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近日，零碳能源與綠色工業(yè)創(chuàng)新論壇在河北滄州舉行。一帶一路國家政府代表、新能源產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)、知名專家學者齊聚一堂，圍繞新能源產(chǎn)業(yè)新機遇、新技術(shù)、新業(yè)態(tài)、新挑戰(zhàn)等多領(lǐng)域展開深入交流與探討，共謀零碳經(jīng)濟建設(shè)和全球能源轉(zhuǎn)型新路徑。

中國工程院院士、中國電機工程學會理事長、國際電工委員會（IEC）第36屆主席舒印彪出席并做題為《新型電力系統(tǒng)挑戰(zhàn)及對策》的主旨演講。

他指出，新型電力系統(tǒng)的目標就是要打造一個深度低碳或者零碳的電力系統(tǒng)，路徑是能源生產(chǎn)側(cè)逐步由新能源替代化石能源發(fā)電，能源消費側(cè)逐步提高電氣化率，具體可以分為三個階段。

到2030年，新能源裝機達到25億-30億千瓦，新增用電需求的80%由清潔能源來滿足，清潔能源發(fā)電量占比超過50%，煤電發(fā)電量占比降至40%。

到2050年，新增電力需求在這個時期全部由清潔能源滿足。清潔能源的發(fā)電量占比要超過80%，煤電發(fā)電量占比要降至20%左右。

到2060年，煤電與脫碳技術(shù)結(jié)合，保持一定規(guī)模，新能源裝機至少是60億千瓦以上，形成與之相適應的規(guī)模化的儲能體系，建成零碳電力系統(tǒng)。他表示，構(gòu)建新型電力系統(tǒng)過程中還面臨著三大技術(shù)經(jīng)濟性挑戰(zhàn)。

一是電力電量平衡挑戰(zhàn)。現(xiàn)有的系統(tǒng)調(diào)節(jié)方法、機制和調(diào)峰能力都無法適應新能源大規(guī)模發(fā)展帶來的電力系統(tǒng)的實時平衡問題；現(xiàn)有的新能源+日調(diào)節(jié)儲能的方案還無法解決長周期的電力電量的平衡問題。

二是安全穩(wěn)定挑戰(zhàn)。構(gòu)建新型電力系統(tǒng)源網(wǎng)荷側(cè)都將出現(xiàn)大量的電力電子裝備，主導系統(tǒng)運行特性的物理基礎(chǔ)發(fā)生根本性的變化，由此帶來系統(tǒng)的頻率穩(wěn)定、電壓穩(wěn)定和供給穩(wěn)定的問題突出。

三是經(jīng)濟性挑戰(zhàn)。技術(shù)的成熟度及商業(yè)化應用將決定轉(zhuǎn)型成本，需要科學選擇新型電力系統(tǒng)的發(fā)展路徑，確保電力供應的可獲得、可持續(xù)、可支付。

他提出七點建議來解決構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的挑戰(zhàn)：一是大力發(fā)展清潔能源技術(shù)；二是煤電要發(fā)展靈活清潔高效利用技術(shù)；三是加強智能電網(wǎng)建設(shè)；四是科學規(guī)劃建設(shè)儲能體系；五是大力推進再電氣化；六是加快構(gòu)建全國統(tǒng)一電力市場。

以下是演講全文（略有修改）：

氣候變化已經(jīng)成為不爭的事實，中國高度重視氣候變化議題，國家主席習近平提出了“2030年前實現(xiàn)碳達峰，力爭在2060年前實現(xiàn)碳中和”的目標，這對全球應對氣候變化、提高國家自主貢獻度是一個巨大的貢獻。同時習近平主席也指出，應對氣候變化不僅關(guān)系到中華民族的發(fā)展和人類命運共同體，這對全球來講，中國應對氣候變化已經(jīng)交出了很好的答卷，向世界展現(xiàn)了中國的決心和成果。

