碳中和下新型電力系統11個(gè)創(chuàng )新方向！

日前，中國電力企業(yè)聯(lián)合會(huì )黨組成員、專(zhuān)職副理事長(cháng)王志軒所作的新型電力系統構建論綱（—構建新型電力系統頂層設計思考）一文，文中王理事長(cháng)對新型電力系統的緣起，定位、特色、基本功能、基本機制、基本動(dòng)力、基本進(jìn)程、保障等方面進(jìn)行了系統、全面透徹的闡述；文中對煤電的退出節奏、氣電發(fā)展的態(tài)度、新能源發(fā)展的方式、生物質(zhì)、水電、核電發(fā)展的方向，都進(jìn)行了思路，并對新型電力系統的關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng )新方向進(jìn)行了描繪，具有前瞻性和可操作性，他認為到碳中和階段，新型電力系統實(shí)際上演變成了一個(gè)高度智能化的能源互聯(lián)網(wǎng)系統。

王理事長(cháng)認為新型電力系統的基本要素包括，電源、電網(wǎng)、負荷、儲能、戰略備用幾個(gè)部分。

煤電：要嚴格控制煤電發(fā)展。“十四五”期間。應當將重點(diǎn)放到如何發(fā)揮好年青煤電機組的綜合性作用上，特別是靈活性調節及提供系統轉動(dòng)慣量的作用上。仍需要建設少量煤電時(shí)，要因地制宜做好充分論證，不能簡(jiǎn)單地走高參數、大容量、高效率建設的老路，更不能繼續再推進(jìn)“以大代小”政策，而是要“著(zhù)力提高效能”上。面向未來(lái)，煤電承擔安全備用及靈活性調節的任務(wù)還需要很長(cháng)時(shí)間，CCUS技術(shù)在未來(lái)應用也就成為必然，——煤電何時(shí)退出、退出的程度、如何退出是巨大系統工程，要做充分論證。因為退出中國年青而先進(jìn)的、經(jīng)過(guò)不斷投入資金進(jìn)行節能提效和環(huán)保改造的燃煤電廠(chǎng)，不僅是因為投資沒(méi)有完全收回，有巨大的金融風(fēng)險、投資者利益受損、員工重新就業(yè)、地方經(jīng)濟、產(chǎn)業(yè)鏈供應鏈（如煤礦及運輸業(yè)）等直接影響。而且對整體能源安全、能源布局、電力布局、區域電源支撐、電力系統安全穩定運行、支撐可再生能源消納都有重要影響。而且，從低碳發(fā)展本身講，中國煤電系統以及關(guān)聯(lián)系統也是巨大社會(huì )財富的構成，附著(zhù)在這些財富之上的基本建設及設備之上的鋼鐵、水泥、材料、用工等已經(jīng)產(chǎn)生的碳排放也是巨大之數。還有，中國煤電機組中熱電聯(lián)產(chǎn)機組發(fā)電量占比已達50%以上，煤電退出不僅是電的問(wèn)題也是供熱問(wèn)題，這與發(fā)達國家煤電絕大部分只用于發(fā)電的情況是截然不同的。

氣電：——積極適度推進(jìn)燃氣輪機發(fā)電。燃氣輪機因其具有靈活性高、碳排放強度低于煤炭和石油、我國燃氣機組比重低特點(diǎn)，近期仍需要較快發(fā)展，但從成本、對外依存度、化石能源特性上看，不宜成為持續快速大量發(fā)展的電源。

核電：——在保障安全前提下應加快建設核電。如果沒(méi)有一定比重的核電，中國就完成不了碳中和目標，碳達峰的峰值也會(huì )更高。

水電：——因地制宜發(fā)展水電。不論從技術(shù)可開(kāi)發(fā)還是經(jīng)濟可開(kāi)發(fā)角度看，水電可開(kāi)發(fā)容量都已經(jīng)不大，但還是要堅持建設，因為相對于新能源，水電近零碳排放特性及對電力系統穩定運行有良好支撐性特點(diǎn)顯著(zhù)。

生物質(zhì)：生物質(zhì)能——生物質(zhì)發(fā)電能用盡用。生物質(zhì)為碳中性能源，多利用一點(diǎn)，其整體的二氧化碳排放量就少一點(diǎn)，且因生物質(zhì)發(fā)電裝機容量雖然總體規模不大，但具有分散性、高利用率，年利用小時(shí)數可達六七千小時(shí)、有利于與新能源互補的特點(diǎn)，更具有利于促進(jìn)農業(yè)、農民、農村發(fā)展。生物質(zhì)發(fā)電應當堅持煤電機組摻燒、分散、小型、多樣化發(fā)電和綜合利用的技術(shù)路線(xiàn)，因無(wú)一定之規，政策上要引導，但不宜一刀切。

新型電力系統的運行機制與傳統“源隨荷動(dòng)”的電力系統相比發(fā)生重大變化，傳統電力運行控制的漸變性規律向非線(xiàn)性、突變、非典型規律變化。在新型電力系統構建中，要對風(fēng)險防范進(jìn)行分級分類(lèi)，以確定新型電力系統的技術(shù)邊界、成本邊界、責任邊界。

