近年来，可再生能源尤其是风电、光伏等新能源的高速增长推动电力供需格局不断演化。一方面，能源的新旧交替加大了供给侧的不确定性，给电力稳定供应带来了挑战。另一方面，低碳转型是全球共识，可再生能源作为低碳转型的中坚力量，其未来的增长趋势不会改变，在电力系统中的占比也将不断走高。电力系统如何适应可再生能源，以及可再生能源如何自我优化，是保障能源安全、推进绿色发展的关键问题。在新形势下，经济社会的发展对可再生能源提出了新要求，即既要“促转型”，又要“保安全”。
（来源：微信公众号“中国电力企业管理” 作者：翁爽）
水电水利规划设计总院党委委员、总规划师张益国认为，立足于新的供需形势、进一步夯实电力供应保障能力，需要坚持全国统筹，结合各地区资源禀赋条件和需求特点，持续优化能源供需配置格局。一方面充分发挥煤电兜底保供、灵活调节作用,确保电力系统安全运行；另一方面，要增强新能源在电力保供中的贡献，始终坚持底线思维，加强全国可再生能源发电能力预测工作，全力保障能源安全，有效提升全国能源供应能力裕度。
新能源保供面临发电技术、
系统弹性与极端气象等挑战
2023年是“十四五”承上启下的一年，是二十大之后的开局之年，也是疫情之后社会生活全面回归的一年。基于当前经济发展新形势、能源供需新格局，我国能源电力发展仍面临诸多挑战。
当前，我国能源电力供应不平衡不充分，局部地区、局部时段电力供应紧张问题依然突出；将新能源转化为稳定电力供应的技术体系尚未形成，新能源发电还无法实现大规模的安全可靠替代，电力安全可靠供应还面临严峻挑战；新能源快速发展对系统调节能力提升提出了巨大需求，但抽水蓄能与新型储能等调节电源发展还需时间积累，系统调节能力快速提升任务艰巨。
“从长期来看，我国电力需求仍维持稳步增长趋势，但受国际局势复杂多变、能源价格高企，我国资源和负荷分布错配，国内煤炭、天然气供应紧张，极端天气下可再生能源出力存在较大不确定性等因素影响，部分地区部分时段电力供应紧张问题凸显。”张益国说。
从能源供给侧来看，新能源装机与发电量占比快速提升，从能源需求侧来看，与可再生能源发展水平相适应的新型工业体系刚刚起步，电力消费中灵活负荷比重小，第三产业和居民用电占比不断提升，用电负荷的峰谷差不断拉大，需求侧响应能力有限。
“发用两侧出力时空错配现象日益严重，亟需大规模调节性电源的支撑。目前，调节性电源建设面临诸多约束。新型储能作为新技术新业态，仍处于技术创新不断演进的过程中，技术安全性和经济性等方面有待突破，制约其应用规模快速扩大。抽水蓄能技术成熟，但建设周期较长，当前在建项目有限，预计在‘十五五’期间才能实现装机大规模增长。”张益国说。
此外，随着全球气温不断上升，极端气象事件频率和严重程度持续增加，给我国能源安全供应造成不小挑战。近如2022年夏季西南严重干旱导致的电力供应紧张、2021年南方罕见大规模雨雪导致多省份停电，远如2008年南方冰冻灾害导致大规模输电线路结冰倒塌产生电力供应紧张，对国家正常生产生活秩序带来了严重破坏。
