“十五五”時期是我國實現碳達峰目標的關鍵五年,電力規劃要統籌優化好各階段“安全、綠色、經濟、共享”四重目標,開展源、網、荷、儲、技術、市場、政策等跨行業跨領域全要素協同規劃,找準轉型發展節奏和路徑,走出一條具有中國特色的新型電力系統建設道路。
電力系統加速進入“五高”(高比例新能源、高活躍創新、高比例新市場主體、高比例電力電子設備、高概率極端氣候氣象)轉型發展新階段。當前,能源綠色低碳轉型加速推進,呈現能源電力化、電力能源化和電力綜合化趨勢?,F有電力系統正在加速邁入以“五高”和新能源全面入市為特征的轉型發展新階段,尤其是未來十年,全國用電量仍有可能保持中速增長,將對電力系統碳達峰產生重大影響。
高比例新能源加劇系統不確定性與成本壓力。截至2024年年底,全國新能源裝機容量達14億千瓦,占比42.0%,發電量占比18.5%。盡管新能源本體已經能夠平價入網,但其隨機性、間歇性和波動性給電力系統帶來越來越大的不確定性,需要電力系統相應匹配大量靈活調節資源,并增加常規電源、靈活性資源、電網等投資,持續產生巨大系統成本。
高活躍創新和高比例新市場主體帶來電力治理的挑戰。多領域技術、業態與模式創新持續推進,“源網荷儲”各環節互動增多,共享儲能、負荷聚合商、虛擬電廠、微電網等新市場主體大量涌現,帶來利益多元化升級。在不確定性電力系統背景下,市場主體利益多元化,必然要求構建現代電力治理體系。
高比例電力電子設備降低電力系統慣量,給安全穩定運行帶來極大困難。隨著大規模新能源發電、高壓直流輸電、大功率直流負荷等“源網荷”電力電子設備大量并入電力系統,系統慣量加速降低,電源支撐不足帶來的安全風險日益突出。直流、新能源等電力電子設備抗擾能力弱,往往在電網故障中出現功率擾動甚至脫網,給電力系統帶來巨大功率沖擊。
高概率極端氣候氣象帶來多時空尺度安全保供風險。氣候因素覆蓋發電、電網與用電全環節,影響從年度至時點全時間尺度,地域上從區域電網延伸至微地形。近年來高溫熱浪出現的頻率和持續時間均有所增加,導致制冷負荷激增,極端條件下可能引發電力短缺,如2022年極端高溫與水電出力驟減造成川渝地區缺電。此外,持續極端高溫可能縮短電力設備的使用壽命或導致組件的突然失效。
全社會用電量中速增長疊加電力生產結構的轉型增大了電力安全保供與碳達峰壓力。新發展格局下我國經濟繼續穩步增長,經濟結構持續優化,工業、交通、建筑等領域主要通過提高電力消費比例來實現減污降碳。在此背景下,全國全社會用電量有望維持中速(4.0%~6.0%)增長,年均新增用電量超6000億千瓦時、負荷增長超1億千瓦。系統有效容量增長滯后于負荷,電力電量平衡難度加大。電力系統在支撐全社會碳達峰的同時還需實現自身低碳轉型,保供與降碳雙重挑戰日益嚴峻。
邁向“十五五”,電力領域進入低碳轉型的關鍵期,電力規劃也應以新理念應對多重挑戰。
電力規劃要做好統籌多目標、多環節的頂層設計。新型電力系統是“源網荷儲碳數智治鏈”多要素深度融合的綜合系統工程。電力規劃需立足系統觀念,統籌安全、綠色、經濟與共享四大目標,走中國特色電力轉型之路。安全是電力供應的底線,需逐步建立差異化的保底供電與成本掛鉤機制。綠色是剛性約束,應堅持先立后破,通過優化行業和地區間“雙碳”節奏,為系統轉型爭取空間。經濟強調可承受、可促進與可持續,以合理成本推動高質量發展與綠色轉型。共享重在實現產業鏈和價值鏈共贏,推動新業態、新模式發展,使全社會共享電力轉型成果。
電力規劃需推動理念與方法創新。傳統“預測—落實”范式以及“規劃管正常、運行管危機”的思路已經不能完全適應深度不確定性的電力系統發展環境。規劃理念亟須實現四方面轉變:一是應加快從“預測—落實”向“適應性—預警”轉變,建立更加靈活的規劃框架,充分重視極端事件廣發、頻發、強發和并發趨勢,明確規劃面對不確定性的目標要求,預測和應對未來可能出現的各種情景;二是增加“戰略備用”,確保“有效容量”充足,以規劃充裕性應對運行不確定性,確保安全充裕;三是發揮中長期預警對規劃的支撐作用,提前識別產業鏈安全、能源保供、資源約束等方面的風險;四是推行年度滾動預警機制,以及時反映和適應外部環境的變化,以模式轉變增強發展韌性。
