新能源的“立”與“破”

——《新型電力係統發展藍皮書》解讀之一

2022年，國家能源局組織開展碳達峰碳中和背景下電力係統轉型若幹重大問題研究，其中水電水利規劃設計總院牽頭承擔“清潔能源電源發展路徑及關鍵問題研究”課題，並以研究成果為基礎，配合相關單位共同編寫了《新型電力係統發展藍皮書》（以下簡稱《藍皮書》）。現結合《藍皮書》具體內容和筆者新能源工作經曆，作如下解讀以饗讀者。

為什麼要推動構建新型電力係統

全球應對氣候變化和碳達峰碳中和背景下，以化石能源為主的傳統能源供應體係麵臨巨大挑戰，世界各國均將降碳控碳作為主要施政綱領，歐美國家甚至提出了新的“碳關稅壁壘”，化石能源發電特別是煤電在一些國家開始逐步退出曆史舞台，新的低碳、零碳能源發電品種大規模發展。為保障能源總量平穩供應，按照目前技術和經濟發展趨勢，替代電源將主要以資源豐富、易獲取且成本快速下降的風電、太陽能發電等新能源為主。大力發展新能源已成為全球應對氣候變化、推動能源轉型的一致共識。據國際可再生能源署（IRENA）和能源環境智庫Ember統計，截至2022年底，全球風電、光伏裝機分別達到8.99億千瓦、10.53億千瓦，風光年度發電量貢獻了12%的電力消費總需求，發電量增量貢獻了80%的電力消費新增需求。

2020年9月，在第七十五屆聯合國大會一般性辯論上，習近平主席向世界宣布，中國力爭在2030年前實現碳達峰，2060年前實現碳中和。為實現能源低碳轉型、確保“雙碳”目標如期達成，近年來我國加速推進新能源發展。黨的十八大以來，我國新能源裝機規模保持年均28%的快速增長態勢。截至2022年底，我國新能源裝機規模達到7.58億千瓦，占全國發電總裝機的29.6%，風電、光伏發電累計裝機容量連續多年位居全球首位。2022年，全國新增新能源發電裝機1.23億千瓦，占全國新增發電裝機的65%，連續6年成為我國電力新增裝機的主體。全年新能源發電量達到1.19萬億千瓦時，占全部發電量的13.7%，折合原煤5億噸，是近五年我國煤炭年均進口量的1.7倍，在去年能源供應嚴峻形勢下為能源電力保供發揮了巨大作用。未來，隨著風電、光伏技術經濟性進一步提高，新能源的度電成本將全麵低於傳統電源，發展勢頭持續強勁。

取得顯著成就的同時，也要看到，風電、光伏發電固有資源屬性和並網特性與常規可控電源存在巨大差異，麵臨諸多挑戰。從發電功率看，新能源基本屬於“靠天吃飯”，具有隨機性、波動性和不可控性，難以實現傳統電源“以用定發”的基本功能。從係統支撐看，新能源采用電力電子裝置並網，對傳統交流同步電網電壓、頻率、慣量等支撐作用十分有限。圍繞火電、水電等常規電源建立起來的傳統電力係統已無法適應規模越來越大的新能源，新的電力係統變革與創新迫在眉睫。

2021年3月，習近平總書記在中央財經委員會第九次會議上提出構建以新能源為主體的新型電力係統，為新時代能源電力發展指明了科學方向，也為全球電力可持續發展提供了中國方案。《中共中央國務院關於完整準確全麵貫徹新發展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》和國務院《2030年前碳達峰行動方案》對新型電力係統的功能和作用也提出了明確要求，即“提高電網對高比例可再生能源的消納和調控能力”“推動清潔電力資源大範圍優化配置”。