王理事長(cháng)認為創(chuàng )新是構建新型電力系統的基本動(dòng)力。新型電力系統之“新”也不僅指“形態(tài)”之新，而是電力系統的一系列創(chuàng )新之“新”，包括傳統電源、電網(wǎng)、用電、儲能等的創(chuàng )新，不僅是技術(shù)創(chuàng )新而且包括管理創(chuàng )新。從問(wèn)題導向和可以預見(jiàn)的技術(shù)發(fā)展來(lái)看，新型電力系統需要技術(shù)創(chuàng )新主要包括以下11個(gè)方面：

1、更高效率、更高質(zhì)量、更低成本的太陽(yáng)能、風(fēng)能等新能源發(fā)電技術(shù)的持續性開(kāi)發(fā)研究。

2、太陽(yáng)能、風(fēng)能的隨機性、波動(dòng)性以及負荷波動(dòng)性預測技術(shù)，全面提高短、中、長(cháng)周期預測精度，根據不同需求（如大電網(wǎng)需求和微電網(wǎng)需求），研發(fā)相應的預測模型；把對氣象要素預測與中長(cháng)周期儲能、電源戰略備用及安全防范密切結合起來(lái)，形成新型電力安全預警防范體系。

3、電力系統靈活性資源技術(shù)研究，包括電源側火電機組靈活性改造技術(shù)、電網(wǎng)側各種可控頻率、電壓、功角調節技術(shù)、用戶(hù)側儲能以及負荷集合需求響應技術(shù)等。

4、更好適應轉動(dòng)慣量電力系統下的功角、頻率、電壓穩定要求的電力電子技術(shù)應用和智能化模擬技術(shù)；以及適應低轉動(dòng)慣量特性系統（需要新的電力系統穩定理論指導和新國家導則加以規范）的電力系統穩定技術(shù)。

5、多種類(lèi)型的適應不同時(shí)間響應、不同功能要求的儲能技術(shù)及相應商業(yè)模式創(chuàng )新。

6、分布式能源系統、微電網(wǎng)系統以及實(shí)現特定功能的功能型電能網(wǎng)系統（如電動(dòng)汽車(chē)充電網(wǎng)）等與大電網(wǎng)連接及運行機制創(chuàng )新，發(fā)揮優(yōu)勢互相作用，以提高系統效能。

7、破除傳統觀(guān)念，開(kāi)展核電、水電適應新能源為主體的電力系統的運行模式的創(chuàng )新。

8、研究年青的煤電如何因地制宜與經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展相協(xié)調的綠色、低碳、循環(huán)組合技術(shù)，使煤電在合理生命周期內發(fā)揮好綜合功能。

9、對構成新型電力系統的（發(fā)、輸、變、配、用、儲、備）的關(guān)鍵設備、工程、環(huán)節、信息網(wǎng)絡(luò )、生產(chǎn)過(guò)程、重大運行機制等的安全性監測、評價(jià)、技術(shù)監督方法的研究。

10、智能化電力系統集成創(chuàng )新，包括理論創(chuàng )新、技術(shù)創(chuàng )新、管理創(chuàng )新的研究，為供需耦合運行機制提供支撐。

11、CCUS技術(shù)及碳匯技術(shù)研究，特別是與新型電力系統在不同發(fā)展階段應用的匹配性研究。

此文對新型電力系統的闡述特別系統、透徹、清晰，希望各位讀者能全文仔細通讀，全文如下：

新型電力系統構建論綱

（——構建新型電力系統頂層設計思考）

王志軒

我國力爭在2030前實(shí)現二氧化碳達峰，在2060前實(shí)現碳中和的目標（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“3060”目標）已經(jīng)確定。2021年3月15日，中央財經(jīng)委員會(huì )第九次會(huì )議研究實(shí)現碳達峰、碳中和的基本思路和主要舉措，會(huì )議指出要“構建以新能源為主體的新型電力系統”（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“構建新型電力系統”）。近半年來(lái)，國內外眾多能源電力智庫及專(zhuān)家、學(xué)者從不同出發(fā)點(diǎn)、不同目的、不同角度、不同層面開(kāi)展了眾多研究，但構建新型電力系統具有高度復雜性，涉及法規、政策、體制、技術(shù)及框架構建等各個(gè)方面，這一領(lǐng)域的研究整體上處于前期探索階段。凡事預則立，不預則廢，構建新型電力系統的“預”就是要做好“頂層設計”，且“構建”就有“頂層設計”之義。頂層設計是“綱”，綱舉目張，“綱”包含了構建中國特色的新型電力系統的基本定位、基本特色、基本功能、基本機制、基本動(dòng)力、基本進(jìn)程、基本保障等。