中國電力系統(tǒng)低碳轉(zhuǎn)型取得顯著成效

一是清潔能源的供應體系加速構(gòu)建。電源結(jié)構(gòu)在持續(xù)優(yōu)化，到2023年底，中國的發(fā)電裝機已達到29億千瓦，超過七國集團（G7）的總和，清潔能源的發(fā)電裝機占比已經(jīng)達到了58.2%，2023年新增清潔能源發(fā)電量占全社會用電量一半以上，建成全球最大的新能源供應體系，中國新能源裝機連續(xù)多年在全球位列第一，投資規(guī)模占全球三分之一以上。2023年新能源裝機3億千瓦，新增占總裝機比例超過80%。新能源發(fā)電量占總發(fā)電量超過16%，利用率超過97%，截止到今年9月底，中國新能源發(fā)電裝機規(guī)模已經(jīng)達到了12.5億千瓦，占總發(fā)電裝機的比重超過40%。

二是電網(wǎng)資源優(yōu)化配置等能力顯著增強。中國形成了大電網(wǎng)互聯(lián)的格局，建成以特高壓為骨干網(wǎng)架，各級電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的全國聯(lián)網(wǎng)格局，投運特高壓直流輸電20項工程，建成蒙西、西蒙、山西等特高壓交流外送通道，年輸送電量超過6000億千瓦時，70%以上都是清潔能源，中國的電網(wǎng)保持了長期安全穩(wěn)定運行的世界紀錄，電力系統(tǒng)抵御重大自然災害和事故風險能力顯著增強，安全運行水平保持世界領(lǐng)先。進入新世紀以來，中國沒有發(fā)生大面積停電事故，創(chuàng)造了特大規(guī)模電網(wǎng)安全運行的世界記錄。電力市場化改革深入推進，統(tǒng)一市場兩級運作的電力市場架構(gòu)基本建立，交易量逐漸上升，發(fā)電側(cè)、受電側(cè)都形成了多元競爭的市場格局。2023年全國市場化的交易電量達到5.7萬億千瓦時，達到全社會用電量的61%。中國電價長期保持了較低水平，平均銷售電價比美國低10%。

三是節(jié)能減排成效顯著，綜合能效提升。在過去的10年，中國單位GDP能耗累計下降27%，碳排放強度下降34%，單位發(fā)電量碳排放減少22%，電氣化率快速提升。截止到2023年底，全社會終端用能的電氣化率達到28%，2014年以來電氣化水平提升了約7個百分點。煤電實現(xiàn)了清潔高效利用，95%以上的煤電機組都實現(xiàn)了超低排放，全國單位火電的發(fā)電量、煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放量比2014年下降9成，污染物排放與燃氣輪機發(fā)電達到同一水平。2023年火電供電標準煤耗302克千瓦時，2014年以來累計下降了每千瓦時近20克。

四是綠色低碳創(chuàng)新成果豐碩。風光產(chǎn)業(yè)研發(fā)制造能力世界領(lǐng)先，中國風電光伏產(chǎn)業(yè)占全球主導地位，陸風海風最大并網(wǎng)單機容量達到了7兆瓦和18兆瓦。多晶硅、硅片、組件產(chǎn)量分別占全球產(chǎn)量的76%、96%和76%，近十年分別陸風、光伏發(fā)電成本分別下降了60%和82%。水電、核電技術(shù)不斷突破，投產(chǎn)全球最大單機容量百萬千瓦水電機組，全球首座具有第四代安全特征的高溫氣冷堆核電站。電動汽車等新型產(chǎn)業(yè)領(lǐng)跑全球，連續(xù)九年世界第一，截至今年6月，保有量1800萬輛，建成世界規(guī)模最大的充換電服務網(wǎng)絡(luò)和智慧車聯(lián)網(wǎng)平臺，充電樁的保有量已經(jīng)超過800萬個。

構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的三個階段

新型電力系統(tǒng)的目標就是要打造一個深度低碳或者零碳的電力系統(tǒng)，路徑是能源生產(chǎn)側(cè)逐步由新能源替代化石能源發(fā)電，能源消費側(cè)逐步提高電氣化率。具體看，我們大致實現(xiàn)這個目標分成三個階段。