電力系統“五高”、新能源全面入市與用電量中速增長疊加,既帶來前所未有的挑戰,也為電力系統重塑和模式變革帶來巨大的市場空間和廣闊的發展機遇。亟須系統謀劃、精準發力,著力破解三大核心問題:一是如何保障安全供電,確保有效容量與靈活調節能力充裕;二是如何統籌綠色低碳轉型,提升新能源發展質量與系統承載能力;三是如何加快建設全國統一電力市場,健全電價機制,保障公平有序。
——全力確保安全供電是基礎。構建新型電力系統要始終堅持以人民為中心的發展思想,統籌發展和安全,切實履行黨中央賦予電力行業企業的戰略使命,以電力保供為前提,決不允許發生大面積“拉閘限電”的事件。當前,能源安全重心從以油氣傳統能源安全為主加快向電力安全轉移,呈現傳統化石能源安全和電力安全并重的整體態勢。如何應對更加嚴峻的電力安全和電力電量平衡挑戰是構建新型電力系統的基礎。
——加快綠色低碳轉型是方向。黨的二十大報告明確提出協同推進降碳、減污、擴綠、增長。電力綠色低碳轉型是支撐全社會實現“雙碳”目標的關鍵,高質量發展新能源是重要手段,新能源穩步從發電裝機為主體轉變成為以發電量為主體,由此推動的電力系統演變將深刻影響綠色轉型發展路徑。
——加快建設全國統一電力市場是關鍵。面對越來越多元化的市場主體不斷涌入全國統一電力市場,需要充分發揮以電價機制為主的市場機制作用,來有效維持電力供需平衡和促進電力供需協同。
確保電力系統有效容量充裕度。通俗理解,電力系統有效容量指電力系統中各類發電機組(含儲能)參與承載用電負荷能力的總和。新能源“靠天吃飯”的出力特性與負荷特性匹配程度較低,其有效容量遠低于裝機容量。
“十五五”期間,需推動裝機容量和系統有效容量并重規劃,用系統有效容量準確反映實際供電能力。定量分析表明,要實現分省分區的電力平衡,有效容量與最大負荷的比值在區域和省級層面至少要分別達到1.15、1.12,在全國層面需要達到1.2以上。確保有效容量充裕度,須立足我國能源資源稟賦,優化各類電源發展定位,推動技術協同進步。新能源穩步從發電裝機為主體轉變為發電量為主體,燃煤電廠從主體性電源向調節性、支撐性、戰略備用電源轉變,天然氣電廠由調峰為主向兼在部分地區發揮電力電量雙重保障作用轉型,核電由提供基荷向兼顧發揮調峰作用轉型,水電由電量供應為主向電量供應與靈活調節并重轉型。
確保靈活調節能力充裕度。“十五五”期間,存量調節能力逐漸耗盡,增量能力與新能源增速不匹配,跨周、跨月/季等長周期平衡需求將成為系統調節的重要組成部分。初步測算,2030年最大周電量調節需求約占同期用電量的20%。此后,新能源季節性出力差異帶來的跨月/季調節需求將進一步擴大,需加快發展大容量、長壽命、高安全、低成本的新型儲能,特別是長周期調節技術。未來隨著光伏大規模接入,系統快速爬坡需求顯著增加,需特別關注春秋季小負荷時期、抽水蓄能投產前的爬坡缺口。應持續推進火電靈活性與深度調峰改造,探索火電配儲模式,以適應源荷波動加劇場景;電源側加強存量挖潛與增量優化,電網側夯實網架與互濟能力,負荷側推動資源參與調節,助力儲能規?;瘧茫唤y籌優化多類型調節資源,避免單一資源飽和,構建供給充裕、結構合理、響應高效的多時間尺度調節體系。
始終堅持電力統一調度。在電力轉型過程中,“源網荷儲”各環節互動增多,新市場主體大量涌現,利益關系錯綜復雜,要始終堅持統一規劃、統一調度、統一管理,充分發揮統一調度對電力系統運行的協調作用,助力清潔能源高效利用,保障電力系統安全穩定運行。今年4月28日發生的西班牙、葡萄牙大停電事故也充分反映出堅持電力系統統一調度的必然性和緊迫性。