一、基本定位

第一，構建新型電力系統是 “國之大者”。中央財經(jīng)委員會(huì )第九次會(huì )議提出，實(shí)現“3060”目標“是黨中央經(jīng)過(guò)深思熟慮作出的重大戰略決策，事關(guān)中華民族永續發(fā)展和構建人類(lèi)命運共同體”。習近平總書(shū)記講，要把碳達峰碳中和納入經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展和生態(tài)文明整體布局。同時(shí)，能源本身就是國之大者，而電力是能源的核心。因此，構建新型電力系統就是“國之大者”，對其開(kāi)展深入研究，不是要不要“構建”，而是堅決貫徹執行和如何“構建”好的問(wèn)題。

第二，構建新型電力系統是電力發(fā)展的必然。電力系統從來(lái)沒(méi)有停止過(guò)創(chuàng )新發(fā)展和更新?lián)Q代。當前，正在進(jìn)行著(zhù)第三代電力系統的建設和完善（《中國電力百科全書(shū)綜合卷》2014年5月第三版）。從生態(tài)文明建設需要、人類(lèi)可持續發(fā)展的需要、共建人類(lèi)命運共同體需要、中國新階段高質(zhì)量發(fā)展的需要看，構建新型電力系統是必然趨勢。

第三，構建新型電力系統的目的是電能生產(chǎn)和消費系統實(shí)現零碳（近零碳）。正在變革中的中國電力系統，電能生產(chǎn)過(guò)程仍然是化石能源為主體，消費的電能仍然是高碳/中碳電能。而新型電力系統生產(chǎn)過(guò)程是新能源為主體，消費的電能是低碳/近零碳電能，這一定位是新型電力系統頂層設計的核心。

第四，新能源“主體”應是數量主體、功能主體和責任主體。新能源在電力系統中數量占比大小固然重要，但不能單純從新能源發(fā)電裝機或者發(fā)電量的數量占比大小來(lái)判斷是否為主體能源，而是要在安全經(jīng)濟目標前提下，從電力系統整體功能實(shí)現上來(lái)判斷新能源是否成為主體能源。

第五，新型電力系統的主要約束是能源安全下的系統經(jīng)濟性。新能源發(fā)電主體主要是指太陽(yáng)能和風(fēng)電（不排除在個(gè)別地區生物質(zhì)發(fā)電、地熱發(fā)電比太陽(yáng)能、風(fēng)能更具有開(kāi)發(fā)價(jià)值）。光伏發(fā)電早在幾十年前就有，但成本過(guò)高，作為特別場(chǎng)合才有應用。當今，光伏、風(fēng)電成本顯著(zhù)下降，在發(fā)電上網(wǎng)環(huán)節已經(jīng)可以與化石能源同臺競爭。但是，新能源接入電網(wǎng)節點(diǎn)時(shí)的成本并不是終端用戶(hù)電能成本。當新能源為主體時(shí)，要從系統成本的大小看是否與化石能源具有競爭性，除常規的上網(wǎng)電價(jià)成本、電網(wǎng)升級改造成本外，系統成本中還需要考慮風(fēng)險防范如戰略備用電源和長(cháng)周期儲能系統等成本，如新能源發(fā)電不接入電網(wǎng)但用戶(hù)仍需要電網(wǎng)提供安全用電保障時(shí)，新能源發(fā)電的系統成本也應計入電力系統為此付出的成本。同時(shí)，也要考慮新能源的正外部性效益（即把低碳和資源節約等對社會(huì )公共利益的好處在成本中扣除）。

二、基本特色

第一，在現代電力系統之上構建新型電力系統。中國是后發(fā)國家，經(jīng)過(guò)幾十年的努力，已經(jīng)建成世界上規模最大、技術(shù)水平總體先進(jìn)、部分領(lǐng)先的現代電力系統。中國構建新型電力系統不是在幾十年前“一窮二白”一張白紙的基礎上構建，不能“先破后立”，而是要在現代電力系統基礎上逐步升級換代為一個(gè)新型電力系統。

第二，在全國一盤(pán)棋原則下構建新型電力系統。中國是一個(gè)14億人口的大國，也是一個(gè)能夠集中力量辦大事的大國，更是一個(gè)有著(zhù)人類(lèi)命運共同體理念的負責任大國。同時(shí)，在能源資源不平衡、能源消費不平衡、自然環(huán)境差別大的廣袤國土之內，新能源發(fā)電具有顯著(zhù)的時(shí)、空特點(diǎn)，大范圍優(yōu)化配置與就地平衡配置并舉是必然之舉，因此，必須堅持系統思維，在全國一盤(pán)棋內構建新型電力系統。

第三，“壓縮型”減碳進(jìn)程中構建新型電力系統。發(fā)達國家能源電力轉型是自然進(jìn)程。中國要用發(fā)達國家不到一半時(shí)間完成由高碳電力系統過(guò)渡到低碳（近零碳）電力系統，必然是“壓縮型”低碳轉型。作為世界上電力生產(chǎn)量和消費量都是第一的大國，從電力轉型基本規律看，必然是快速漸進(jìn)與合理超越相結合的進(jìn)程。這就需要一方面要充分汲取全人類(lèi)能源轉型經(jīng)驗，另一方面，決不能照搬任何一個(gè)國家的整體性、系統性經(jīng)驗。需要注意的是，世界上本來(lái)就不存在模板意義上的國家層面“新型電力系統”，中國提出構建新型電力系統是一項基于國情的偉大創(chuàng )新。

