近日，由國家能源局主辦，電力規(guī)劃設(shè)計(jì)總院、中國能源傳媒集團(tuán)有限公司承辦的《新型電力系統(tǒng)發(fā)展藍(lán)皮書》(以下簡稱《藍(lán)皮書》)發(fā)布儀式在京舉行。
《藍(lán)皮書》由國家能源局統(tǒng)籌組織11家研究機(jī)構(gòu)共同編制而成，旨在為電力行業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展指明戰(zhàn)略方向，全面助力推進(jìn)能源革命、構(gòu)建新型能源體系、推動能源綠色發(fā)展。
《藍(lán)皮書》指出，以2030年、2045年、2060年為新型電力系統(tǒng)構(gòu)建戰(zhàn)略目標(biāo)的重要時(shí)間節(jié)點(diǎn)，制定新型電力系統(tǒng)“三步走”發(fā)展路徑，即加速轉(zhuǎn)型期(當(dāng)前至2030年)、總體形成期(2030年至2045 年)、鞏固完善期(2045年至2060年)，有計(jì)劃、分步驟推進(jìn)新型電力系統(tǒng)建設(shè)的“進(jìn)度條”。
>> 新型電力系統(tǒng)建設(shè)“三步走”發(fā)展路徑
在總體架構(gòu)與重點(diǎn)任務(wù)方面，《藍(lán)皮書》提出要加強(qiáng)電力供應(yīng)支撐體系、新能源開發(fā)利用體系、儲能規(guī)模化布局應(yīng)用體系、電力系統(tǒng)智慧化運(yùn)行體系等四大體系建設(shè)，強(qiáng)化適應(yīng)新型電力系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、核心技術(shù)與重大裝備、相關(guān)政策與體制機(jī)制創(chuàng)新的三維基礎(chǔ)支撐作用。
>> 新型電力系統(tǒng)圖景展望
>> 新型電力系統(tǒng)四大基本特征
我們節(jié)選了《藍(lán)皮書》中“世界主要發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體能源電力轉(zhuǎn)型鏡鑒”部分如下。
氣候變化給全人類生存和發(fā)展帶來新的挑戰(zhàn)。
2021年以來，世界多個(gè)國家和地區(qū)出現(xiàn)了能源電力短缺的局面，俄烏沖突使得全球能源供需緊張形勢進(jìn)一步演變?yōu)槟茉次C(jī)。世界各國正在重新調(diào)整能源發(fā)展戰(zhàn)略，積極促進(jìn)能源供給來源地的多樣化，提高能源戰(zhàn)略儲備能力，推動能源獨(dú)立安全發(fā)展。
歐盟、美國、日本等發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體率先啟動能源電力轉(zhuǎn)型，各國新能源發(fā)電量近年來呈快速增長趨勢。從2010年至2020年，歐洲地區(qū)新能源發(fā)電量占比由7.7%激增至23.8%，達(dá)9210億千瓦時(shí);美國新能源發(fā)電量占比由4.0%增長至12.4%，達(dá)4977億千瓦時(shí);日本新能源發(fā)電量占比由2.6%增長至12.5%，達(dá)1256億千瓦時(shí)。
各國結(jié)合自身資源稟賦、能源戰(zhàn)略、技術(shù)水平、政策導(dǎo)向，制定了不同的能源電力轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略與過渡路徑。
>> 2020年世界主要經(jīng)濟(jì)體新能源發(fā)電量占比
歐盟注重碳減排，同時(shí)關(guān)注能源安全。
歐洲預(yù)計(jì)2050年實(shí)現(xiàn)碳中和，利用其在綠色技術(shù)產(chǎn)業(yè)積累的領(lǐng)先優(yōu)勢，積極推動可再生能源發(fā)展，從多個(gè)層面實(shí)現(xiàn)可再生能源替代轉(zhuǎn)型。
主要國家可再生能源快速發(fā)展并實(shí)現(xiàn)高比例消納，得益于充裕的發(fā)電容量，靈活的發(fā)電調(diào)節(jié)能力，緊湊的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，完善的市場機(jī)制，以及可再生能源與其他電源、電網(wǎng)統(tǒng)籌協(xié)調(diào)規(guī)劃等多方面因素。
近年來，在全球通脹與俄烏沖突疊加下，為保障能源安全，歐盟部分國家被迫重啟煤電。
美國注重能源獨(dú)立，加速能源技術(shù)商業(yè)化發(fā)展。
美國始終把能源安全放在首位，電源裝機(jī)結(jié)構(gòu)以氣電為主。
