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國網新疆電力董事長謝永勝:打造喀克和、環塔里木盆地南部、吐哈、準東、準北千萬千瓦級新能源基地

類別:市場趨勢發布時間:2021-10-12 瀏覽人次:548
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構建以新能源為主體的新型電力系統,是黨中央基于加強生態文明建設、保障國家能源安全、實現可持續發展作出的重大決策部署,更是推動實現“碳達峰、碳中和”目標的重要舉措。新型電力系統作為伴隨“雙碳”目標而誕生的新概念,在構建方式和技術路徑等方面,仍然處于探索的階段。在未知的領域摸索前行,既需要勇氣,也需要智慧。國網新疆電力董事長、黨委書記謝永勝近日在接受專訪時分析了構建新型電力系統所面臨的制約與挑戰,并詳述了國網新疆電力如何依托資源優勢,提出應對挑戰、打破制約的“新疆方案”,清晰描繪出在“三基地一通道”戰略定位下,新疆助力全國“雙碳”目標實現的示范樣板。

服務能源電力領域“碳達峰、碳中和”,面對當前新型電力系統建設中的供需難題,破局還需煤電清潔利用

《中國電力企業管理》:您認為在服務“雙碳”目標的大背景下,當前階段構建新型電力系統面臨的最大挑戰是什么?

謝永勝:最大的挑戰在于,以新能源為主體的新型電力系統如何能夠保障能源的安全穩定供應。能源發展的首要任務是為經濟社會發展提供充足動力,因此,暫且不論新能源的隨機性、波動性對電網控制運行造成的沖擊,僅從有效供應來看,新能源如何肩負起主體能源保供的責任,是當前構建新型電力系統所面臨的最嚴峻的考驗。在綠色低碳轉型的要求下,我們來對清潔能源未來開發潛力進行逐項分析:當前,我國水電已開發3.4億千瓦,后續開發條件日趨復雜,新增規模有限;核電發展受安全性、核燃料、水資源等因素制約,不宜在全國范圍特別是內陸地區大規模開發;天然氣發電相對于煤電更清潔,調節性能也更好,但鑒于我國“富煤、缺油、少氣”的資源稟賦,若大量進口天然氣用以發電,將導致我國能源對外依存度急劇提升,影響國家能源安全,且供應成本過高。因此,風、光等新能源被寄予厚望。但新能源具有“大裝機、小電量”和“極熱極寒無風”“晚峰無光”等特點。從全國來看,光伏、風電年發電小時數為1000-2000小時、2000小時左右,僅能滿足全年1/8-1/5時間的供電需求。

以新疆為例,我們通過對新疆的典型日負荷曲線進行分析,如果僅依靠太陽能自然發電,光伏發電量只能滿足每天20%(在不借助儲能的情況下)左右的用電需求,而新疆的光伏、風電等資源條件普遍好于全國平均水平,因此對于全國而言,新能源每日提供的電量相對負荷需求來說占比會更低。因此,若將新能源作為新增能源電力的主要來源,為保障能源電力的全天候全時段供應,需要建設大量的儲能等設施解決其余時段用能需求。但技術最為成熟的抽水蓄能建設受自然條件、建設周期等制約,代價大、時間長、見效慢,同時根據抽水蓄能規劃,全國納入抽水蓄能儲備項目規模約為3億千瓦,按照其平均2200小時的利用小時數測算,抽水蓄能可“平移”解決6600億千瓦時的用電需求,僅能滿足當前全社會用電量的不到10%。而電化學儲能受當前技術條件制約,整體成本仍然處于較高水平,雖然隨著技術進步遠期存在下降空間,但未來不確定性較大。遠期的解決方案則要看氫能技術是否有突破進展。總體而言,當前“新能源+儲能”二元結構的能源供應模式在短期內難以同時實現安全、經濟、高效,亟須尋求其他解決方案。

《中國電力企業管理》:那么在可以預見的技術范圍內,您認為應如何破解這一挑戰,解決方案是什么呢?