第四，在生態(tài)文明框架和能源安全新戰略基礎上構建新型電力系統。構建新型電力系統已有堅實(shí)基礎。一是中國電力供需矛盾由長(cháng)期短缺發(fā)展為近幾年的整體供需平衡。二是自2006年中國《可再生能源法》頒布以來(lái)，尤其是黨的十八大以來(lái)，在習近平生態(tài)文明思想和能源安全新戰略指導下，加快新能源發(fā)展和強化能源安全的法規、政策、標準不斷完善。特高壓技術(shù)和工程、電力系統智能化建設，分布式能源發(fā)展等不斷取得新進(jìn)展，以光伏、風(fēng)電為代表的新能源發(fā)電成就巨大，以電動(dòng)汽車(chē)充換電、化學(xué)電池為代表的新業(yè)態(tài)和儲能蓬勃發(fā)展，煤電機組靈活性改造也為促進(jìn)新源消納發(fā)揮了積極作用。三是《電力系統安全穩定導則》和《電力系統技術(shù)導則》新修訂后頒布實(shí)施，為加快新能源建設及解決新能源發(fā)展過(guò)程中電力系統安全穩定運行提供了新的遵循。

三、基本功能

第一，滿(mǎn)足國民經(jīng)濟和社會(huì )發(fā)展需求。隨著(zhù)我國現代化建設持續推進(jìn)，經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展對能源需求將顯著(zhù)呈現以電能為主的特征。當前，中國終端能源消費中天然氣占比僅7.8%（發(fā)達國家占比約25%），電能消費占26%左右（比發(fā)達國家平均水平略高）。要使中國能源消費清潔化，大力、持續提高天然氣占比并不是最佳選項：一是天然氣成本總體太高，二是對外依存度高，三是天然氣也是化石能源。因此，在大力發(fā)展新能源背景下，提高電能在終端能源消費占比是最佳選擇。綜合我個(gè)人和多個(gè)機構預測，我國人均用電量到2060年碳中和時(shí)將比2020年的5320千瓦時(shí)還要翻一番。在用電結構上人均生活用電量、第三產(chǎn)業(yè)用電量比重將會(huì )不斷提高。尤其是信息傳輸、軟件和信息技術(shù)服務(wù)、新能源車(chē)輛整車(chē)制造、太陽(yáng)能、風(fēng)能設備制造業(yè)、充換電、儲能等新業(yè)態(tài)用電量增長(cháng)會(huì )更快。

第二，滿(mǎn)足合理的電力安全需求。人類(lèi)使用電能初期，電氣化的標志之一是電燈，即便當時(shí)電能質(zhì)量不高、停電頻繁，但人們可以方便用蠟燭或者油燈替代，并不會(huì )對生活造成大的影響。當電能普遍用于公共事業(yè)、工業(yè)動(dòng)力時(shí)，電能短缺對經(jīng)濟社會(huì )的影響顯著(zhù)增加。當終端能源以電能（包括以新能源發(fā)電電解制氫）為主時(shí)，電能將滲透到經(jīng)濟、社會(huì )、文化的各個(gè)方面，全面影響到人類(lèi)的衣食住行及工作、信息溝通、社交、文化等領(lǐng)域，成為像空氣一樣須臾不可離開(kāi)的基本物質(zhì)，其重大電力安全風(fēng)險將成為國家和人民難以承受之重。因此，電力安全水平隨著(zhù)人民生活水平的提高而進(jìn)一步提升，同時(shí)，電力安全水平與經(jīng)濟承受能力的關(guān)系更為密切，滿(mǎn)足不同用戶(hù)的合理電力安全需求也非常重要。

新能源的隨機性、不穩定性、間歇性特點(diǎn)是電力供應安全風(fēng)險的主要根源，在數字化智能化平臺之上建立的電力控制及運行系統，被黑客和敵對方攻擊的風(fēng)險也是重大新型電力安全風(fēng)險，二者疊加更具有破壞性。雖然在理論上，在現有的技術(shù)條件下，只要不惜經(jīng)濟代價(jià)是可以防范重大風(fēng)險的（如再備份一個(gè)以化石能源為主體的電力系統），但是，不惜經(jīng)濟代價(jià)的前提在決策和實(shí)施過(guò)程中是不成立的。所以，新型電力系統構建要同步深化新型風(fēng)險研究和防范，重構電力安全理論和防范風(fēng)險體系。

第三，滿(mǎn)足生態(tài)環(huán)保新要求。在第三代電力系統建設中，中國煤電大氣污染物控制已經(jīng)達到世界領(lǐng)先水平。二氧化硫、氮氧化物、顆粒物三項常規污染的年排放總量全部加起來(lái)不到200萬(wàn)噸，低于美國煤電污染物總排放量（我國煤電發(fā)電量是美國2.5倍左右）。從生態(tài)環(huán)境要求看，電力常規污染物控制已經(jīng)不是中國污染排放控制的主要任務(wù)。且由于煤炭用量逐步減少，從整體上看煤煙型污染物對環(huán)境造成的影響會(huì )越來(lái)越小。