第一個階段是碳達峰階段。從目前到2030年，在這個階段電力需求側(cè)我們是這樣考慮，十四五負荷增長超預期，超過原來我們預測的4.5%的增長率，以及十五五保持合理增長，預計到2030年全社會的用電量達到13萬億千瓦時，未來六年年均電量要增長5000億千瓦時。在電力的供給側(cè)，新能源裝機達到25億-30億千瓦，煤電在這個期間還要進一步增容，但是我們提出來要控量，從電量提供主體向靈活調(diào)節(jié)和輔助服務的轉(zhuǎn)變，新增用電需求的80%由清潔能源來滿足，清潔能源發(fā)電量占比超過50%，煤電發(fā)電量占比降至40%。就是在達峰的時候，我們的發(fā)電結(jié)構(gòu)，在這個期間最大的特征就是清潔能源的發(fā)電量要超過50%，煤電發(fā)電量要降低到40%。

第二階段是快速降碳階段。從2031年-2050年，綜合考慮調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、技術(shù)進步與能效提升等因素，還有一些新的負荷增長的因素，比如AI大數(shù)據(jù)、全社會的數(shù)字化，這些用能的增長是很快的。綜合考慮一增一減的因素，全社會用電量增速將放緩，但是由于總量的基數(shù)大，即使我們按照1%到2%的年均增長速度來估算的話，2050年全社會的用電量也將達到16萬億到19萬億千瓦時，也就是說到2050年的用電需求比現(xiàn)在還要翻番。新增電力需求在這個時期全部由清潔能源滿足。清潔能源的發(fā)電量占比要超過80%，煤電發(fā)電量占比要降至20%左右。這個時期都是新增能源來滿足電量的需求，同時還要替代我們已有的煤電大部分電量，現(xiàn)在煤電電量還在5萬億以上，至少要替換到3萬億以上。在這個時期新能源也將大規(guī)模發(fā)展。新增電力需求將進一步增加，隨著碳排放雙控制度的深入推進，我國經(jīng)濟發(fā)展將擺脫對化石能源的依賴。所以這個時期一個最顯著的特征，GDP的增長不能夠再推高碳排放的增加，就是要實現(xiàn)經(jīng)濟發(fā)展與碳的脫鉤，這是經(jīng)濟增長方式的一個轉(zhuǎn)折性的轉(zhuǎn)變。

第三個階段是碳中和階段。就是2051年-2060年，這個電力需求趨于飽和，煤電承擔著兜底保供和應急的作用，保持一定的裝機規(guī)模，產(chǎn)生的碳排放采用生態(tài)碳匯和CCUS技術(shù)來予以移除。這時候的煤電大概保留多少，要和碳匯、氟碳技術(shù)、CCUS技術(shù)相掛鉤。新能源裝機到碳中和的時候至少是60億千瓦以上，形成與之相適應的規(guī)模化的儲能體系，建成零碳電力系統(tǒng)。建立零碳系統(tǒng)的三個階段各有特點。

構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的三大挑戰(zhàn)

構(gòu)建新型電力系統(tǒng)過程中將面臨三大技術(shù)經(jīng)濟挑戰(zhàn)。

一是電力電量平衡問題。新能源出力由于受天氣影響顯著，不僅在日內(nèi)具有顯著的隨機性和波動性，而且隨著季節(jié)變化也呈現(xiàn)不同的間歇性，改變了傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的平衡機制。目前我們對氣候氣象和新能源出力的特性耦合機理還沒有完全認識或者認識不到位，這是一個科學問題。現(xiàn)有的系統(tǒng)調(diào)節(jié)方法、機制和調(diào)峰能力都無法適應新能源大規(guī)模發(fā)展帶來的電力系統(tǒng)的實時平衡問題。同時我們還認識到中國在全國范圍內(nèi)都存在著新能源區(qū)域性連續(xù)多日低出力的自然特性。中國江淮地區(qū)30年平均梅雨季長度達26天，最長達到52天，在新能源達到較高比例的時候，現(xiàn)有的新能源+日調(diào)節(jié)儲能的方案還無法解決長周期的電力電量的平衡問題。

