為了落實“雙碳”目標、構建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，我國新能源將進一步發(fā)展，消納壓力也將持續(xù)增長。為確保新能源的高效消納利用并發(fā)揮主體電源的電力支撐作用，有必要總結“十三五”以來的系統(tǒng)調節(jié)能力建設經驗，研判未來系統(tǒng)調節(jié)能力建設需求，積極采取有效的應對措施，統(tǒng)籌推進系統(tǒng)調節(jié)能力建設。
（來源：微信公眾號“能源研究俱樂部”ID：nyqbyj 作者：王 爽）
一
當前系統(tǒng)調節(jié)能力逐步提升，但仍存在諸多薄弱環(huán)節(jié)
系統(tǒng)調節(jié)能力的需求是伴隨著新能源的發(fā)展而不斷擴大的。在標桿電價和國家財政補貼政策的驅動下，新能源自“十二五”以來進入了規(guī)?；焖侔l(fā)展階段，部分地區(qū)出現(xiàn)了較為嚴重的棄風棄光問題，主要集中在“三北”地區(qū)尤其是冬季供暖期，系統(tǒng)調節(jié)能力不足問題逐步顯現(xiàn)，并引起社會的廣泛關注。
從源網荷三端具體來看，我國“富煤貧油少氣”的能源稟賦決定了我國以燃煤發(fā)電為主的電源結構，電力系統(tǒng)靈活性較低，然而由于相關配套機制的缺失，我國各類靈活性調節(jié)電源建設、改造進展緩慢，難以適應伴隨新能源發(fā)展日益增長的調節(jié)能力需求；部分區(qū)域清潔能源消納受網架影響明顯，跨省區(qū)通道送電能力未達到設計要求，與此同時，我國現(xiàn)行電力市場交易主要以送受端政府間“網對網”框架協(xié)議為基礎，送受雙方消納責任不明確，地區(qū)間和不同市場主體間利益難以有效平衡，跨省區(qū)清潔能源消納普遍面臨著受端市場對外來電價格和曲線要求高的問題；此外，長期運行的電力峰谷電價制度已難以適應電力系統(tǒng)綠色低碳發(fā)展的需求，亟需建立電力現(xiàn)貨市場等相關機制，進一步提升需求側靈活性。
為應對新能源消納問題，“十三五”電力發(fā)展規(guī)劃提出“加強調峰能力建設，提升系統(tǒng)靈活性”，高度重視電力系統(tǒng)調節(jié)能力建設，從負荷側、電源側、電網側多措并舉，充分挖掘現(xiàn)有系統(tǒng)調峰能力，加大調峰電源規(guī)劃建設力度，著力增強系統(tǒng)靈活性、適應性，破解新能源消納難題。規(guī)劃還提出加快抽水蓄能電站建設和全面推動煤電機組靈活性改造、優(yōu)化電力調度運行、大力提高電力需求側響應能力等具體舉措。“十三五”期間，在各方的共同努力下，特別是電網企業(yè)持續(xù)深挖大電網的靈活調節(jié)潛力的支持下，全國新能源消納形勢持續(xù)向好，新能源利用率持續(xù)提升。
需要注意的是，系統(tǒng)調節(jié)能力依然存在諸多薄弱環(huán)節(jié)，總體仍處于滯后狀態(tài)。一方面，電源側靈活性調節(jié)電源建設及改造力度仍顯不足，“十三五”期間，火電靈活性改造、抽水蓄能建設分別僅完成了規(guī)劃目標的40%和50%；另一方面，新能源跨省區(qū)輸送比例仍然偏低，由于配套電源建設滯后或受電網安全穩(wěn)定運行的限制，部分跨省跨區(qū)通道的新能源電量占比低于30%，跨省區(qū)消納能力還有待提升。總體來看，支撐新能源持續(xù)高效消納利用的基礎仍不牢固，系統(tǒng)調節(jié)能力建設仍需重點關注。
二
未來系統(tǒng)調節(jié)能力需求逐步攀升，且呈現(xiàn)不同時空尺度特性
“十四五”是碳達峰的關鍵期和窗口期，對新能源更高速度、更大規(guī)模的發(fā)展提出了外在需求。同時，“十四五”也是新能源發(fā)展由補貼驅動轉為市場驅動的轉折期，新能源自身的度電成本持續(xù)下降，為更大規(guī)模發(fā)展提供了內在動力。預計“十四五”期間新能源裝機將保持年均1億千瓦以上的高速增長，消納壓力大幅增加。
進入“十四五”時期，系統(tǒng)消納能力不足問題已在局部地區(qū)開始顯現(xiàn)。受上年度新能源集中新增并網規(guī)模大、能耗雙控或其他因素導致地區(qū)負荷增速下滑、新能源資源條件較好等單一或多重因素影響，局部地區(qū)出現(xiàn)棄風棄光短時增長現(xiàn)象，以青海及內蒙古最為突出?？梢?，棄風棄光發(fā)生反復的風險依然存在。經過研究測算，為確保年均新增1億千瓦以上的新能源維持在合理的利用水平，在抽水蓄能、調峰氣電按預期投運的基礎上，還需要新增火電靈活性改造1.2億千瓦以上，并依托存量特高壓通道、火電點對網通道以及新建西電東送通道，新增跨省區(qū)輸送新能源1.3億千瓦左右，同時建設3000萬～5000萬千瓦（≥2小時）的新型儲能?？紤]當前火電靈活性改造缺乏有力的市場激勵機制，新型儲能的建設成本仍然較高，新能源跨省區(qū)外送涉及到送受端網源協(xié)調和建設工期等問題，上述措施存在落實不到位的風險。從五年發(fā)展來看，系統(tǒng)調節(jié)能力需求高，新能源消納的壓力整體較大。