但從局部看，由于燃氣輪機發(fā)電還要繼續較大發(fā)展，且主要集中在城市，其排放的氮氧化物對局部環(huán)境質(zhì)量的影響還需密切關(guān)注和嚴格控制。

從宏觀(guān)上看，新能源發(fā)展中會(huì )產(chǎn)生由新材料生產(chǎn)、設備制造、設施建設運行、設備退役等的新的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題；同時(shí)，與新能源發(fā)展相配套的化學(xué)電池生產(chǎn)、運行、服役期滿(mǎn)后的污染物處置問(wèn)題也逐步加重。這些都需要在新能源發(fā)展中同步做好生態(tài)環(huán)境管理。

四、基本機制

新型電力系統的基本要素包括，電源、電網(wǎng)、負荷、儲能、戰略備用幾個(gè)部分。與傳統的電力系統比，不僅是增加了“儲能”和“戰略備用”，而且原有的要素也發(fā)生了質(zhì)的變化。新型電力系統運行的基本機制可以簡(jiǎn)要歸類(lèi)為三個(gè)方面，即多元化電源支撐，大電網(wǎng)與分布式微網(wǎng)并舉的供需耦合機制，新電力安全風(fēng)險防范機制。

第一，新能源為主體的多元電源支撐體系。大力、有序發(fā)展新能源。這是構建新型電力系統的核心。不論從指導思想上、戰略布局上以及重點(diǎn)工程措施上，都是要圍繞新能源發(fā)展這主題做工作。新能源與其他能源發(fā)展的關(guān)系猶如中藥方中各味藥之間的“君臣佐使”的關(guān)系，新能源為“君”其他都是為“君”藥發(fā)揮作用而提供各種功能，從而構成安全、低碳、經(jīng)濟的電能供應系統。新能源為“君”并不意味著(zhù)無(wú)序盲目發(fā)展。電力系統本身就是一個(gè)嚴格按照物理規律運行的人工系統，無(wú)序發(fā)展不僅給電力系統帶安全穩定風(fēng)險，而且會(huì )嚴重影響到新能源自身快速健康發(fā)展。

——嚴格控制煤電發(fā)展。“十四五”期間。應當將重點(diǎn)放到如何發(fā)揮好年青煤電機組的綜合性作用上，特別是靈活性調節及提供系統轉動(dòng)慣量的作用上。仍需要建設少量煤電時(shí)，要因地制宜做好充分論證，不能簡(jiǎn)單地走高參數、大容量、高效率建設的老路，更不能繼續再推進(jìn)“以大代小”政策，而是要“著(zhù)力提高效能”上。面向未來(lái)，煤電承擔安全備用及靈活性調節的任務(wù)還需要很長(cháng)時(shí)間，CCUS技術(shù)在未來(lái)應用也就成為必然，但當前乃至今后二三十年內，對CCUS的基本定位應是積極研發(fā)、慎重應用。

——煤電何時(shí)退出、退出的程度、如何退出是巨大系統工程，要做充分論證。因為退出中國年青而先進(jìn)的、經(jīng)過(guò)不斷投入資金進(jìn)行節能提效和環(huán)保改造的燃煤電廠(chǎng)，不僅是因為投資沒(méi)有完全收回，有巨大的金融風(fēng)險、投資者利益受損、員工重新就業(yè)、地方經(jīng)濟、產(chǎn)業(yè)鏈供應鏈（如煤礦及運輸業(yè)）等直接影響。而且對整體能源安全、能源布局、電力布局、區域電源支撐、電力系統安全穩定運行、支撐可再生能源消納都有重要影響。而且，從低碳發(fā)展本身講，中國煤電系統以及關(guān)聯(lián)系統也是巨大社會(huì )財富的構成，附著(zhù)在這些財富之上的基本建設及設備之上的鋼鐵、水泥、材料、用工等已經(jīng)產(chǎn)生的碳排放也是巨大之數。還有，中國煤電機組中熱電聯(lián)產(chǎn)機組發(fā)電量占比已達50%以上，煤電退出不僅是電的問(wèn)題也是供熱問(wèn)題，這與發(fā)達國家煤電絕大部分只用于發(fā)電的情況是截然不同的。發(fā)達國家淘汰煤電機組的平均運行年齡大多是五十年左右，早已超過(guò)機組設計服役期，早已完成了歷史使命，而中國煤電平均運行年齡十二三年，離服役期滿(mǎn)還不到一半。正如一個(gè)百歲以上老人與一個(gè)人既當爹（發(fā)電）又當媽?zhuān)ü幔┑亩畾q青年人談判一起安排“后事”一樣，顯然，同樣的事情對這兩個(gè)人及家庭社會(huì )的影響是截然不同的。