謝永勝:在現階段,推動煤電清潔高效利用極為迫切。構建新型電力系統,亟須通過煤電+CCS的應用推廣,來有效解決能源轉型過程中的能源電力供應保障問題。中國社科院學部委員、國家氣候變化專家委員會委員潘家華在接受媒體采訪時曾表示,碳主要分為三類,第一類是氣候災難性碳,是由化石能源燃燒排放出來的,屬于地下冒出來的增量碳,約占溫室氣體的90%,對氣候變化影響巨大;第二類是氣候中性碳,是由人類、動物活動和燃燒植物產生的,從大氣中來又回到大氣中,總體是平衡的;第三類是非二氧化碳的溫室氣體,如空調制冷劑等,排放量不大,對氣候變化影響較小。因此,實現碳中和目標需要控制的是氣候惡劣性碳,也就是化石能源碳排放問題。CCS技術是指將二氧化碳從工業過程、能源利用或大氣中分離出來,直接注入地層以實現二氧化碳永久封存,這一技術已成為各國政府應對氣候變化的重要戰略選擇。我國二氧化碳地質封存潛力約為1.21-4.13萬億噸,主要分布在塔里木盆地、松遼盆地,以及準噶爾盆地、渤海灣盆地、鄂爾多斯盆地、四川盆地等,與我國煤炭分布基本吻合,按照當前能源電力碳排放數據來看,封存潛力空間巨大,為實踐煤電+CCS創造了條件和可能。同時,隨著CCS技術不斷迭代升級和規模化發展,特別是國家有關部委已經在推動稍低濃度(80%)二氧化碳的捕集和封存,CCS成本有望大幅降低。

在此,我想特別強調一下,加快構建以新能源為主體的新型電力系統是能源電力領域實現“碳達峰、碳中和”目標的重大舉措。因此,立足我國國情和資源稟賦,既需要推動太陽能、風能等新能源大規模開發利用,確保能源清潔低碳可持續發展,也需要通過實施燃煤火電+CCS推動煤炭清潔高效利用,為能源安全供應兜底保障,從而確保國家能源安全、實現國家碳減排目標。

以構建新疆新型電力系統示范區建設為契機,服務新疆經濟社會高質量發展,為助力國家實現“雙碳”目標貢獻新疆力量

《中國電力企業管理》:新疆是我國重要的能源基地,國網新疆電力公司在構建以新能源為主體的新型電力系統中具有什么優勢?對于服務新疆經濟社會發展,保障國家能源安全方面又有著怎樣的重要意義?

謝永勝:新疆是保障我國能源安全的重要基地,2010年、2014年黨中央連續出臺相關文件,明確了新疆“三基地一通道”的戰略定位。多年來在自治區黨委政府和國家電網公司大力支持下,新疆能源電力事業實現了長足發展,截至2020年底,全疆形成“內供四環網、外送四通道”的主網架格局,750千伏骨干網架覆蓋所有地州市,重點城市建成220千伏環網,全部工業園區實現110千伏及以上供電;電源總裝機突破1億千瓦,達到全國第7位,其中新能源裝機3602萬千瓦,裝機容量和年度發電量分別達到全國第4、第2位,新能源利用率提升至91.1%;有力保障了自治區“十三五”年均增長6%的用電需求,年度外送電量突破千億大關,累計外送電量超過4000億千瓦時,為新疆“十三五”年均6.1%的GDP增速提供了堅強電力支撐。

新型電力系統承載著能源轉型的歷史使命,是實現“雙碳”目標的重要支撐、關鍵實踐,具有清潔低碳、安全可控、靈活高效、智能友好、開放互動的基本特征。新疆能源儲量大、開發條件好、互補優勢強,特別是新能源發展潛力巨大,在構建以新能源為主體的新型電力系統中具有得天獨厚的優勢:新疆擁有“九大風區”和覆蓋全域的太陽能,太陽能技術可開發量為25.46億千瓦、風能技術開發量2.34億千瓦,均位居全國第二。特別是新疆光伏發電與中東部省份普遍存在2個小時左右時間差,時空互補優勢明顯。南北疆風光資源在晝夜、季節上的互補優勢顯著。

同時,新疆煤炭預測儲量2.19萬億噸,約占全國的40.5%,位居全國首位。塔里木盆地、準噶爾盆地、吐哈盆地等地質封存條件好,鹽水層、油氣層二氧化碳封存潛力分別達到千億噸級、百億噸級水平,具有探索實踐煤電+CCS技術的條件;新疆水電可開發量2870萬千瓦,位居全國第四位,根據國家抽水蓄能中長期發展規劃,新疆抽水蓄能電站規模為3660萬千瓦,開發條件好、潛力大。隨著新技術不斷發展,各類新型儲能在新疆應用前景廣闊,這些都將為新疆新型電力系統建設提供有力支撐。