二是電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定問題。構(gòu)建新型電力系統(tǒng)源網(wǎng)合側(cè)都將出現(xiàn)大量的電力電子裝備，主導系統(tǒng)運行特性的物理基礎(chǔ)發(fā)生根本性的變化，由此帶來系統(tǒng)的頻率穩(wěn)定、電壓穩(wěn)定和供給穩(wěn)定的問題突出。比如在頻率穩(wěn)定方面，傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的頻率支撐主要來自于同步電機的旋轉(zhuǎn)備用和調(diào)節(jié)能力，新能源慣量小，運行最大功率追蹤模式的時候也不具備調(diào)頻的能力，頻率支撐能力大幅下降。在電壓穩(wěn)定方面，常規(guī)電源本質(zhì)上是電壓源，對電壓支撐能力強，新能源機組動態(tài)支撐能力比常規(guī)電源要弱很多，而且新能源發(fā)電逐級升壓接入到電網(wǎng)，與主網(wǎng)的電氣距離也大大增加，電壓的支撐能力顯著下降。另外大電網(wǎng)的機電過程是毫秒級到秒級，而電力電子控制和開關(guān)的過程是微秒級，兩者相互影響，導致并網(wǎng)設(shè)備的控制更加復雜，寬頻震蕩問題突出。

三是經(jīng)濟性問題。構(gòu)建新型電力系統(tǒng)是資源技術(shù)經(jīng)濟耦合的一個復雜的系統(tǒng)性工程，構(gòu)建成本很大程度上取決于各種技術(shù)的經(jīng)濟比較比較和相互競爭，這其中科技是主導力量，是核心。根據(jù)國際能源署的評估，2050年全球?qū)崿F(xiàn)近零排放的技術(shù)中還有50%尚未成熟，因此技術(shù)的成熟度及商業(yè)化應用將決定轉(zhuǎn)型成本，需要科學選擇新型電力系統(tǒng)的發(fā)展路徑，確保電力供應的可獲得、可持續(xù)、可支付。同時我們要看到政策和市場將發(fā)揮重要作用，對轉(zhuǎn)型的經(jīng)濟性也將產(chǎn)生重要影響。新能源發(fā)電的邊際成本降低的同時，電力輔助服務與容量成本將大幅上升，傳統(tǒng)與化石能源為主的市場設(shè)計理論已經(jīng)不再適應高比例新能源的電力系統(tǒng)，電力市場的理論基礎(chǔ)和交易規(guī)則也將重構(gòu)。

構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的重點方向與技術(shù)

碳達峰碳中和是一場廣泛而深刻的經(jīng)濟社會系統(tǒng)性變革。在過去100多年建立在化石能源基礎(chǔ)上的能源體系、產(chǎn)業(yè)體系、技術(shù)體系將發(fā)生深刻變化，從資源依賴型向技術(shù)主導型轉(zhuǎn)變，其中的科學問題、技術(shù)問題和產(chǎn)業(yè)問題都是未來需要我們認真解決的方向。

一是要大力發(fā)展清潔能源技術(shù)。首先是新能源技術(shù)，重點要開發(fā)西北部基地、東部海上風電與中東部分布式能源開發(fā)并舉，推進高效太陽能海上風電等關(guān)鍵技術(shù)和裝備研究的攻關(guān)。水電要加快西南大基地建設(shè)，優(yōu)先建設(shè)具有多年調(diào)節(jié)的龍頭水庫，積極推進大型水電站的優(yōu)化升級。核電在電力供應方面可以起到基礎(chǔ)保障和關(guān)鍵支撐作用，是完全有效替代煤電的重要發(fā)電技術(shù)。要優(yōu)先在東部發(fā)展核電，研發(fā)第三代壓水堆技術(shù)，推進高溫氣冷堆技術(shù)應用，實現(xiàn)核能在發(fā)電、供熱、制氫等領(lǐng)域綜合利用。我們國家新能源發(fā)展技術(shù)的格局，一是在西北部大型能源基地，一個是在西南形成水風光互補的清潔能源發(fā)展帶，在東部沿海地區(qū)發(fā)展海上風電，這是比較經(jīng)濟的開發(fā)，在近海可以開發(fā)5億千瓦，在中東部大力發(fā)展分布式光伏，這就是我們說的集中于分布式并舉，北部、西南和海上風電共同協(xié)同發(fā)展的這么一個新能源發(fā)展格局。

