01 新型電力系統(tǒng)是適應(yīng)高占比新能源的系統(tǒng)

3月15日，中共中央總書(shū)記、國(guó)家主席、中央軍委主席、中央財(cái)經(jīng)委員會(huì)主任習(xí)近平主持召開(kāi)中央財(cái)經(jīng)委員會(huì)第九次會(huì)議，研究促進(jìn)平臺(tái)經(jīng)濟(jì)健康發(fā)展問(wèn)題和實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和的基本思路和主要舉措。

會(huì)議指出，要構(gòu)建清潔低碳安全高效的能源體系，控制化石能源總量，著力提高利用效能，實(shí)施可再生能源替代行動(dòng)，深化電力體制改革，構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)。新能源在未來(lái)電力系統(tǒng)中的主體地位，首次得以明確。

這是一個(gè)至關(guān)重要的定義。此前能源電力行業(yè)包括國(guó)家能源局的提法是，構(gòu)建適應(yīng)高比例可再生能源發(fā)展的新型電力系統(tǒng)，也就是新一代電力系統(tǒng)。此次會(huì)議則進(jìn)一步定調(diào)，稱為構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)。

構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，意味著風(fēng)電和光伏將是未來(lái)電力系統(tǒng)的主體，煤電降成輔助性能源。

去年12月12日，習(xí)近平在氣候雄心峰會(huì)上表示，到2030年，中國(guó)風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電總裝機(jī)容量將達(dá)到12億千瓦以上。而業(yè)內(nèi)則普遍預(yù)測(cè)，12億千瓦只是下限。主要智囊機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，到2030年風(fēng)電和光伏裝機(jī)可能在16-18億千瓦左右。

但是如此之高的新能源裝機(jī)，對(duì)于電力系統(tǒng)構(gòu)成了史無(wú)前例的巨大挑戰(zhàn)，因此需要構(gòu)建新型電力系統(tǒng)。

02 傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的特點(diǎn)

我們知道，電力系統(tǒng)是一個(gè)超大規(guī)模的非線性時(shí)變能量平衡系統(tǒng)，電能以光速傳播，發(fā)電、輸電、用電瞬時(shí)完成，而且要時(shí)刻保持平衡。

而傳統(tǒng)電力系統(tǒng)采取的生產(chǎn)組織模式是“源隨荷動(dòng)”，簡(jiǎn)單說(shuō)叫發(fā)電跟著用電走。在發(fā)電側(cè)，常規(guī)發(fā)電機(jī)組，比如火電，可以進(jìn)行精準(zhǔn)的控制；在用電側(cè)，千家萬(wàn)戶的用電無(wú)法自由控制。傳統(tǒng)電力系統(tǒng)，是根據(jù)日常經(jīng)驗(yàn)的積累、大數(shù)據(jù)的分析、天氣預(yù)報(bào)和節(jié)假日及不同季節(jié)負(fù)荷特性，對(duì)第二天用電趨勢(shì)做出一個(gè)比較準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)，這個(gè)預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率一般高于95%。用一個(gè)精準(zhǔn)可控的發(fā)電系統(tǒng)，去匹配一個(gè)基本可測(cè)的用電系統(tǒng)，并在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中滾動(dòng)調(diào)節(jié)，可以實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行。

03 高占比新能源所面臨的挑戰(zhàn)

新能源大規(guī)模接入后改變了這一切。應(yīng)該說(shuō)從根本上改變了“源隨荷動(dòng)”的運(yùn)行模式。在新能源高占比電力系統(tǒng)中，因?yàn)榧惺降娘L(fēng)電、光伏大規(guī)模接入，發(fā)電側(cè)的新能源隨機(jī)性、波動(dòng)性影響巨大，“天熱無(wú)風(fēng)”、“云來(lái)無(wú)光”，發(fā)電出力無(wú)法按需控制。同時(shí)在用電側(cè)，尤其是大量分布式新能源接入以后，用電負(fù)荷預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性也大幅下降。這意味著，無(wú)論是發(fā)電側(cè)還是用戶側(cè)都完全不可控，所以傳統(tǒng)的技術(shù)手段和生產(chǎn)模式，已經(jīng)無(wú)法適應(yīng)高占比新能源電網(wǎng)的運(yùn)行需求。

同時(shí)，新能源本質(zhì)上是電力電子設(shè)備，不具備傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)的機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，本身抗擾動(dòng)性能就差，而整個(gè)系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量下降后，全系統(tǒng)抗故障沖擊的能力也大大降低。

國(guó)家電網(wǎng)調(diào)度部門給過(guò)一個(gè)形象的比喻——過(guò)去電網(wǎng)像一艘航空母艦，現(xiàn)在改成了一個(gè)小噸位的貨輪加上無(wú)數(shù)艘小帆船來(lái)運(yùn)行，大海里邊一個(gè)大浪過(guò)來(lái)，首先小帆船就翻了，小噸位貨輪也會(huì)產(chǎn)生大幅搖擺，對(duì)電網(wǎng)安全造成巨大的影響。