國家電網公司將國網新疆電力列為新型電力系統示范區建設單位之一,充分體現了國家電網公司黨組對新疆能源電力發展的高度重視和特殊支持,是國家電網公司黨組賦予國網新疆電力的重要囑托和殷切期望。我們深感使命光榮、責任重大,我們深刻認識到,通過在新疆打造新型電力系統示范區,一方面,可以充分發揮新疆能源資源稟賦優勢,依托全疆大電網資源配置平臺,統籌源網荷儲各個環節,推動風能、太陽能等新能源安全經濟最大化開發利用,促進煤炭等化石能源清潔化高效化利用,使得新疆能源電力開發成本較中東部地區繼續保持相對較低水平;同時,在綠電交易、碳排放交易等市場機制共同作用下,清潔低碳的電力供應將成為廣大電力用戶的最優選擇,形成自治區招商引資的“新優勢”,為自治區打造支撐經濟社會發展的“新型洼地”提供有力支撐。另一方面,通過推動新疆新型電力系統示范區建設,可以充分發揮新疆充沛的煤電+CCS支撐保障資源和豐富的抽蓄電站、儲能等調節資源,形成穩定可靠的外送供應優勢,將新疆打造成清潔低碳、滿足華北、華中、華東等地區用電需求的“新基地”,不斷擴大疆電外送規模,在“雙碳”背景下,為保障全國能源供應提供新疆解決方案、貢獻新疆力量。

《中國電力企業管理》:新疆新型電力系統的構建思路和路徑是什么?如何分步實施、有序推進?

謝永勝:構建新型電力系統是一場全方位變革,是極具挑戰性、開創性的戰略性工程,同時也是一個長期漸進、久久為功的過程,需圍繞電力生產、傳輸、存儲、消費全鏈條,聚焦源網荷儲各環節共同發力。以新疆區域視角來看,國網新疆電力初步計劃從四個方面的路徑來規劃新型電力系統的構建:

在電源發展路徑上,推動新疆新能源集中式基地化開發,打造喀克和、環塔里木盆地南部、吐哈、準東、準北千萬千瓦級新能源基地;最大化發展水電,依托CCS技術,推動煤電向清潔低碳發展,向兜底保障性電源轉變,著力構建清潔低碳多元供給體系。

在系統調節發展路徑上,按照近期火電靈活性改造,中期抽蓄和新型儲能,遠期燃氫電站和新型儲能發展模式,技術突破和體制機制創新共同驅動,推動各類調節資源發展,著力構建成本可接受、資源充沛的調節體系。

在負荷發展路徑上,持續拓展電能替代廣度深度,充分挖掘工業、建筑、交通等行業替代潛力,提升終端用能電氣化水平;推動電制氫等新型可控負荷發展,引導負荷側各類資源全面參與需求側響應,構建可中斷、可調節的多元負荷資源,實現源隨荷動向源荷互動轉變。

在電網發展路徑上,按照“加強交流保內供、構建異步電網促外送”模式,加快柔性直流、數字化、智能傳感等新技術、新設備應用,建強疆內“保供網”,構建疆內跨多能源基地和跨省區異步柔性“外送網”,推動交直流電網融合發展,推進電網向能源互聯網轉型升級,打造堅強高效、智能開放的資源優勢配置平臺。

總體來說,結合“碳達峰、碳中和”發展目標、能源電力發展規劃和國家電網公司構建以新能源為主體的新型電力系統行動方案,聚焦示范區發展定位,經過我們的深入思考,初步提出了構建新疆新型電力系統“1225”總體思路,即:以促進新疆新能源資源最大化開發和安全高效利用為目標,以“保內供、強外送”為任務,以關鍵技術突破和政策體制創新為支撐,以“構建新能源為主體,煤電+CCS作保障,抽水蓄能、新型儲能和燃氫電站作調節,負荷側協同互動為輔助,堅強智能電網為平臺”的“五位一體”發展路徑。

從階段來看,新疆新型電力系統建設分為轉型期、形成期、成熟期三個階段:

2021-2025年是轉型期,新能源“倍速”發展,煤電+CCS、“新能源+儲能+調相機”示范應用,火電靈活性改造全面實施,抽水蓄能電站集中開工建設,多元新型儲能局部應用,電-氫協同、新能源汽車、農灌等負荷側互動應用示范,啟動特高壓柔性直流示范工程,疆電外送能力大幅提升,北疆主網架進一步完善,南疆主網架不斷延伸補強,新型電力系統形態初步彰顯。