二是煤電要發(fā)展靈活清潔高效利用技術(shù)。煤電是電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的“壓艙石”，大力推動煤電清潔高效利用，提升煤電的靈活性，加強煤電超低負荷穩(wěn)燃、超寬負荷控制等技術(shù)研究，提升機組快速變負荷的能力，實現(xiàn)煤電的快速爬坡。推進煤電摻燒技術(shù)改造，加強煤電摻燒生物質(zhì)、氯胺、固廢等技術(shù)攻關(guān)，因地制宜推進煤電機組耦合生物質(zhì)發(fā)電機組的改造。加快CCUS技術(shù)研發(fā)應用，發(fā)展低能耗低成本碳捕集技術(shù)，突破陸地和海洋碳封存的關(guān)鍵技術(shù)。

三是加強智能電網(wǎng)建設(shè)。電網(wǎng)是連接電源與負荷的樞紐，是電力系統(tǒng)資源優(yōu)化配置的平臺，世界各國都普遍把發(fā)展大電網(wǎng)作為能源轉(zhuǎn)型的重要舉措。在電網(wǎng)的送端，要研究沙戈荒能源基地化開發(fā)、布局連片化、出力同質(zhì)化、通道集群化帶來的安全特性的變化，探索新能源孤島柔直送出、送端直流組網(wǎng)、特高壓直流GIL技術(shù)，防范連鎖故障引發(fā)的大停電事故風險。在電網(wǎng)的受端，要研究大容量直流集中落點、電源空心化帶來的電網(wǎng)安全風險，優(yōu)化直流落點與接入方案，加強和拓展1000千伏區(qū)域主網(wǎng)架，提升區(qū)域內(nèi)資源優(yōu)化配置能力。采用特高壓柔性直流輸電技術(shù)，減少多回路直流同時換向失敗帶來的電網(wǎng)安全風險。

隨著分布式新能源大規(guī)模接入，配電網(wǎng)形態(tài)要向新型配電網(wǎng)來轉(zhuǎn)變。配電網(wǎng)也將從傳統(tǒng)的單向“無源”網(wǎng)絡(luò)向雙向“有源”系統(tǒng)轉(zhuǎn)變，實現(xiàn)互動化、綠色化、柔性化、數(shù)智化。構(gòu)建新型配電網(wǎng)需要創(chuàng)新發(fā)展思路，在規(guī)劃方面要分層分區(qū)平衡優(yōu)化資源配置，既規(guī)范分布式電源的有序接入，又統(tǒng)籌主配微協(xié)同發(fā)展。在電網(wǎng)的運行方面強化平衡單元的柔性互聯(lián)和集群自洽，推動分布式資源動態(tài)聚合與協(xié)同優(yōu)化，實現(xiàn)配電網(wǎng)對大電網(wǎng)的主動支撐。加強新型配電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)的創(chuàng)新，重點加快智慧互動、綠色節(jié)能、柔性主網(wǎng)、動態(tài)支撐等技術(shù)的研發(fā)。