——積極適度推進(jìn)燃氣輪機發(fā)電。燃氣輪機因其具有靈活性高、碳排放強度低于煤炭和石油、我國燃氣機組比重低特點(diǎn)，近期仍需要較快發(fā)展，但從成本、對外依存度、化石能源特性上看，不宜成為持續快速大量發(fā)展的電源。

——在保障安全前提下應加快建設核電。如果沒(méi)有一定比重的核電，中國就完成不了碳中和目標，碳達峰的峰值也會(huì )更高。

——因地制宜發(fā)展水電。不論從技術(shù)可開(kāi)發(fā)還是經(jīng)濟可開(kāi)發(fā)角度看，水電可開(kāi)發(fā)容量都已經(jīng)不大，但還是要堅持建設，因為相對于新能源，水電近零碳排放特性及對電力系統穩定運行有良好支撐性特點(diǎn)顯著(zhù)。

——生物質(zhì)發(fā)電能用盡用。生物質(zhì)為碳中性能源，多利用一點(diǎn)，其整體的二氧化碳排放量就少一點(diǎn)，且因生物質(zhì)發(fā)電裝機容量雖然總體規模不大，但具有分散性、高利用率，年利用小時(shí)數可達六七千小時(shí)、有利于與新能源互補的特點(diǎn)，更具有利于促進(jìn)農業(yè)、農民、農村發(fā)展。生物質(zhì)發(fā)電應當堅持煤電機組摻燒、分散、小型、多樣化發(fā)電和綜合利用的技術(shù)路線(xiàn)，因無(wú)一定之規，政策上要引導，但不宜一刀切。

第二，大電網(wǎng)與分布式微網(wǎng)并舉，智能化與市場(chǎng)化支撐的供需耦合機制。隨著(zhù)新能源發(fā)電比重逐步提出，電力系統中發(fā)、輸、變、配、用各要素逐步發(fā)生變化，新問(wèn)題不斷出現，應對新問(wèn)題的措施也不斷加強，以解決問(wèn)題為導向電力系統也逐步改變。

——電力系統安全穩定運行受到新挑戰。新能源電能雖然通過(guò)了電力電子系統模擬達到了電網(wǎng)運行導則規定的要求并入電網(wǎng)，但對電網(wǎng)運行產(chǎn)生不穩定性加大。一方面，新能源發(fā)電的特性減少了系統轉動(dòng)慣量（新能源替代傳統發(fā)電），由此引起電能頻率不穩定；同時(shí)，電力電子系統對電壓、功角的穩定也產(chǎn)生新影響。另一方面，在電能輸送上，大規模新能源基地需要配合一定數量的常規電源，但常規電源的高碳特性在一定程度上降低了新能源低碳貢獻。

——在電能消費方面，由于大量新能源是分布式生產(chǎn)和消費的，從而改變傳統的電力負荷曲線(xiàn)，使傳統負荷曲線(xiàn)與凈負荷曲線(xiàn)圍成一個(gè)典型的“鴨型”特征，對系統平衡帶來(lái)新困難。

——為平抑新能源的波動(dòng)性和不穩定性，儲能裝置大規模進(jìn)入電力系統后，使電網(wǎng)配置電能由傳統的“發(fā)輸變配用”單方向的電能流動(dòng)，轉變電能在發(fā)、用電之間的雙向或者多向（多用戶(hù)和多電源）流動(dòng)。

——當常規電源由電力、電量主體向靈活性調節主體轉變過(guò)程中，發(fā)電機組較大偏離最佳狀態(tài)，發(fā)電效率會(huì )相應降低，影響到電力系統效能。

——電網(wǎng)架構逐步形成大網(wǎng)與分布式能源系統、微電網(wǎng)、交直流混合電網(wǎng)共存及緊密聯(lián)系的格局。

——新型電力系統伴生綠氫生產(chǎn)。中國光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電年平均利用小時(shí)分別約為1200小時(shí)、2200小時(shí)，傳統電力供需平衡條件下所有電源的平均年利用小時(shí)約為4000小時(shí)，隨著(zhù)新能源電量滲透率不斷提高，除一部分發(fā)電量用于新能源場(chǎng)站本身配套儲能外，會(huì )有大量新能源電力存在結構性富余，因此，電力制氫進(jìn)而生產(chǎn)其他二次能源如甲醇等，再作為電力用儲能具有必然性特點(diǎn)。當前，由于新能源滲透率不高，新能結構性富余并不嚴重，不論從經(jīng)濟上、能源效率上、氫產(chǎn)業(yè)鏈配套上，都難以規?；a(chǎn)和使用綠氫，只宜因地制宜開(kāi)展。

以上電能的生產(chǎn)、輸送及消費方式的重大變化，使得新型電力系統的運行機制與傳統“源隨荷動(dòng)”的電力系統相比發(fā)生重大變化，傳統電力運行控制的漸變性規律向非線(xiàn)性、突變、非典型規律變化。如在能源危機及電力供需矛盾以短缺為主的時(shí)代，電力需求側（“荷”側）管理手段，可以一定程度減輕電力供應側（“源”側）壓力，從而達到能源資源的節約配置的目的。在新能源大力發(fā)展初、中期，通過(guò)市場(chǎng)手段使電力需求方自愿響應電力系統安全穩定運行要求調節或轉移負荷，以提高新能源電能利用率。隨著(zhù)新能源滲透率不斷提高，電力系統的復雜性越來(lái)越大，供需雙方不斷融合，需求響應機制也發(fā)生重大變化，轉變?yōu)樵诟叨戎悄芑?、高度市?chǎng)化支撐的對源網(wǎng)荷儲備進(jìn)行一體化管理的機制，也可稱(chēng)之為供需耦合機制。