极端天气“常态化”出现是一个关系到新型能源体系建设的关键问题。在碳达峰碳中和战略和能源结构转型背景下，水风光等清洁可再生能源在能源体系中的比重将快速提升，气象灾害对电力系统的冲击也将越来越大。如何借力气象预测技术，加强能源电力系统在极端异常天气下的抗冲击能力至关重要。对此，张益国提出三方面建议，一是充分利用气象预测结果开展电力供应能力预测，提前做好能源生产调度组织；二是基于灾害天气预测开展电力系统预警保障体系建设，提升系统应对极端气象的水平；三是加强长期气候变化预测研究，构建适应未来气候特点特别是灾害环境的坚强电力系统。“有研究表明，未来全球极端气象事件的频率和严重程度可能会继续增加，气象灾害可能会更加复杂多变，对环境和生态的影响也将越来越大。为了能源电力系统长久的稳定可靠，需要加强对长期气候变化预测的研究，从更大时间尺度上判断异常气象发生水平和特点，并研究未来气候变化带来的环境调整，在此基础上统筹考虑我国能源电力系统的构建方式和优化调整，从而更好应对未来气候变化导致的异常灾害所带来的挑战。”张益国说。
着眼于当前电力保供的需要，张益国建议，一方面，立足以煤为主的能源禀赋，发挥煤炭兜底保障作用，完善煤炭、油气及电力输送通道等重大能源基础设施建设；另一方面，考虑到水电、抽水蓄能建设工期相对较长，燃气电站工期短、调峰能力强，为满足近期电力保供等系统需求，可适时、适当建设部分燃气电站；同时，要做好电力应急保供方案，多措并举拓展应急备用电源来源，加强区域间电网互济互保，完善市场机制、提升负荷侧需求响应能力等，以确保“用时有备”。
以系统思维
解决高比例新能源保供问题
在“双碳”目标的推动下，新能源发展提速，将从增量替代逐渐走向存量替代，逐步成为主体能源，但现有技术条件下单靠新能源无法实现电力的安全保供，需要系统看待高比例新能源保供问题。
张益国表示，增强新能源在电力保供中的贡献，既要提高新能源自身技术能力，也要靠机制等增强协同互济。
“提高新能源自身技术能力，一要通过技术创新持续改善新能源发电涉网性能，提升风电、光伏发电主动支撑能力和适应电力系统扰动的能力，减缓其对系统安全运行的不利影响；二要提高风能、太阳能资源预报准确度，以及风电、光伏发电功率预测精度，使新能源出力尽早被准确预知，便于调动各类灵活性资源共同维持系统安全稳定运行。”张益国说，“加强协同互济，一方面要发挥风电、光伏自身在空间、时间方面的互补性平滑出力，例如冬季从蒙古、西伯利亚一带来的西北季风依次吹过内蒙古、山西、河北，三省份风电依次大发，三省份同时无风的概率也大幅降低，因此扩大电力调度平衡区域可以大幅平滑区域内新能源出力，促进新能源消纳；另一方面，要调动火电、水电、新型储能以及可调节负荷等调节积极性，使新能源与调节资源在供电力与供电量中实现合作，共同实现保供应和降排放的绿色低碳转型目标。”
协同互济、统筹谋划的发展模式同样适用于破解高比例水电地区在极端气候下保供不力的难题。“在高比例水电地区，要推动水风光综合开发，发挥水电调节作用，增强可再生能源电力总体供应能力。加快调节性能好的水库电站开发和大型水电基地建设，推进流域龙头水库如金沙江岗托、大渡河双江口的工作进度，增强流域整体调节能力；加强流域综合监测与联合优化调度，提升流域水电整体效益发挥和电力电量供应。对新能源富集区域的部分水电站进行扩机以及建设抽水蓄能电站，推动流域水风光蓄一体化基地建设，发挥水电容量支撑和灵活调节作用，带动更大规模风光互补开发。”张益国说。
目前全球范围内新能源仍处于大规模逐步“立”起来的阶段，传统能源尚不到“破”的时候，张益国认为，在能源新旧交替的过渡期，新能源与传统能源耦合发展是共保能源安全、共促能源转型的前提。传统能源要持续发挥兜底保供、灵活调节的作用，新能源的开发也可推动传统能源实现进一步升级。