2026-2030年是形成期,新能源逐步成為主體電源,新能源裝機容量占比達到50%,煤電+CCS推廣應用,煤電逐步轉變為保障性電源,抽水蓄能電站、新型儲能規模化發展,燃氫電站示范應用,電-氫協同、新能源汽車等新型負荷規模化發展,負荷需求響應規模不斷擴大,特高壓柔性直流組網示范應用,跨省跨區通道持續增加,新型電力系統基本建成。

2031-2060年是成熟期,到2040年率先在南疆全面建成新型電力系統,到2045年新疆全面建成新型電力系統,新能源逐步成為電量供應主體,煤電+CCS全面應用逐步實現凈零排放,抽水蓄能電站、新型儲能、燃氫電站逐步全面應用,負荷深度參與調節,逐步實現源荷互動,柔性直流、數字化技術廣泛應用,電網結構堅強并且高度智能化、數字化,形成多回特高壓直流跨區外送,新疆能源基地作用充分彰顯。

《中國電力企業管理》:在構建新型電力系統的背景下,對電力需求側資源的充分利用至關重要,您剛才提及了負荷發展的大致路徑,請問負荷側調節資源的重點是什么?

謝永勝:從當前來看,全國的負荷側的調節資源主要集中在商業樓宇。當前我國商業樓宇包括酒店、商場、醫院、辦公樓、城市綜合體等公共建筑。經測算分析,目前商業樓宇空調、照明負荷占比最大超過70%,其中柔性可調部分占30%-40%,約占社會需求響應負荷的40%,參與需求響應潛力大。如果將商業樓宇的照明、空調等負荷的調節能力利用起來,引導其全面參與需求側響應,構建可中斷、可調節的多元負荷資源,將為以新能源為主體的新型電力系統建設提供有力的支撐。

從未來發展趨勢來看,電動汽車也會成為今后負荷側的重要調節資源。電動汽車從本質上講是一種移動儲能資源,既可以充電,又可以放電。電動汽車與電網的能量交互,如果任其大量無序充電,則會對電網造成較大沖擊,影響供電安全、增加電網建設等治理成本;如通過電動汽車的有序充電或者雙向充放電等技術應用,實現“車-樁-網”互動,讓電動汽車更友好地接入電網,則可以使電動汽車充分發揮其靈活負荷的優勢,參與電網的削峰填谷、新能源充電、需求響應、調峰調頻輔助服務、現貨市場電力平衡等應用,從而有利于實現減少電網調節資源投資、降低新能源車主用車成本,助力交通運輸領域綠色減碳,在推進新型電力系統建設中打造多贏發展的格局。因此,要盡可能發揮電動汽車對電網的正向影響,優化負荷特性,需要針對電網運行規律,有效引導充儲換一體化模式與雙向充放電模式(V2G)的發展。

其中,充儲換電站由于接入電壓等級相對較高,單站規模相對較大,自身又具備能量優化能力,屬于電網互動友好型設施。通過建設“新能源+儲能+換電站”為一體的充儲換電站,能夠在新能源大發時段對儲能電池進行充電,在全社會用電負荷高峰時段對儲能電池剩余容量進行放電,參與電網調峰。每日通過電池轉運車將充滿的蓄電池運輸至城市中的換電站,對電動車輛進行換電作業,換下的蓄電池運回儲能電站充能。由于換電模式下電池更換速度僅需十幾分鐘,特別適用于電池標準統一和對充電耗時敏感的車輛。從電池規格、出行規律、動力需求等方面比較分析,公交車、旅游車、物流車線路和班次相對固定,因此我們建議公交車輛、運輸車輛等實行充儲換一體化模式。

電動汽車雙向充放電模式(V2G)更適用于家庭電動乘用車,通過對家庭乘用車出行行為習慣研究分析,從充電便捷度、投資建設經濟性等角度綜合分析來看,適用的主要充電方式有公共快充、居民小區和企事業單位智能有序慢充三種。我們結合新疆實際,從全社會投資成本、年度增量投資、建設布局時序等綜合考慮,提出了宜以優先發展企事業單位充電設施建設為主導,同步推進少量公共輔助快充站建設,有序推進居民小區充電設施建設,待培育家庭電動乘用車達一定規模后,逐步形成“居民區為主、企事業單位為輔、公共充電為補充”的最佳模式。

