能-碳-數視角下的新型電力系統與新型能源體系關系

　　近日召開的中央全面深化改革委員會第二次會議強調，要立足我國生態文明建設已進入以降碳為重點戰略方向的關鍵時期，完善能源消耗總量和強度調控，逐步轉向碳排放總量和強度雙控制度;要深化電力體制改革，加快構建清潔低碳、安全充裕、經濟高效、供需協同、靈活智能的新型電力系統，更好推動能源生產和消費革命，保障國家能源安全。面向“雙碳”目標的新型能源體系與新型電力系統，融入綠色低碳的核心動因與數字化轉型的關鍵途徑，形成能-碳-數協同發展模式。科學把握新型能源體系與新型電力系統在能量、碳排、數字化方面的內在關系，對于推動能源革命、落實“雙碳”戰略、融入數字中國具有重要意義。

　　■■能量視角——新型電力系統是

　　新型能源體系優化配置資源的樞紐平臺

　　電力是可再生能源最為便捷高效的利用方式。為有效應對全球氣候變化、實現能源可持續發展，可再生能源將逐步成為未來主要的一次能源。風、光等可再生能源能量密度低、資源分散，具有波動性和間歇性，轉化為高品位的電能是其最為便捷高效的利用方式。電力在未來清潔低碳能源體系中的占比將大幅提升。

　　電力是最重要的能源消費方式。經濟平穩向好疊加人民生活水平持續提升，為電力需求增長提供強勁動力。同時，隨著電氣化進程加快，工業、建筑、交通三大領域終端用能電氣化水平將大幅提升。此外，電制氫技術及產業發展，可進一步新增用電潛力，推動電力需求持續穩步增長。

　　電力是多能互補能源系統的核心。熱、電等多種能源的互補運行，將為能源系統提供更多的靈活性和更高的利用效率。電網統籌電、熱、冷、氣、氫等用能需求，發揮風能、太陽能、水能、煤炭、天然氣等資源組合優勢，提高能源綜合利用效率，是多能互補能源系統的核心。

　　電力是引領能源資源優化配置的樞紐。我國東中部和南方地區用電需求約占70%，是耗能中心區域，但70%的水力資源集中在四川、云南、西藏等西南地區，80%以上的陸上風能和太陽能資源分布在西部北部地區，經濟和能源存在逆向分布。電力通過安全可靠的特高壓輸變電線路連接西南水電基地、西部北部新能源基地和東中南部負荷中心，推動送受端協調發展，提升能源資源優化配置能力，發揮核心樞紐作用，預計到2025年，西電東送能力將達到3.6億千瓦以上。

　　■■碳視角——新型電力系統是

　　新型能源體系節能減排、低碳發展的關鍵抓手

　　電力低碳化支撐非化石能源發展。新型電力系統具備高效消納和調控非化石能源的能力，構建新型電力系統有利于加快能源生產環節的清潔代替，推動風能、太陽能、生物質能、海洋能、地熱能等開發，推動水電綠色發展，促進核電安全有序發展，推動生物質能合理利用，加快推進抽水蓄能和新型儲能規模化應用，統籌推進氫能“制儲輸用”全鏈條發展，實現能源供給清潔化。

　　電力低碳化支撐能源消費清潔化。在電力低碳化帶動下，新能源可靠支撐能力提升，逐步替代傳統化石能源;煤電逐步向保障性、調節性電源轉變，現役煤電機組節能升級和靈活性改造加快，推動煤炭消費減量步伐加速。在終端能源消費領域，通過電能的清潔和成本優勢推動電氣化率提升，替代散燒煤、燃油的能源消費方式;在無法電氣化的領域，利用電解制取的綠氫和生物質燃料實現重載交通、部分航空航運和化工行業的零碳排放。

　　電力低碳化帶動綠色低碳技術發展。電力系統低碳化發展帶動新能源、化石能源高效利用、碳捕集與封存等低碳技術的創新突破和規模化應用。在能源生產環節，因能源供應安全、系統靈活調節需求等因素保留下來的化石能源，可通過碳捕集與封存技術來除碳;在能源消費環節，因生產工藝、原材料要求、動力需求等因素而無法開展電能、氫能替代的領域，可利用碳捕捉來實現零碳排放。

　　電力低碳化帶動節能增效服務發展。隨著電力市場和綠電、綠證等市場機制的逐步完善，市場化電價形成機制也將逐步建立并完善，終端用戶對用能品種、用能時段、能源效率、綠色屬性等更為敏感，節能增效服務需求將增加，帶動節能環保、清潔生產、清潔能源、生態環境、基礎設施綠色升級等產業發展壯大，促進節能診斷、節能改造設計、能源托管、負荷聚合等新業態、新模式發展，推動提升新基建能效水平。

　　■■數字化視角——新型電力系統是

　　新型能源體系數字化轉型的重要引擎

　　電力數字化支撐多能協同互補。多能協同的前提是充分掌握不同能源品類的運行狀態和調節特性，利用電力系統中的微型傳感器和物聯網絡，可實現多種能源設備的實時運行數據采集，實現涵蓋電、熱、冷、氣等多種能源綜合建模分析、在線狀態估計和能流分析，充分發揮不同能源品種的特點并實現優勢互補，提升能源綜合利用效率。

　　電力數字化支撐實現能源產供儲銷互動。在生產環節，集中式與分布式并舉是當前能源發展的基本原則，數字化后的電力系統將在風光水火互濟中發揮重要作用。在消費環節，運用數字技術提升對各類用能資源的時空調節能力尤為關鍵。在運輸環節，需要數字技術提升感知、監測和控制能力。對于系統整體，產供協調、產銷互動等多種交互方式需要通過數字化和市場化的有機結合加以解決。

　　電力數字化支撐實現多網融合互聯。各類能源網絡、交通網(車聯網)、工業互聯網等的融合需要以數據為紐帶。微型傳感、智能終端可為新型能源體系提供靈活、便捷、準確、高效的邊緣感知和控制能力，形成覆蓋多網融合互聯的神經末梢。電力物聯網為新型能源體系超大規模信息接入和采集提供信息匯聚平臺，為多網融合互聯提供基礎。

　　電力數字化支撐用能需求智控。未來傳統能源比重逐步下降，而儲能只能作為短時間尺度調節手段，系統的調節能力將難以滿足負荷側的剛性需求，必然對需求側的靈活調節提出要求，包括在各種時間尺度的調節。利用先進的數字互聯技術，搭建平臺聚合儲能系統、可控負荷、電動汽車、分布式新能源等不同類型的柔性資源參與系統調節，可實現經濟用能、綠色用能、柔性用電。

　　電力數字化支撐能源碳排放統計核算。依托電力行業與能源活動、經濟生產消費之間的關聯性，構建電-能-碳分析模型，發揮電力大數據實時性強、準確度高、分辨率高和采集范圍廣等優勢，可實現碳排放精準分析與動態監測，支撐能源領域全尺度范圍的碳排放統計核算。

　　(作者雷成 梁宇 聶金峰 劉平 韓明宇均供職于南方電網能源發展研究院有限責任公司)