张益国建议，首先，在发电侧，新能源的大规模开发要以周边安全稳定的传统能源供应设施为支撑。比如，目前我国“沙戈荒”风光电大基地及配套“三交九直”输电通道规划中，还要考虑配置一定的调节保底火电项目，为新能源提供调节能力。其次，在用电侧，新能源发电及其配套设施发展可与传统能源设施融合互补，强化新能源的就地就近利用。比如，海上风电可为海上油气田就近供电，通过“光伏+”行动实现太阳能与终端各类供能设施融合发展等。第三，通过新能源的开发，传统能源既有设施资源可进行综合利用。比如，利用退役煤电既有配电设施接入新能源及其储能设施，或利用风电、光伏开发对采煤沉陷区进行综合治理等，提升传统能源的生态环境友好度。
可再生能源促进区域转型发展
我国可再生能源已成为电力新增装机、新增发电量的主体，2022年，我国可再生能源新增装机1.52亿千瓦，占全国新增发电装机的76.2%；风电、光伏发电新增装机突破1.2亿千瓦，达到1.25亿千瓦，连续三年突破1亿千瓦，再创历史新高。全国可再生能源发电量2.7万亿千瓦时，占全国发电量的31.3%。“可再生能源是能源转型的主力军。能源电力消费回升，要实现20%的非化石能源占比目标，必须持续加大可再生能源供给。市场化发展阶段，大基地是低碳能源供应的基本保障。”张益国说。
张益国表示，要坚持先立后破，把促进新能源和清洁能源发展放在更加突出的位置，大力推动大型风电光伏基地项目开工建设，进一步加快完善新能源供给消纳体系，依托沙漠、戈壁、荒漠以及采煤沉陷区，推进新能源基地化开发，探索建立新能源基地有效供给和有效替代新模式，有效提升新能源可靠支撑能力和消纳水平。
可再生能源在西部的基地化发展将支撑并促进区域发展转型。西部地区背靠内陆、地广人稀、自然条件恶劣，风光资源丰富，适合发展“一大两高三低”（占地面积大；高能耗、高危；交通成本低敏感性、低水耗、低用工）类资源和资金密集型产业。新形势下，东数西算、绿氢、高载能工业等布局将向清洁能源资源丰富的西部地区倾斜和转移，西部地区丰富的可再生能源资源和大型新能源基地的建设将促进产业和经济转型。张益国表示，产业转移是优化生产力空间布局、形成合理产业分工体系的有效途径，是推进产业结构调整、加快经济发展方式转变的必然要求。立足于风光资源禀赋和土地要素资源优势，高耗能产业的承接发展为中西部地区的新能源就地消纳打开广阔空间，同时还能进一步释放新能源降本增效的空间。“比如新能源设备制造产业落地中西部地区，推动新能源设备就地研发创新、就地制造、就地利用，减少新能源项目开发的设备运输成本。此外，与跨省区输送的新能源电力相比，就地消纳的新能源输配成本相对较低，在电价方面更具优势。”张益国解释道。
对于东部沿海地区，随着高耗能产业为主向技术密集型和知识密集型产业为主转变，东部沿海地区也迎来电力结构清洁化转型的机遇。如推动煤电机组灵活性改造，促进煤电定位由电力供应主体向调节支撑电源转变；因地制宜发展屋顶光伏等分布式能源，大力发展数字化、智能化技术，助力“源网荷储”智慧融合发展。
“新的经济发展格局、新的电力供需形势，以及新型电力系统建设，都更强烈地呼唤新的体制机制。当前我国适应能源绿色低碳发展的体制机制建设，特别是适应绿色低碳发展的市场体系尚未完善，如可再生能源在全国范围内参与电力直接交易仍面临政策障碍，能源辅助服务、绿色电力证书、碳排放权交易等市场机制尚不健全。当前全国统一电力市场体系启动建设，具有中国特色的电力中长期、辅助服务市场机制和规则体系正在全面建立，在此基础上，需要进一步深化上网电价改革，持续优化输配电价改革，逐步健全分时电价、阶梯电价机制，加快放开配售电业务，形成多元化市场主体参与的新格局。”张益国说。
本文刊载于《中国电力企业管理》2023年02期，作者系本刊记者
