中国电力报:源网荷储协调发展新一代电力系统将逐步建成——访《中国能源电力发展展望》主笔人张宁

发布时间:2018-01-22

源网荷储协调发展新一代电力系统将逐步建成——访《中国能源电力发展展望》主笔人张宁

《中国电力报-国家能源报道》2018年1月22日


  近日,国网能源研究院首次发布《中国能源电力发展展望》,以新时代能源革命的战略思想为引领,立足于能源中长期发展方向、发展方式、发展动力、战略步骤深刻调整的新格局,研判了中国能源和电力到2050年的转型发展趋势。

  《中国电力报》记者专访了国网能源研究院研究员张宁,请他结合主笔《中国能源电力发展展望》的过程阐述对我国电力系统转型发展的看法。

  源网荷储协调发展是必然趋势

  中国电力报:此次电力发展展望采用了什么新思路、新方法?

  张宁:本次电力展望研究工作引入了源网荷储协调发展的理念。传统的电力规划多聚焦于电源与电网,且时常存在源网不协调的问题。新一代电力系统中,源网荷储将呈现协调发展态势,因此需要将需求侧资源与储能纳入规划考虑范围,并实现源网荷储各类资源的统筹规划。

  我们基于多年研究基础,自主开发了多区域电力系统源网荷储协调规划模型和生产模拟模型。前者能够对规划期内我国各区域各类电源、跨区输电通道、需求响应、能效电厂、储能等资源的发展规模进行整体最优统筹规划,得到我国电力系统优化发展路径;后者基于前者形成的规划方案,对目标年典型周内各区域各类电源出力、跨区输电功率以及需求响应和储能出力的最优调度运行方案进行同步求解,以检验规划结果合理性,并对未来系统运行状态进行刻画。前者的模型程序包含7000余个公式和40000余个变量,后者的程序包含30000余个公式和180000余个变量,都属于超大规模超高维度的复杂优化模型。

  各类电源将呈现“风光领跑、多元协调”发展特征

  中国电力报:未来各类电源发展将呈现何种趋势?

  张宁:未来电源发展将呈现“风光领跑、多元协调”的特征。陆上风电、光伏发电将是发展速度最快的电源,2030年、2050年两者总装机容量占比有望超过30%、50%。气电受成本因素制约,增长空间有限,预计2030年、2050年的装机容量将分别达到1.8亿千瓦左右、3.7亿千瓦左右。核电发展受到站址与建设速度等因素影响,预计2030年、2050年的装机容量将分别达到1.2亿千瓦左右、2.2亿千瓦左右。水电可开发潜力已相对有限,预计2030年、2050年装机容量将分别达到4.6亿千瓦左右、5.4亿千瓦左右。煤电将逐步转变为具有深度调节能力的容量支撑电源,2030年、2050年装机容量预计将达12亿千瓦左右、7亿千瓦左右。除风电、光伏发电外各类电源虽然装机容量增长有限,但都将在电力系统中发挥重要作用,在风电、光伏发电大规模发展的情况下保障电力系统的电力电量平衡与调峰灵活性,各类电源呈现协调发展态势。

  全国互联电网将在新一代电力系统中发挥更加重要的作用

  中国电力报:如何看待能源转型趋势下的电网发展?

  张宁:以特高压骨干网架为特征的全国互联电网将在新一代电力系统中发挥更加重要的作用。一方面,我国能源资源与负荷需求逆向分布的国情决定了我国发展特高压网架推进全国资源优化配置的客观需求。未来清洁能源将占据主导地位,我国西部、北部地区的水电、风电、太阳能发电的资源条件都明显优于中东部地区。另一方面,新一代电力系统需接纳更多波动性电源,对系统灵活性提出更高要求,跨区互联电网通过采用更加灵活优化的运行方式,在全国范围内实现电力供应与负荷需求之间的动态平衡,将有力促进高比例新能源消纳利用。电力系统整体规划结果表明,2030年、2050年我国跨区输电通道容量应分别达到3亿千瓦左右、5亿千瓦左右。

  在主干网架不断强化的同时,依托于分布式清洁能源发电或综合能源优化利用的微电网及分布式能源系统亦具备一定发展潜力。随着关键技术的发展突破与相关政策的逐步放开,我国微电网将迎来发展机遇期,并逐渐成为未来电力系统的有机组成部分。相对而言,大电网适于电源和用户大规模接入,能够有效解决资源与需求分布不平衡问题,大范围优化配置能源资源;微电网基于清洁能源的分散开发利用,适合在局部优化配置能源,通常需要以大电网作为支撑和备用。

  需求响应与储能将成为电力系统中重要的灵活性资源

  中国电力报:需求响应和储能都是电力系统发展中的新兴元素,您认为二者的发展前景如何?

  张宁:需求响应作为一种灵活高效的资源,对高比例新能源电力系统的优化运行至关重要。其规模将保持持续增长,在我们的常规转型情景与电气化加速情景下,2050年分别达到2.1亿千瓦、3.7亿千瓦。电动汽车、电采暖、空调等柔性负荷将是需求响应的重要来源。中东部负荷中心与西部、北部新能源基地都应注重挖掘需求响应资源潜力。当前对需求响应的认识多局限于削峰填谷、缓解峰荷时段电力供需紧张形势,未来其价值将更多体现在促进新能源消纳与系统优化运行。

  储能同样是未来电力系统不可或缺的组成部分,将作为新一代电力系统中重要的灵活性资源,为系统电力平衡、调峰调频、新能源消纳等作出重要贡献。随着储能成本逐步下降,我国储能装机容量将持续增长,特别是在2030年之后储能将进入快速发展期,2050年将达3亿千瓦以上。

  在未来电力系统中,通过储能进行跨时间调节优化将与电网跨空间调节优化一起,支撑高比例波动性新能源的消纳利用。

  电力系统将实现成本与排放“双降”

  中国电力报:未来电力系统成本与排放的变化趋势如何?

  张宁:未来我国电力系统总成本将呈现先升后降的发展趋势。当前至2030年,电力需求保持较快增长,且新能源发电等新技术仍处于发展期,电力系统总成本持续上升。2030~2050年,电力需求增长逐渐趋于饱和,新能源发电等技术日益成熟,系统成本进入下降期,此阶段能源发展的低碳性目标与经济性目标逐渐重合。相比于电力系统总成本,度电平均成本的达峰时间更早,预计2050年度电成本约为当前水平的一半左右。

  电力行业碳排放在2025年前后出现峰值,峰值水平约为42亿吨。2050年排放量降至14亿吨,占全国碳排放的比重降至30%以下。单位电量碳排放强度方面,常规转型情景与电气化加速情景下2030年分别降至400克/千瓦时左右、363克/千瓦时左右,2050年分别降至114克/千瓦时左右、96克/千瓦时左右,低于当前水平的1/5。

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