統籌優化新能源發展規模、結構和布局,著力提高有效容量率和構網友好性。政策與市場雙輪驅動下,“十五五”期間新能源裝機規模預計年均增長超2億千瓦,逐步成為新增用電量的供應主體并承擔系統安全責任。一是優化發展節奏與結構。分區域、分階段科學設定合理利用率,協同優化裝機規模與結構。針對消納困難時段向春秋季和午間集中的趨勢,因地制宜優化風光比例,推動分布式光伏合理配置儲能,提升發電量和利用率。二是優化空間布局。堅持分布式與集中式并重,優先發展“兩自四化”自治型分布式系統或微電網。穩步推進沙戈荒基地建設,創新海上風電模式,在“三北”地區積極發展光熱發電。在資源富集區布局氫能、算力等產業,促進“西電西用”與“產業西移”。三是提升有效容量與構網友好性。通過合理配比風光容量、科學配置儲能、改造低效電站,建設高有效容量的系統友好型新能源電站。強化預測能力,落實涉網性能要求,推動主動支撐與構網型技術發展,加快光熱等同步發電機類型新能源技術應用,完善分布式接入標準,持續擴大非電利用規模。
主動順應電力系統的功能及形態演變。電力系統功能與形態正深刻演變,源荷定位與電網結構持續調整。電網形態由單向逐級輸電為主,逐步演進為含交直流混聯大電網、直流電網、微電網和可調節負荷的能源互聯網。一是擴大交直流混聯大電網規模。推進大型清潔能源基地外送,提升跨區資源配置能力。發展柔性雙向多落點特高壓網絡,承擔遠距離輸電;強化省內網架區域平衡功能。二是構建多元協同的有源配電網。配電網功能從電能分配轉向與主網多要素雙向互動,協同微電網與多元市場主體實現區域能源平衡。三是發揮自治型小微系統“就地平衡”作用。依托分布式能源系統和虛擬電廠等小微系統,與有源配電網共同支撐多能交互與協調自治。
統籌系統成本規模、結構和布局,有效消化巨額成本。“十三五”以來電力系統總成本年均增長7.0%,“十五五”預計年均增長7.8%,終端度電成本年均約上漲1分/千瓦時,新能源降本難以抵消電力系統總成本上升。一是發揮市場核心作用疏導成本。構建“電能量市場+輔助服務市場+容量補償+綠色市場”框架,分別疏導電能生產、系統調節、容量保障和綠色增量成本,實現高效配置。二是健全“市場+政府+社會”多元成本共擔機制。強化政府與社會配套支撐,保障非市場成本有效疏導,為能源市場高效運作提供制度保障。
積極穩妥推進各類經濟屬性主體全面入市。堅持“兩個毫不動搖”,嚴格準入與運行標準,保障系統安全穩定。推動新能源全面參與市場化交易,完善“報量報價”“報量不報價”等模式,通過差價結算實現政策平穩銜接。引導儲能、虛擬電廠、用戶側資源等新主體入市,明確準入條件、交易規則及安全責任,支持新型儲能作為獨立或聯合主體參與輔助服務與現貨交易。健全市場退出機制,對不符合安全標準或嚴重違規主體實施有序退出,維護公平競爭,形成“多買多賣”市場格局。
完善確保有效容量和靈活調節能力充裕度的科學電價機制。電價機制是電力市場的核心,關乎系統成本控制和經濟社會高質量發展。科學電價能有效標識不同電源在各時段的價值、增強投資預期,引導源網協調發展和合理布局,優化靈活資源配置,激勵用戶參與系統調節。應加快推進基于統一規劃的容量電價機制,結合各級政府規劃與項目核準實際,探索以公開招標方式確定新增電源投資主體、購電方及容量電價,構建中國特色容量市場,保障有效容量充裕,從根本上破解保供難題。存量電源容量電價由政府核定,與其有效容量、出力特性及可調率掛鉤,并隨電力供需動態微調。
實現市場公平有序。以《中華人民共和國能源法》為統領,《中華人民共和國電力法》《中華人民共和國可再生能源法》等為支撐,輔以行政法規與地方立法,構建覆蓋全流程、協調一致性的新型電力系統法治體系;加強在規劃建設、運行管理、市場交易、價格機制和行業監管等環節的立法銜接,提升法律制度的系統性、整體性與協同性,為行業高質量發展與電力安全可靠供應提供堅實法治保障。
(作者系國家電網公司副總工程師兼國網能源研究院有限公司董事、黨委書記)