實現“雙碳”目標是一場廣泛而深刻的變革，不是輕輕鬆鬆就能實現的。建設以新能源為主體的新型電力係統更是一項漫長而艱苦卓絕的工作。道阻且艱、行則將至，偉大事業更需要正確指引。《藍皮書》是以支撐“雙碳”戰略為目標導向的電力係統發展藍圖，兼顧能源保供和綠色轉型，圍繞如何高比例消納新能源這一主線任務，探索傳統電力係統在功能定位、供給結構、係統形態、調控體係等領域的變革方向和發展路徑，進而實現能源的安全高效、清潔低碳、柔性靈活、智慧融合。

新能源在新型電力係統中承擔的任務

“雙碳”目標實現和新能源高速發展離不開新型電力係統建設，而新能源作為新型電力係統的重要組成部分和未來主體電源，必須承擔起支撐新型電力係統的責任和任務。習近平總書記提出，“傳統能源逐步退出必須建立在新能源安全可靠的替代基礎上”。對於新能源的安全可靠替代和“先立後破”，《藍皮書》給出了明確路徑。

一是以更大的技術經濟性和成本優勢牽引發展。當前，風電、光伏發電成本快速下降，資源豐富地區度電成本可達0.2元/千瓦時，資源相對貧乏的中東部地區也可達到0.3~0.4元/千瓦時，相比傳統電源已具備絕對競爭優勢。《藍皮書》提出，要繼續開發高效低成本晶體矽電池技術。未來，新能源必須以更大的價格競爭力，才能推動能源生產、輸送、儲存、使用體係重構，與各類型儲能、調節性電源、氫氨搭配等結合起來，共同支撐能源轉型和綠色發展。

二是充分發揮新能源對能源保供的潛在支撐作用。《藍皮書》提出，推動多領域清潔能源電能替代，充分挖掘用戶側消納新能源潛力。2022年我國電動汽車銷量達689萬輛，每4輛車就有1輛電動汽車，累計保有量達到1310萬輛，一年至少可節約石油進口3300萬噸。同時，通過製/儲冷、熱的方式將空調最大用電負荷從晚高峰挪至發電量最高的午間，利用新能源發電供應空調負荷，降低晚高峰電力“硬缺口”和煤電裝機需求，真正發揮新能源保供潛力和支撐作用。

三是在預測、構網型發電等技術上有所突破，支撐電力係統穩定運行。交流同步電網可靠性高、靈活性強、經濟性優，能夠充分適應新能源隨機波動特點，未來電力係統將仍以交流同步係統為主。而預測、構網型發電等技術的創新突破，是新能源具備可靠電力供應能力、保障接入後安全穩定運行、支撐新能源“先立”的重要技術手段，也是國家近期新能源技術科研創新的重點方向。

四是實施基地化開發、規模化送出新能源發展戰略。“十三五”期間，通過大基地模式推動了新能源集約節約化開發，促使風電、光伏發電建設成本快速下降，並逐步實現平價、低價。進入新時代，要充分利用沙漠、戈壁、荒漠等未利用地，將新能源開發與生態治理結合起來，發展綠色能源的同時助力生態修複。要結合水電、煤電、氣電、抽水蓄能、新型儲能等調節、支撐性資源共同形成多能互補的開發建設形式，支撐大規模開發和長距離輸電。要積極推動海上風電集群化開發利用，逐步向深水遠岸布局，就近保障沿海省份綠色能源供應。

五是推動分布式新能源開發和多領域跨界融合發展。《藍皮書》提出要加快推動中東部和南方地區分散式風電、分布式光伏發電開發。對於土地資源緊張的地區，分布式新能源可與建築物、構築物、交通設施、農業生產等充分結合，不占用地麵。歐洲、美國光伏發電多以屋頂分布式形式為主，我國截至2022年底分布式光伏占光伏總裝機的40%，新增占比更接近60%。中東部地區太陽能資源雖然僅為西北資源豐富地區的60%，但考慮開發成本、消納能力、通道條件、電價承受力後，同樣也具備相當優勢。未來的分布式新能源必將與集中式新能源並重發展。

（作者單位：水電水利規劃設計總院）