第三，新風(fēng)險防范機制。在傳統的電力系統中，為了防范電力安全風(fēng)險在相關(guān)規定中有明確的電源備用要求，但這些備用電源基本上指的是檢修備用、事故備用、負荷備用。備用總容量根據系統可靠分析確定，一般為電力系統最高負荷的25%-30%，這些備用在新型電力系統發(fā)展過(guò)程中仍將繼續存在，但具體要求應根據系統變化進(jìn)行調整，使之能能夠滿(mǎn)足變化了的日常電力系統運行的要求。

所謂戰略備用，是筆者為了解決非傳統電力安全問(wèn)題而提出的。如在傳統電力系統中，長(cháng)時(shí)間、大范圍的陰雨天對電力系統的“源隨荷動(dòng)”機制并不構成電力供應風(fēng)險（或者風(fēng)險很?。?，但在新能源主體的電力系統中，由于新能源發(fā)電與氣象要素的必然關(guān)聯(lián)性，如連續的、大面積陰雨天對光伏發(fā)電有極其重大影響，用于解決新能源發(fā)電的一日時(shí)間內、一般性的隨機性、波動(dòng)性?xún)δ艽胧?，已?jīng)不能解決此類(lèi)“灰犀牛”“黑天鵝”類(lèi)重大電力供應風(fēng)險。應對這種情況下的風(fēng)險，必須要有不同程度的“戰略備用”發(fā)電容量資源，以及配備一定的中、長(cháng)周期儲能設施。

對此，在新型電力系統構建中，要對風(fēng)險防范進(jìn)行分級分類(lèi)，以確定新型電力系統的技術(shù)邊界、成本邊界、責任邊界。

一是要對電力用戶(hù)進(jìn)行電力風(fēng)險防范的分類(lèi)分級，依據分類(lèi)分級提供相應等級的電力風(fēng)險防范。從降低全社會(huì )成本的角度看，對有的電力用戶(hù)應比現在的安全防范要求更高，但對一些電力用戶(hù)則可以降低安全防范等級，甚至可以在較長(cháng)時(shí)期（如多天甚至數月）中斷電力供應。

二是要研究確定不同主體（各級政府、電力企業(yè)、用戶(hù)）的電力風(fēng)險防范的責任。大電網(wǎng)必須更加強大，但要明確功能，它是解決全局性（區域性）、重大性、節點(diǎn)性、支撐性電力安全的堅強保障，要由中央政府層面來(lái)管理，萬(wàn)萬(wàn)不可粗心大意，削弱其大范圍能源資源配置的能力。而中等范圍、局部的電力安全責任，將更多地由地方政府、分布式微電網(wǎng)承擔，將安全風(fēng)險分級、分散到各個(gè)更小的單元。

三是根據安全等級不同，風(fēng)險防范的措施不同，確定電能的支付成本。在一定意義講，新型電力系統就是一個(gè)分散電力安全風(fēng)險的系統，使大、中、小電力安全風(fēng)險能夠經(jīng)濟、有效、快速、協(xié)調解決，使國民經(jīng)濟和人民生活的影響減少到最低程度。

五、基本動(dòng)力

創(chuàng )新是構建新型電力系統的基本動(dòng)力。人類(lèi)利用太陽(yáng)能從古至今沒(méi)有間斷，但是太陽(yáng)能真正稱(chēng)其為新能源是以現代綜合性技術(shù)應用為標志的。所以，新能源之“新”是指新技術(shù)應用而不是指能源本身。同時(shí)，新型電力系統之“新”也不僅指“形態(tài)”之新，而是電力系統的一系列創(chuàng )新之“新”，包括傳統電源、電網(wǎng)、用電、儲能等的創(chuàng )新，不僅是技術(shù)創(chuàng )新而且包括管理創(chuàng )新。

新型電力系統所需的技術(shù)創(chuàng )新面臨著(zhù)全新的挑戰。一方面是現有技術(shù)如何應用在新型電力系統之中以解決當前的實(shí)際問(wèn)題，另一方面要構建型電力系統運行新理論體系，在新的理論體系下，如何推進(jìn)更大的新術(shù)創(chuàng )新。面對碳中和的偉大歷史使命，現有成熟技術(shù)不足以支撐全面實(shí)現碳中要求，這需要電力系統持續不斷進(jìn)行技術(shù)創(chuàng )新，尤其是呼喚顛覆性技術(shù)的出世。

從問(wèn)題導向和可以預見(jiàn)的技術(shù)發(fā)展來(lái)看，新型電力系統需要技術(shù)創(chuàng )新主要包括以下幾個(gè)方面：