當前,要加快推動電動汽車產業發展,有效釋放電動汽車充儲換一體化模式和雙向充放電模式(V2G)下的多重效益,最重要的前提是超前謀劃、提早部署,發揮政府主導和統籌作用,開展細化研究,推動相關措施落地,以頂層規劃引導新能源汽車和充電設施有序發展,推動新能源汽車與能源系統深度融合。

立足“硬需求”,破解“硬約束”,全力以赴奔向碳中和世紀趕考

《中國電力企業管理》:最近,中央對推動碳達峰、碳中和提出要“堅持全國一盤棋”,做到“先立后破”。具體到新型電力系統,您認為應該如何理解“先立后破”?應如何立,又如何破?

謝永勝:近期,中共中央政治局提出要統籌有序做好碳達峰、碳中和工作,盡快出臺2030年前碳達峰行動方案,特別強調要堅持全國一盤棋,做到“先立后破”。2021年9月25日,中國氣候變化事務特使解振華在以“智慧·健康·碳中和”為年度主題的中關村論壇上透露,當前,國家相關部委正結合“碳達峰、碳中和”時間表、路線圖制定“1+N”政策體系,其中“1”是一個頂層設計文件,“N”則是重點領域、重點行業實現這些目標的一系列政策措施和行動方案。此外,國家電網公司編制的“碳達峰、碳中和”行動方案和構建以新能源為主體的新型電力系統行動方案(2021-2030年),也明確了電網企業在這一過程中的發展定位、原則要求和工作重點。總而言之,在推動實現“碳達峰、碳中和”目標、構建新型電力系統等重大部署落地見效的過程中,要落實“堅持全國一盤棋”,做到“先立后破”等具體要求,就必須需要統籌協調好發展與安全、低碳與經濟、近期與遠期之間的關系,既考慮到能源電力需要滿足經濟社會發展的“硬需求”,也兼顧能源資源稟賦、技術發展和成本控制等條件的“硬約束”,走一條符合中國國情、滿足發展實際、體現中國特色的新型電力系統建設之路。

具體來說,應先立“頂層設計”,國家層面要根據“碳達峰、碳中和”時間表,結合各類調節資源技術成熟度和成本控制情況,統籌煤電、核電等資源,科學確定階段性能源供應結構及發展目標。全國各區域、各省區市則應當在國家總體框架下,結合本地區能源資源稟賦特點和發展需求,立足于區域互濟、能源互補原則,因地制宜編制形成推動“雙碳”目標,構建新型電力系統的具體落地方案,從而實現頂層設計的上下貫通、協調互補、統籌發展。

先立“政策體制”,出臺源網荷儲系列配套政策,完善關鍵體制機制,健全價格體系,按照“誰受益、誰承擔”原則,由各市場主體共同承擔轉型成本,推動建立向受益行業合理分攤傳導電力系統成本的機制,形成政策支撐體系。

先立“技術創新”,加強重大核心關鍵技術攻關,重點突破新能源發電主動支撐、智能調度運行控制、市場運營協同、多能互補運行等技術,推進大容量電化學儲能、需求側互動響應、柔性輸電等技術進步和規模化應用,形成技術支撐體系。

先立“市場改革”,加速市場改革發展進程,加快推動建設競爭充分、開放有序的統一電力市場,完善中長期、現貨和輔助服務銜接機制,探索容量市場交易機制,開展綠色電力交易,推動可再生能源參與電力市場,促進電力市場與碳市場發展協同,形成市場支撐體系。

后破“化石能源”的主體地位,按照循序漸進、統籌協調的原則,逐步打破煤電及化石能源主體地位,推動新能源逐步成為裝機和電量主體,推動煤電逐步成為調節性和保障性電源,大力發展煤電清潔技術,促進高碳煤電的低碳利用,實現傳統電力系統向新型電力系統的平穩過渡、有序銜接。

最后,我也借此機會向長期以來對新疆能源電力事業發展給予關注和支持的社會各界表示感謝。構建新型電力系統、奔赴“雙碳”目標是一場任務艱巨的世紀大考,國網新疆電力將堅決落實國家電網公司黨組各項決策部署,提高站位、找準定位,加強協作、形成合力,在推進新型電力系統建設先行示范中做好時代答卷,展現使命擔當。
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