展望未來，為構建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，在水電、核電等非化石能源發(fā)展?jié)摿τ邢薜男蝿菹?，大力推進風電、光伏發(fā)電等新能源發(fā)展是能源電力行業(yè)實現(xiàn)碳中和的必然選擇。在新能源大規(guī)模發(fā)展的同時，水電、抽水蓄能電站等靈活性調節(jié)電源受資源、站址及生態(tài)環(huán)保等因素限制，發(fā)展規(guī)模有限；而大部分煤電也將因為碳排放及化石能源利用等問題逐步退出歷史舞臺，系統(tǒng)內靈活性調節(jié)電源比例降至極低，新能源消納利用形勢將更加嚴峻，系統(tǒng)調節(jié)能力需求巨大，對新型儲能的建設需求更為迫切。儲能通過對電能的時空轉移實現(xiàn)調節(jié)作用。當前，以鋰離子電池為代表的電化學儲能技術初步具備了規(guī)?；瘧玫臈l件，但其更適用于短時的能量轉移。新能源成為主體電源之后，高比例新能源的季節(jié)性出力特性將更加突出，在新能源低出力的季節(jié)，系統(tǒng)供需平衡將難以維系；而在新能源高出力的季節(jié)，則可能出現(xiàn)棄風棄光問題。近日，東北地區(qū)因煤電降出力少開機，同時新能源低出力導致的拉閘限電，實際就是未來新型電力系統(tǒng)下煤電逐步退出舞臺的一個可能場景。從未來發(fā)展趨勢來看，系統(tǒng)調節(jié)能力的建設將更多的依賴于可以滿足不同時空尺度的新型儲能技術。
三
關于系統(tǒng)調節(jié)能力建設的幾點建議
一是關于系統(tǒng)調節(jié)能力提升路徑。“十四五”期間將以電力消納為抓手，推動新能源與電力系統(tǒng)的融合發(fā)展，加快電源側靈活調節(jié)、需求側響應、電網聯(lián)合調節(jié)和余缺互濟等能力建設，結合我國資源稟賦和當前技術經濟發(fā)展情況，以降低全系統(tǒng)成本為目標，多措并舉有序提升電力系統(tǒng)調節(jié)能力。
二是關于“十四五”期間系統(tǒng)調節(jié)能力建設。源側，持續(xù)推進現(xiàn)階段最具經濟性的火電靈活性改造；以已開工的抽水蓄能電站、新能源+電化學儲能電站為主新增一批靈活調節(jié)電源。網側，進一步打破省間壁壘，提升電網的清潔電力靈活優(yōu)化配置能力，進一步提升跨省區(qū)通道的輸電能力和新能源電量占比，力爭將存量輸電通道平均可再生能源電量輸送比例提升至40%左右；規(guī)劃新建輸電通道實現(xiàn)可再生能源電量占比百分百達到50%以上；同時探索適應高比例可再生能源電力系統(tǒng)的調度運行體系。荷側，積極發(fā)揮用戶側需求側響應能力，考慮通過技術改造提升大工業(yè)高載能負荷靈活性，發(fā)展電供暖、電制氫等靈活負荷，因地制宜發(fā)展大數(shù)據(jù)中心靈活負荷，引導電動汽車有序充放電等方面開展需求側響應。統(tǒng)籌提升源、網、荷側協(xié)調能力，開展新型電力系統(tǒng)試點示范，試點建設一批高可靠性、高靈活性的新能源綠色電站；積極推動源網荷儲一體化就地開發(fā)利用模式與示范工程；按照“風光儲”“風光水儲”一體化開發(fā)利用模式，探索建設百分之百可再生能源的新型“西電東送”輸電通道。
三是關于新型電力系統(tǒng)下的系統(tǒng)調節(jié)能力建設。儲能是新能源成為主體電源后系統(tǒng)調節(jié)能力構建的必然選擇。電化學儲能、物理儲能等新型儲能具備建設周期短、布局靈活、技術路線多元等優(yōu)勢，加快發(fā)展新型儲能勢在必行。當前，以鋰離子為代表的電化學儲能已經初步具備了規(guī)?；茝V應用的條件，應盡快完善相關政策機制和安全管理條例等，解決規(guī)劃、建設以及運行中的實際問題。大部分煤電退出，新能源成為主體電源后，應抓緊布局壓縮空氣、氫儲能等更適合長時間尺度的新型儲能，來解決可再生能源出力與負荷需求的季節(jié)性電量不平衡問題。
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