美國電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型包括兩方面，一方面是由能源低碳化轉(zhuǎn)型驅(qū)動的電源轉(zhuǎn)型，包括擴(kuò)大新能源發(fā)電規(guī)模、關(guān)停燃煤電廠或附加CCUS裝置等;另一方面是由能源轉(zhuǎn)型和現(xiàn)代社會發(fā)展共同驅(qū)動的電網(wǎng)轉(zhuǎn)型，大力發(fā)展智能電網(wǎng)和微電網(wǎng)。同時(shí)，美國高度重視技術(shù)攻關(guān)，包括氫能技術(shù)、先進(jìn)核電技術(shù)、生物燃料技術(shù)與地?zé)峒夹g(shù)、儲能技術(shù)。
日本注重電力穩(wěn)定供應(yīng)，積極整合可再生能源與氫能。
日本電力系統(tǒng)規(guī)模約為我國浙江與江蘇兩省總和，裝機(jī)結(jié)構(gòu)以氣電、煤電等化石電源為主。
其電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型過程中重點(diǎn)關(guān)注電力穩(wěn)定供應(yīng)，提出將最大限度地開發(fā)海上風(fēng)電、太陽能、地?zé)岬瓤稍偕茉矗七M(jìn)可再生能源制氫技術(shù)的規(guī)模化應(yīng)用，大力發(fā)展零排放技術(shù)，通過儲能、虛擬電廠等手段提升系統(tǒng)靈活性，力求通過能源技術(shù)優(yōu)勢彌補(bǔ)資源稟賦的劣勢。
>>歐盟能源轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略
>>美國能源轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略
>>日本能源轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略
為適應(yīng)新能源在系統(tǒng)中電量占比持續(xù)提升，國際主要發(fā)達(dá)國家立足于其國情和發(fā)展階段制定了能源技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略，通過電力轉(zhuǎn)型適應(yīng)大規(guī)模高比例新能源的并網(wǎng)與消納。
目前各國主要通過分布式發(fā)電和儲能等領(lǐng)域技術(shù)革新，推動源網(wǎng)荷儲多環(huán)節(jié)的深度融合，同時(shí)積極出臺金融、財(cái)政、法規(guī)制度并完善電力市場建設(shè)，助力電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型。各國重點(diǎn)轉(zhuǎn)型措施可為我國新型電力系統(tǒng)構(gòu)建提供重要參考。
一是提升終端電氣化水平。英國擬通過推廣基于熱泵技術(shù)的供熱電氣化、加速電動汽車普及的交通電氣化等一些舉措提升終端用能水平。據(jù)英國商業(yè)、能源和工業(yè)戰(zhàn)略部(BEIS)預(yù)計(jì)，英國終端電氣化水平將由2021年的16%上升至2050年的50%以上。現(xiàn)階段終端電氣化水平相對較高的日本、美國和歐洲一些國家將通過對工業(yè)、交通運(yùn)輸、供暖和制冷等領(lǐng)域進(jìn)行終端電氣化改造，使終端用能電氣化水平進(jìn)一步提升至50%以上。
二是大力發(fā)展分布式新能源。為實(shí)現(xiàn)分布式能源的高效利用，各國積極構(gòu)建分布式能源網(wǎng)絡(luò)，通過屋頂光伏、分散式風(fēng)電、儲能和微網(wǎng)建設(shè)，來滿足終端用戶對冷、熱、電的用能需求。日本分布式發(fā)電以熱電聯(lián)產(chǎn)和光伏發(fā)電為主，據(jù)日本經(jīng)濟(jì)貿(mào)易產(chǎn)業(yè)省(METI)預(yù)計(jì)，2030年分布式能源系統(tǒng)發(fā)電將占總電力供應(yīng)的20%。德國針對分布式新能源并網(wǎng)，制定了一系列技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和并網(wǎng)檢測認(rèn)證制度，鼓勵(lì)通過新能源電源遠(yuǎn)程調(diào)控技術(shù)等手段增強(qiáng)新能源發(fā)電的主動可調(diào)節(jié)性，滿足系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行要求。
