中國儲能網訊：“常常見到的討論認為,能源系統(tǒng)很難同時滿足安全可靠、經濟可行又綠色低碳三個目標，三者任何一個目標方向優(yōu)化都可能引起其他方向的問題。因此,三個目標常被稱作能源系統(tǒng)的‘不可能三角’?！痹诮张e行的“2021年能源轉型發(fā)展論壇”上，中國工程院院士杜祥琬說，“安全可靠是對能源系統(tǒng)的基本要求，經濟可行的能源社會才會接受，綠色低碳是能源轉型的大方向。碳達峰、碳中和呼喚的新型能源系統(tǒng)必須逐步做到滿足上述三個目標，使之成為‘可能三角’，如此才是高質量的能源系統(tǒng)。同時，新型電力系統(tǒng)也必須是實現‘可能三角’的電力系統(tǒng)?！?/span>
杜祥琬認為，在以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)中，新能源占比會大幅增加，系統(tǒng)的綠色低碳特征比較清晰，需要著重討論的是新型電力系統(tǒng)如何做到“經濟可行”和“安全可靠”。
經濟性面臨巨大考驗
“新型電力系統(tǒng)的發(fā)展要兼顧社會用能階段性的承受能力和長期的經濟性?！倍畔殓硎荆S著技術進步和規(guī)?；l(fā)展，風電、光伏上網環(huán)節(jié)已經可與化石能源競爭，但隨著新能源比例的增大，系統(tǒng)平衡成本、安全保障成本將成為電力系統(tǒng)的成本增量。
為此，杜祥琬提出，一方面要廣泛利用各領域靈活性資源，低成本解決電力系統(tǒng)的平衡難題。比如一部分煤電廠為可再生能源調峰，是現實而經濟的靈活性資源；再如推動系統(tǒng)從利用抽水蓄能、電化學儲能等靈活性資源，向發(fā)展電動汽車充放電、熱泵、電熱、電冷協(xié)同、電氫耦合等多能互補，提高系統(tǒng)的效率。另一方面，隨著分布式電源的發(fā)展，可將大電網的模式劃分為大電網和一系列微網結合的模式，利用高精度的預測技術，實現局部的自平衡，減輕大系統(tǒng)的平衡壓力，降低增量的成本投入。
杜祥琬說，有研究表明，電從“身邊來”比電從“遠方來”更經濟，對用電負荷很高的東部地區(qū)，可把“身邊來”與“遠方來”相結合，而不只是依賴于“西電東送”這種傳統(tǒng)的、集中式的供電。
杜祥琬表示，技術進步將降低儲能和氫能的成本，目前電化學儲能成本已經突破經濟性拐點，未來5年儲能成本有可能再降1/3，未來10年有望再降66%-80%。估計到2025年，新能源+儲能的市場會邁入千億級。
系統(tǒng)安全可靠是底線
眾所周知，確保新型電力系統(tǒng)的安全韌性，是其發(fā)展、成長的底線和責任。即使在極端天氣情況下，也要避免電力供應出現較大功率缺額的風險。那么，新型電力系統(tǒng)如何做到安全保供？
對此，杜祥琬認為，新型電力系統(tǒng)的電源，除非水可再生能源外，還需確立多能互補的策略。比如煤電，國家政策很明確，“十四五”并未提減煤電，而叫嚴控，“十五五”才開始煤電替代。目前比較實際的做法是，在高效、清潔化出力發(fā)電的同時，有序安排煤電機組的靈活性改造，讓其參與深度調峰，助力提升電力系統(tǒng)靈活性。對煤電調峰輔助服務應該有補償政策，也就是說要體現煤電的“供電價值”和“靈活性價值”。
在杜祥琬看來，新型電力系統(tǒng)的構建，要進一步發(fā)展水電，我國水電裝機和出力還有一定潛力可挖掘；核電在新型電力系統(tǒng)當中發(fā)揮穩(wěn)定基荷的作用，在安全前提下，核電裝機完全可能在2030年前達到1億千瓦以上；在多能互補的條件下，可通過電力交易市場解決調峰問題，以一定量的電廠作為備用應急電源，用戶可以根據大數據提供的各種電源出力情況預測選擇電源；對于新能源發(fā)電企業(yè)來說，可通過自建或者購買調峰能力深度參與電力電量平衡，實現高質量出力。
除上述電源側保障新型電力系統(tǒng)安全可靠的措施外，還需要電網側發(fā)展智能電網和配電網。杜祥琬認為，數字技術可以提升電網的數據采集、分析和應用能力，與傳統(tǒng)電力技術相融合，促進電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的智能化，使電網可觀、可測、可控?！皞鹘y(tǒng)的大電網向大電網和微網、有源配電網、局部直流電網互補共生轉變。因此，我們需要建設智慧配電網來適應分布式能源的并網、儲能和電動車等?！?
此外，杜祥琬表示，儲能在發(fā)電側、電網側和用戶側都有應用市場?！鞍l(fā)展商用化的儲能、儲熱技術，是能源系統(tǒng)具備柔性、包容性和平衡功能的關鍵。”
如何實現“可能三角”
“構建新型電力系統(tǒng)不是一蹴而就，而是一個過程?！倍畔殓硎?，新型電力系統(tǒng)建設初期，隨著新能源電力比重的提升，應逐步形成適合新能源電力的市場交易體系，使靈活性資源獲得合理權益；另一方面，應實現電力的物理系統(tǒng)與數字技術的深度融合，充分發(fā)揮出數字成為生產力要素的作用?！斑@個階段，主要是積累新能源和儲能、靈活性資源相結合的經驗。同時積累化石能源與非化石能源發(fā)電相結合的經驗。”
杜祥琬預計，碳達峰以后，新型電力系統(tǒng)將進入成熟發(fā)展期，這個階段要能經濟性地解決各種轉型成本，深入研究和防范風險，使之成為與各種基礎設施融合的新型國家綜合基礎設施。
“實現電力系統(tǒng)‘可能三角’，沒有原理性障礙，但也不是現有技術能力可以完全解決的。”杜祥琬說，構建新型電力系統(tǒng)，是一個創(chuàng)造新技術、新產業(yè)、新社會價值的過程，需要更深入地研究和更多地實踐。