因此，需要對(duì)傳統(tǒng)電力系統(tǒng)進(jìn)行革命，構(gòu)建新型電力系統(tǒng)。

04 儲(chǔ)能的使命

電力即產(chǎn)即用的特性，任何時(shí)候生產(chǎn)量和需求量都需要嚴(yán)格匹配。像光伏如果白天發(fā)的電如果太多，不能及時(shí)存儲(chǔ)下來(lái)并網(wǎng)就只能白白浪費(fèi)，這也是“棄光”嚴(yán)重的原因之一。而要解決“棄光”的問(wèn)題，很重要的一個(gè)手段就是儲(chǔ)能。僅從2019年上半年看，棄風(fēng)較為嚴(yán)重地區(qū)：新疆、甘肅和內(nèi)蒙古，棄風(fēng)率分別為17.0%、10.1%和8.2%。而目風(fēng)電、光伏的發(fā)電量占比還處于個(gè)位數(shù)階段，預(yù)計(jì)2030年將提升至25%，到那時(shí)候，這個(gè)矛盾會(huì)更加凸顯。


簡(jiǎn)單理解，儲(chǔ)能的重要性就相當(dāng)于吃飯為什么需要碗——如果把電力比做“工業(yè)糧食”，光伏、風(fēng)電是“生產(chǎn)機(jī)”（幫忙生產(chǎn)更多糧食），特高壓電網(wǎng)是“大運(yùn)河”（幫忙輸送了更多糧食），儲(chǔ)能就相當(dāng)于“大糧倉(cāng)”（幫忙存儲(chǔ)更多糧食）。

而在各種儲(chǔ)能方式中，鋰電池儲(chǔ)能無(wú)疑是最方便的，但缺點(diǎn)到也很明顯：貴。每度電儲(chǔ)能成本高達(dá)0.6~0.8元，這個(gè)價(jià)格比電價(jià)還高了一倍。這就直接導(dǎo)致多發(fā)出來(lái)的電與其存起來(lái)，還不如棄掉劃算。但如果能夠大幅降低儲(chǔ)能成本，“棄風(fēng)棄光”就可以得到解決。

怎么降低鋰電池的成本？一個(gè)叫萊特定律的公式可以幫助解決這個(gè)問(wèn)題。

1936年，西奧多-萊特在研究生產(chǎn)成本時(shí)，發(fā)現(xiàn)飛機(jī)生產(chǎn)數(shù)量每累計(jì)增加一倍，制造商就會(huì)實(shí)現(xiàn)成本按百分比持續(xù)下降，比如生產(chǎn)第2000架飛機(jī)的成本比生產(chǎn)第1000架飛機(jī)的成本低15%，生產(chǎn)第4000架飛機(jī)的成本，比生產(chǎn)第2000架飛機(jī)的成本低15%。

鋰電池也符合這個(gè)定律：電池產(chǎn)量每次翻倍，其成本會(huì)下降28%。隨著電動(dòng)車爆發(fā)帶來(lái)的推動(dòng)，儲(chǔ)能成本正持續(xù)下降，新能源電站+鋰電池儲(chǔ)能成本會(huì)不斷降低，根據(jù)GTM數(shù)據(jù)，2012年到2017年電化學(xué)儲(chǔ)能電站成本大幅下降78%。而且未來(lái)到2030年，儲(chǔ)能成本會(huì)下降到1000元/kWh，我國(guó)大部分地區(qū)風(fēng)儲(chǔ)光儲(chǔ)結(jié)合就能實(shí)現(xiàn)平價(jià)。

儲(chǔ)能解環(huán)新型電力系統(tǒng)對(duì)發(fā)輸配用的即時(shí)性，并形成在新能源高占比的電力系統(tǒng)的“生產(chǎn)-傳輸-儲(chǔ)存-利用”的閉環(huán)，逐步實(shí)現(xiàn)自我造血，不斷正向加強(qiáng)。

在國(guó)家電網(wǎng)公司發(fā)布“碳達(dá)峰、碳中和”行動(dòng)方案中，明確加強(qiáng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力建設(shè)，大力推進(jìn)抽水蓄能電站和調(diào)峰氣電建設(shè)，推廣應(yīng)用大規(guī)模儲(chǔ)能裝置，提高系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力。未來(lái)5年，國(guó)家電網(wǎng)將年均投入超過(guò)700億美元，推動(dòng)電網(wǎng)升級(jí)，促進(jìn)能源清潔低碳轉(zhuǎn)型，助力實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)。

國(guó)網(wǎng)能源研究院預(yù)計(jì)，中國(guó)新型儲(chǔ)能（所謂新型儲(chǔ)能，即為抽水蓄能之外的各類儲(chǔ)能總稱）在2030年之后會(huì)迎來(lái)快速增長(zhǎng)，2060年裝機(jī)規(guī)模將達(dá)4.2億千瓦（420GW）左右。而截至2019年，我國(guó)中國(guó)的新型儲(chǔ)能累積裝機(jī)規(guī)模為2.1GW。這意味著，2060年中國(guó)新型儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模將飆升近200倍。

構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，是實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和最主要舉措之一，儲(chǔ)能必將肩負(fù)重任。未來(lái)，新型電力系統(tǒng)的規(guī)劃建設(shè)需要建立多層次，集中式與分布式并舉，調(diào)頻調(diào)峰與削峰填谷高滲透的儲(chǔ)能系統(tǒng)。