三是推進(jìn)多時(shí)間尺度儲能規(guī)模化發(fā)展。在碳中和背景下，各國大力發(fā)展以電池儲能、壓縮空氣儲能等為代表的長時(shí)間儲能技術(shù)，以提高電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力和對新能源的消納能力。美國國家可再生能源實(shí)驗(yàn)室(NREL)預(yù)計(jì)，2050年儲能功率和儲能容量將分別達(dá)到2億千瓦和12億千瓦時(shí)以上，儲能規(guī)模相較目前將增長約10倍。美國能源部已投入大量資金用于支持全釩液流電池、壓縮空氣儲能等技術(shù)研發(fā)。2050年，電網(wǎng)儲能時(shí)長將以4小時(shí)、6小時(shí)、8小時(shí)為主，三類儲能分別約占儲能配置總量的34%、25%和19%。日本積極推動儲能規(guī)模化發(fā)展，預(yù)計(jì)到2030年儲能規(guī)模將比2019年增加10倍，商用和家用蓄電池市場規(guī)模將達(dá)到2400萬千瓦時(shí)，車載蓄電池市場規(guī)模也將擴(kuò)大到1億千瓦時(shí)。英國主要以投入公共資金支持儲能技術(shù)創(chuàng)新，通過發(fā)布“工業(yè)戰(zhàn)略挑戰(zhàn)基金”、開展“法拉第挑戰(zhàn)計(jì)劃”等措施鼓勵(lì)對電池儲能延壽、系統(tǒng)規(guī)模提升、回收利用等方面進(jìn)行深化研究。
四是加快布局氫能產(chǎn)業(yè)，推動電能與氫能互轉(zhuǎn)利用。以日本、美國和歐洲為代表的發(fā)達(dá)國家和地區(qū)十分重視氫能產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新與發(fā)展。美國、德國等制定了與氫能產(chǎn)業(yè)相關(guān)的發(fā)展路線圖，擬投入總計(jì)數(shù)億美元資金用于開展規(guī)模化“制氫、運(yùn)氫、儲氫和氫應(yīng)用”研究，推進(jìn)氫能全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展，預(yù)計(jì)2050年加氫站用氫實(shí)現(xiàn)100%綠電制氫。英國的“綠色工業(yè)革命十點(diǎn)計(jì)劃”提出要推動低碳?xì)淠艿膽?yīng)用，到2023年，在天然氣系統(tǒng)混合氫能比例將達(dá)到20%，部署氫能供熱研究并規(guī)劃建設(shè)氫能社區(qū)、氫能城鎮(zhèn)，2030年低碳?xì)淠苋萘款A(yù)計(jì)達(dá)到500萬千瓦。氫電轉(zhuǎn)換方面，日本、歐盟部分國家已在氫燃料電池方面取得階段性成果，日本計(jì)劃2030年安裝530萬臺配有氫燃料電池的汽車。受限于技術(shù)及成本因素，清潔氫氣在2035年之前不會用于大規(guī)模電力生產(chǎn)，但會在運(yùn)輸和重工業(yè)等其他部門發(fā)揮效益。2035至2040年，以氫能為基礎(chǔ)的電氣化應(yīng)用將大規(guī)模應(yīng)用。據(jù)國際氫能委員會預(yù)計(jì)，2050年氫能將承擔(dān)全球18%的終端用能需求。
五是推動CCUS技術(shù)應(yīng)用。目前，美國及歐洲一些發(fā)達(dá)國家和地區(qū)選擇CCUS技術(shù)作為碳減排手段，主要通過生物能結(jié)合碳捕集與封存技術(shù)(BECCS)和直接空氣碳捕集與封存技術(shù)(DAC)進(jìn)行碳移除。《美國能源法案2020》授權(quán)60多億美元用于CCUS的研究、開發(fā)和示范，以推動其成本降低與技術(shù)進(jìn)步。根據(jù)國際能源署可持續(xù)發(fā)展情景(SDS)所展示，2030年歐洲二氧化碳捕集量將增加到3500萬噸左右，2050年將達(dá)到3.5億噸。預(yù)計(jì)當(dāng)前至2070年間，利用CCUS技術(shù)捕集的二氧化碳中將有42%來自電力部門。歐盟對CCUS項(xiàng)目研究提供了大量的資金支持，地平線歐洲項(xiàng)目部重點(diǎn)扶持CCUS的技術(shù)研發(fā)和創(chuàng)新，現(xiàn)階段主要針對碳捕集、封存、轉(zhuǎn)換以及碳去除類項(xiàng)目，后續(xù)預(yù)計(jì)還將大力支持碳運(yùn)輸和封存基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目。歐盟創(chuàng)新基金組織主要扶持能源密集型行業(yè)的CCUS項(xiàng)目以及可再生能源等能為市場帶來突破性技術(shù)的項(xiàng)目。此外，英國、挪威、荷蘭等國家也通過設(shè)立基金、投資項(xiàng)目等方式支持CCUS技術(shù)研發(fā)和項(xiàng)目建設(shè)。