四是科學規(guī)劃建設(shè)儲能體系。不同類型儲能都各有特色，需要大家取長補短，要構(gòu)建一個總量充裕、結(jié)構(gòu)合理、成本最優(yōu)的儲能體系。包括抽水蓄能、電化學儲能，電化學儲能響應速度快、建設(shè)周期短，也沒有地域限制，可在新能源場站、電網(wǎng)關(guān)鍵節(jié)點和用戶側(cè)廣泛實現(xiàn)應用，重力和壓縮空氣等物理儲能容量大、效率高，適合大規(guī)模開發(fā)，要擴大商業(yè)化試驗示范。上述這些儲能類型還沒有辦法解決連續(xù)多日無風無光新能源處理低情況下的電力電量的平衡問題，保障電力供應。這些目前各方都正在探索面向周平衡、月平衡的長時儲能技術(shù)，包括煤電+CCUS、氫儲能、熱儲能等多種技術(shù)路線，已解決好長周期的電力電量平衡問題。

五要大力推進再電氣化。大力發(fā)展能源消費側(cè)電能替代關(guān)鍵技術(shù)，重點提升工業(yè)、建筑、交通等領(lǐng)域的電氣化水平。目前中國的工業(yè)、建筑、交通等領(lǐng)域占能源碳排放約45%，中國亟需實施“以電代煤”、“以電代油”、“以電代氣”，實現(xiàn)對化石能源的深度替代。工業(yè)領(lǐng)域要大力發(fā)展電爐短流程煉鋼、氫還原冶金、礦山機械、電氣化等，在冶金、鑄造、建材等重點行業(yè)推廣電鍋爐、電窯爐、電加熱、綠氫、煅燒、水泥熟料等技術(shù)。建筑領(lǐng)域要推廣超低能耗、近零能耗建筑，發(fā)展近零碳建筑，積極推進建筑用能電氣化和建筑光伏一體化等技術(shù)。

六要加快構(gòu)建全國統(tǒng)一電力市場。發(fā)揮全國統(tǒng)一市場優(yōu)化資源配置的基礎(chǔ)性作用，是構(gòu)建新型電氣系統(tǒng)的重要保障。要完善電力市場規(guī)則，健全多層次統(tǒng)一電力市場，打破省間壁壘，加快現(xiàn)貨市場建設(shè)，實現(xiàn)現(xiàn)貨市場與中長期市場的有機銜接，推動新能源全面參與市場競爭。健全價格激勵機制，完善輔助服務容量補償機制，加強電動汽車可中斷復合等需求側(cè)響應的市場機制建設(shè)，引導用戶主動參與系統(tǒng)互動調(diào)節(jié)，促進電碳市場協(xié)同，擴大全國碳市場覆蓋行業(yè)范圍，有序?qū)崿F(xiàn)碳市場與電力交易、綠證制度的深度融合和有效銜接。

七是加強碳足跡管理體系建設(shè)。碳足跡管理體系建設(shè)是引導清潔能源投資，促進全社會增加清潔電力生產(chǎn)和消費，進一步實現(xiàn)電力清潔化的關(guān)鍵。建立產(chǎn)品碳足跡數(shù)據(jù)庫，提升碳排放數(shù)據(jù)實時監(jiān)測計量質(zhì)量，開展精細化建模和核算認證，搭建數(shù)據(jù)服務平臺。建立分時分區(qū)電碳因子數(shù)據(jù)庫，加強電力系統(tǒng)碳排放核算標準體系建設(shè)，完善碳排放核算核查碳減排量化評估、降碳減污控制監(jiān)測等標準，加快形成電力產(chǎn)品全生命周期碳足跡的標準。建立與國際接軌的碳排放標準認證體系，積極對接國際綠色貿(mào)易規(guī)則規(guī)制，健全碳排放標準認證體系。與貿(mào)易伙伴建立認證機構(gòu)和資質(zhì)互認的機制。

實現(xiàn)雙碳目標是一項系統(tǒng)工程，需要全社會、全球的共同努力。加強科技創(chuàng)新，共同推進構(gòu)建新型電力系統(tǒng)，為支撐雙碳目標的實現(xiàn)做出更大的貢獻。

注：本文根據(jù)演講速記整理，未經(jīng)本人審核。