚、彈性承載、數字賦能、機制突破等手段，走出一條中國特色新型電力系統(tǒng)發(fā)展之路。另一方面，要團結和聯(lián)合一切可以合作的力量，堅定走清潔低碳的發(fā)展道路，積極參與和服務綠色電力交易，努力推動綠色電力生產和消費，從而促進整個電網轉型升級。
從技術更新方面看，要堅持試點和循序漸進，但也不能猶豫不決。學術界和企業(yè)界要加強合作，在試點試錯和系統(tǒng)科學論證的基礎上，看準了就大力復制發(fā)展，加快推動技術創(chuàng)新和普及，健全碳排放交易管理體系機制，促進電網發(fā)展模式創(chuàng)新，增強電力系統(tǒng)調節(jié)能力，提升終端電能替代和產銷融合水平，保障能源安全穩(wěn)定發(fā)展。
陳宗法：
當前推進能源轉型，構建新型電力系統(tǒng)除了要著力解決目前我國電網系統(tǒng)調節(jié)能力嚴重不足這個關鍵問題外，在發(fā)電側要重點解決以下三個問題：一是發(fā)電行業(yè)可持續(xù)發(fā)展能力下降；二是燃料全線告急，煤電全面虧損，嚴重影響發(fā)電企業(yè)保障供電的積極性；三是電價傳導機制不暢。目前，電力市場“基準價格+單邊向下浮動”模式已不可持續(xù)，發(fā)電成本根本無法實現(xiàn)有效疏導；輔助服務市場機制也不健全，輔助服務費用由發(fā)電側企業(yè)分攤，電價信號未能按照“誰受益、誰承擔”的原則有效向用戶側傳導。
清潔轉型是當前能源電力領域的首要目標，是構建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)、形成以電為中心的終端能源消費格局、實現(xiàn)“雙碳”目標的主要舉措。我們既要認識到實現(xiàn)“雙碳”目標的重要性、緊迫性、必然性，也要認識到清潔轉型的漸進性、艱巨性、復雜性，任何喊口號、搶風口、蹭熱度，搞政治宣示與“運動式減碳”，或超越發(fā)展階段而采取過激行動的做法，都會影響全國能源安全大局，“雙碳”目標的實現(xiàn)也會“欲速則不達”。只有貫徹總體國家安全觀，統(tǒng)籌發(fā)展與安全，充分吸取過去電力短缺對實體經濟造成巨大影響的教訓，加快綠色低碳技術與可再生能源的發(fā)展，推進新型電力系統(tǒng)建設，實現(xiàn)電力電量的平衡，才能支撐經濟社會可持續(xù)發(fā)展。
王建學：
系統(tǒng)調節(jié)服務應該體現(xiàn)其合理價值。不管是改造還是新建調節(jié)資源，都需要大量資金的投入，攻克核心技術難題。當前調節(jié)服務的獲利渠道不夠全面，僅有部分調節(jié)服務(比如調峰、調頻等)建設了相應的輔助服務市場，可以通過市場機制來反映其經濟價值。為了更好地促進新能源消納，應加快面向提升系統(tǒng)調節(jié)能力的電力市場建設，設置更多的商品類型、靈活調節(jié)服務模式，加大對各類市場主體開放程度，推動價格傳導機制的改革，從而吸引社會各方廣泛參與，實現(xiàn)系統(tǒng)調節(jié)能力的大幅提升，應對電力系統(tǒng)實時平衡可能出現(xiàn)的復雜局面，確保電力穩(wěn)定可靠供應以及系統(tǒng)安全。
