01 新型電力系統(tǒng)是適應高占比新能源的系統(tǒng)

3月15日，中共中央總書記、國家主席、中央軍委主席、中央財經委員會主任習近平主持召開中央財經委員會第九次會議，研究促進平臺經濟健康發(fā)展問題和實現(xiàn)碳達峰、碳中和的基本思路和主要舉措。

會議指出，要構建清潔低碳安全高效的能源體系，控制化石能源總量，著力提高利用效能，實施可再生能源替代行動，深化電力體制改革，構建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)。新能源在未來電力系統(tǒng)中的主體地位，首次得以明確。

這是一個至關重要的定義。此前能源電力行業(yè)包括國家能源局的提法是，構建適應高比例可再生能源發(fā)展的新型電力系統(tǒng)，也就是新一代電力系統(tǒng)。此次會議則進一步定調，稱為構建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)。

構建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，意味著風電和光伏將是未來電力系統(tǒng)的主體，煤電降成輔助性能源。

去年12月12日，習近平在氣候雄心峰會上表示，到2030年，中國風電、太陽能發(fā)電總裝機容量將達到12億千瓦以上。而業(yè)內則普遍預測，12億千瓦只是下限。主要智囊機構預測，到2030年風電和光伏裝機可能在16-18億千瓦左右。

但是如此之高的新能源裝機，對于電力系統(tǒng)構成了史無前例的巨大挑戰(zhàn)，因此需要構建新型電力系統(tǒng)。

02 傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的特點

我們知道，電力系統(tǒng)是一個超大規(guī)模的非線性時變能量平衡系統(tǒng)，電能以光速傳播，發(fā)電、輸電、用電瞬時完成，而且要時刻保持平衡。

而傳統(tǒng)電力系統(tǒng)采取的生產組織模式是“源隨荷動”，簡單說叫發(fā)電跟著用電走。在發(fā)電側，常規(guī)發(fā)電機組，比如火電，可以進行精準的控制；在用電側，千家萬戶的用電無法自由控制。傳統(tǒng)電力系統(tǒng)，是根據日常經驗的積累、大數(shù)據的分析、天氣預報和節(jié)假日及不同季節(jié)負荷特性，對第二天用電趨勢做出一個比較準確的預測，這個預測準確率一般高于95%。用一個精準可控的發(fā)電系統(tǒng)，去匹配一個基本可測的用電系統(tǒng)，并在實際運行過程中滾動調節(jié)，可以實現(xiàn)電力系統(tǒng)安全可靠運行。

03 高占比新能源所面臨的挑戰(zhàn)

新能源大規(guī)模接入后改變了這一切。應該說從根本上改變了“源隨荷動”的運行模式。在新能源高占比電力系統(tǒng)中，因為集中式的風電、光伏大規(guī)模接入，發(fā)電側的新能源隨機性、波動性影響巨大，“天熱無風”、“云來無光”，發(fā)電出力無法按需控制。同時在用電側，尤其是大量分布式新能源接入以后，用電負荷預測準確性也大幅下降。這意味著，無論是發(fā)電側還是用戶側都完全不可控，所以傳統(tǒng)的技術手段和生產模式，已經無法適應高占比新能源電網的運行需求。

同時，新能源本質上是電力電子設備，不具備傳統(tǒng)發(fā)電機的機械轉動慣量，本身抗擾動性能就差，而整個系統(tǒng)轉動慣量下降后，全系統(tǒng)抗故障沖擊的能力也大大降低。

國家電網調度部門給過一個形象的比喻——過去電網像一艘航空母艦，現(xiàn)在改成了一個小噸位的貨輪加上無數(shù)艘小帆船來運行，大海里邊一個大浪過來，首先小帆船就翻了，小噸位貨輪也會產生大幅搖擺，對電網安全造成巨大的影響。

因此，需要對傳統(tǒng)電力系統(tǒng)進行革命，構建新型電力系統(tǒng)。

04 儲能的使命

電力即產即用的特性，任何時候生產量和需求量都需要嚴格匹配。像光伏如果白天發(fā)的電如果太多，不能及時存儲下來并網就只能白白浪費，這也是“棄光”嚴重的原因之一。而要解決“棄光”的問題，很重要的一個手段就是儲能。僅從2019年上半年看，棄風較為嚴重地區(qū)：新疆、甘肅和內蒙古，棄風率分別為17.0%、10.1%和8.2%。而目風電、光伏的發(fā)電量占比還處于個位數(shù)階段，預計2030年將提升至25%，到那時候，這個矛盾會更加凸顯。


簡單理解，儲能的重要性就相當于吃飯為什么需要碗——如果把電力比做“工業(yè)糧食”，光伏、風電是“生產機”（幫忙生產更多糧食），特高壓電網是“大運河”（幫忙輸送了更多糧食），儲能就相當于“大糧倉”（幫忙存儲更多糧食）。

而在各種儲能方式中，鋰電池儲能無疑是最方便的，但缺點到也很明顯：貴。每度電儲能成本高達0.6~0.8元，這個價格比電價還高了一倍。這就直接導致多發(fā)出來的電與其存起來，還不如棄掉劃算。但如果能夠大幅降低儲能成本，“棄風棄光”就可以得到解決。

怎么降低鋰電池的成本？一個叫萊特定律的公式可以幫助解決這個問題。

1936年，西奧多-萊特在研究生產成本時，發(fā)現(xiàn)飛機生產數(shù)量每累計增加一倍，制造商就會實現(xiàn)成本按百分比持續(xù)下降，比如生產第2000架飛機的成本比生產第1000架飛機的成本低15%，生產第4000架飛機的成本，比生產第2000架飛機的成本低15%。

鋰電池也符合這個定律：電池產量每次翻倍，其成本會下降28%。隨著電動車爆發(fā)帶來的推動，儲能成本正持續(xù)下降，新能源電站+鋰電池儲能成本會不斷降低，根據GTM數(shù)據，2012年到2017年電化學儲能電站成本大幅下降78%。而且未來到2030年，儲能成本會下降到1000元/kWh，我國大部分地區(qū)風儲光儲結合就能實現(xiàn)平價。

儲能解環(huán)新型電力系統(tǒng)對發(fā)輸配用的即時性，并形成在新能源高占比的電力系統(tǒng)的“生產-傳輸-儲存-利用”的閉環(huán)，逐步實現(xiàn)自我造血，不斷正向加強。

在國家電網公司發(fā)布“碳達峰、碳中和”行動方案中，明確加強系統(tǒng)調節(jié)能力建設，大力推進抽水蓄能電站和調峰氣電建設，推廣應用大規(guī)模儲能裝置，提高系統(tǒng)調節(jié)能力。未來5年，國家電網將年均投入超過700億美元，推動電網升級，促進能源清潔低碳轉型，助力實現(xiàn)碳中和目標。

國網能源研究院預計，中國新型儲能（所謂新型儲能，即為抽水蓄能之外的各類儲能總稱）在2030年之后會迎來快速增長，2060年裝機規(guī)模將達4.2億千瓦（420GW）左右。而截至2019年，我國中國的新型儲能累積裝機規(guī)模為2.1GW。這意味著，2060年中國新型儲能裝機規(guī)模將飆升近200倍。

構建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，是實現(xiàn)碳達峰、碳中和最主要舉措之一，儲能必將肩負重任。未來，新型電力系統(tǒng)的規(guī)劃建設需要建立多層次，集中式與分布式并舉，調頻調峰與削峰填谷高滲透的儲能系統(tǒng)。