六是推動大電網(wǎng)的柔性可控互聯(lián)。大電網(wǎng)互聯(lián)是實(shí)現(xiàn)不同國家地區(qū)能源共享、提升電力系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)節(jié)靈活性的重要手段。處于互聯(lián)電網(wǎng)中的國家、地區(qū)可以有效利用相連區(qū)域的資源作為本地新能源的儲備電源。目前，德國與周邊11個(gè)國家直接聯(lián)網(wǎng)，共有63條交流線路，3條直流線路，跨國線路總輸電容量為2960萬千瓦，占德國最大用電負(fù)荷的39%，與鄰國電網(wǎng)間的電力交換已占其總裝機(jī)容量的12%。歐盟提出2030年各成員國跨國輸電能力至少占本國裝機(jī)容量的15%。歐洲輸電系統(tǒng)運(yùn)營商聯(lián)盟(ENTSO-E)對跨國電網(wǎng)互聯(lián)做出詳細(xì)規(guī)劃，利用場景分析深入研究跨地區(qū)系統(tǒng)高比例可再生能源與電動汽車、智能電網(wǎng)和儲能的深度融合。
七是提升能效管理，加強(qiáng)行業(yè)間良好耦合。德國政府發(fā)布中長期能效規(guī)劃《能效管理綠皮書》，考慮將減少能源消耗、避免能源浪費(fèi)納入能源政策和市場規(guī)劃指導(dǎo)進(jìn)程中;推動供熱、制冷、交通等領(lǐng)域與能源領(lǐng)域更好地耦合;加強(qiáng)需求側(cè)管理，在增加可再生能源利用的同時(shí)提高系統(tǒng)靈活性。日本建立獨(dú)特的“能源管理師”制度，能源管理師主要負(fù)責(zé)對應(yīng)企業(yè)和場所的能源規(guī)劃和能效管理工作，推進(jìn)企業(yè)與行業(yè)、政府的溝通，由政府管理部門、政府主導(dǎo)的專業(yè)服務(wù)(研究)機(jī)構(gòu)和各個(gè)大型用能企業(yè)或機(jī)構(gòu)的專業(yè)能源管理師組成的三級節(jié)能監(jiān)管體系，為制定和執(zhí)行節(jié)能政策和政府獲取企業(yè)信息提供了一個(gè)有效的系統(tǒng)。
八是積極推進(jìn)電力市場建設(shè)。美國、日本和歐盟一些國家和地區(qū)為適應(yīng)綠色低碳發(fā)展需求，在市場設(shè)計(jì)層面積極構(gòu)建促進(jìn)能源低碳轉(zhuǎn)型的市場機(jī)制，具體表現(xiàn)在通過豐富市場化交易品種，完善需求側(cè)資源參與市場交易機(jī)制等方面。美國各ISO/RTO在已有制度的基礎(chǔ)上，不斷擴(kuò)大市場范圍，出臺了多項(xiàng)政策鼓勵(lì)儲能等靈活性資源參與電網(wǎng)調(diào)節(jié)。CAISO和MISO兩家電力系統(tǒng)運(yùn)營商推出了靈活爬坡產(chǎn)品以通過價(jià)格手段引導(dǎo)市場調(diào)節(jié)資源響應(yīng)凈負(fù)荷快速變化，提升新能源可調(diào)度性。此外，英國通過政策和市場機(jī)制改革，對電力靈活性市場、儲能，需求側(cè)響應(yīng)等方面的政策與市場規(guī)則進(jìn)行調(diào)整，消除涉及儲能系統(tǒng)并網(wǎng)與市場化的制度障礙。
九是出臺金融、財(cái)政、法規(guī)政策助力低碳產(chǎn)業(yè)發(fā)展。通過提供低息貸款及設(shè)立發(fā)展基金，破解可再生能源制造企業(yè)融資難的問題;通過征收環(huán)境稅和對可再生能源投資采取稅收優(yōu)惠等手段，有序引導(dǎo)綠色低碳發(fā)展;通過制定市場運(yùn)行規(guī)范，開展市場監(jiān)督保障可再生能源發(fā)展穩(wěn)步推進(jìn)。美國在綠電市場方面構(gòu)建了基于可再生能源配額制(RPS)的合規(guī)市場，以規(guī)范承擔(dān)配額義務(wù)主體完成可再生能源配額目標(biāo)。歐盟理事會為支持成員國消費(fèi)者使用可再生能源，將住宅及公益用途分布式可再生能源發(fā)電設(shè)備稅率調(diào)低至0%-5%。(節(jié)選自《新型電力系統(tǒng)發(fā)展藍(lán)皮書》，標(biāo)題為編者所加。)
來源：《中國戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)》雜志
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