——更高效率、更高質(zhì)量、更低成本的太陽(yáng)能、風(fēng)能等新能源發(fā)電技術(shù)的持續性開(kāi)發(fā)研究。

——太陽(yáng)能、風(fēng)能的隨機性、波動(dòng)性以及負荷波動(dòng)性預測技術(shù)，全面提高短、中、長(cháng)周期預測精度，根據不同需求（如大電網(wǎng)需求和微電網(wǎng)需求），研發(fā)相應的預測模型；把對氣象要素預測與中長(cháng)周期儲能、電源戰略備用及安全防范密切結合起來(lái)，形成新型電力安全預警防范體系。

——電力系統靈活性資源技術(shù)研究，包括電源側火電機組靈活性改造技術(shù)、電網(wǎng)側各種可控頻率、電壓、功角調節技術(shù)、用戶(hù)側儲能以及負荷集合需求響應技術(shù)等。

——更好適應轉動(dòng)慣量電力系統下的功角、頻率、電壓穩定要求的電力電子技術(shù)應用和智能化模擬技術(shù)；以及適應低轉動(dòng)慣量特性系統（需要新的電力系統穩定理論指導和新國家導則加以規范）的電力系統穩定技術(shù)。

——多種類(lèi)型的適應不同時(shí)間響應、不同功能要求的儲能技術(shù)及相應商業(yè)模式創(chuàng )新。

——分布式能源系統、微電網(wǎng)系統以及實(shí)現特定功能的功能型電能網(wǎng)系統（如電動(dòng)汽車(chē)充電網(wǎng)）等與大電網(wǎng)連接及運行機制創(chuàng )新，發(fā)揮優(yōu)勢互相作用，以提高系統效能。

——破除傳統觀(guān)念，開(kāi)展核電、水電適應新能源為主體的電力系統的運行模式的創(chuàng )新。

——研究年青的煤電如何因地制宜與經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展相協(xié)調的綠色、低碳、循環(huán)組合技術(shù)，使煤電在合理生命周期內發(fā)揮好綜合功能。

——對構成新型電力系統的（發(fā)、輸、變、配、用、儲、備）的關(guān)鍵設備、工程、環(huán)節、信息網(wǎng)絡(luò )、生產(chǎn)過(guò)程、重大運行機制等的安全性監測、評價(jià)、技術(shù)監督方法的研究。

——智能化電力系統集成創(chuàng )新，包括理論創(chuàng )新、技術(shù)創(chuàng )新、管理創(chuàng )新的研究，為供需耦合運行機制提供支撐。

——CCUS技術(shù)及碳匯技術(shù)研究，特別是與新型電力系統在不同發(fā)展階段應用的匹配性研究。

六 基本進(jìn)程

新型電力系統構建必然貫穿于整個(gè)碳達峰、碳中和進(jìn)程。由于新型電力系統構建是與各種要素之間互相協(xié)調配套的，不會(huì )發(fā)生先建一個(gè)新型電力系統，然后各要素再歸其位的情況。所以，在這個(gè)過(guò)程中，新型電力系統將逐步由化石能源電源為主導的電力系統，轉換為化石能源與新能源在功能主體上各半壁江山的電力系統，再轉換成以新能源主體的新型電力系統。從時(shí)間段上看，2035年左右是智能電網(wǎng)為主要特征的新能源與化石能源共領(lǐng)風(fēng)騷的系統，此后電力系統加快向新能源為主體的狀態(tài)轉變，到碳中和階段，新型電力系統實(shí)際上演變成了一個(gè)高度智能化的能源互聯(lián)網(wǎng)系統。

七 基本保障

深化電力體制改革是構建新型電力系統的基本保障。不深化電力體制改革，就難以推動(dòng)新型電力系統構建?？傮w思路是要回歸電能的商品屬性的主體地位，包括電能質(zhì)量（時(shí)空特性和物理特性）屬性，同時(shí)，要在商品屬性和一定的公共屬性之間劃好界線(xiàn)。在發(fā)揮好市場(chǎng)配置資源的決定性作用的同時(shí)，政府之手也要更加發(fā)揮好作用。中國實(shí)現碳中目標必然是“壓縮型”進(jìn)程，如果沒(méi)有發(fā)揮好政府的作用，要么是政策遲滯、要么政策冒進(jìn)，都會(huì )影響轉型的進(jìn)程和質(zhì)量。

中國新型電力系統發(fā)展猶如一個(gè)充滿(mǎn)生機活力的少年一樣，而政策（包括規劃、標準等）猶如鞋子，太小、太大都不行，解決問(wèn)題的辦法必然是經(jīng)常換適合的新鞋，這就要求政策制定在方向和原則上體現出穩定性，在具體內容上和出臺時(shí)機上要人一定的靈活性和即時(shí)性。既要發(fā)揮好政策在促進(jìn)新型電力系統發(fā)展中的“推動(dòng)”而不是“沖動(dòng)”作用，又要發(fā)揮好“阻尼”而不是“阻力”作用。