9月24日,國家主席習近平在聯(lián)合國氣候變化峰會發(fā)表視頻致辭,宣布中國新一輪國家自主貢獻目標:“到2035年,中國全經濟范圍溫室氣體凈排放量比峰值下降7%~10%,力爭做得更好。非化石能源消費占能源消費總量的比重達到30%以上,風電和太陽能發(fā)電總裝機容量達到2020年的6倍以上、力爭達到36億千瓦,森林蓄積量達到240億立方米以上,
新能源汽車成為新銷售車輛的主流,全國
碳排放權交易市場覆蓋主要高排放行業(yè),氣候適應型社會基本建成。”據生態(tài)環(huán)境部副部長李高表示,這是我國首次提出覆蓋全經濟范圍、包括所有溫室氣體的絕對量減排目標,是“1+3+3”的定性和定量相結合的一攬子目標。從目標具體內容不難看出,除了森林蓄積量目標外,其余目標與電力行業(yè)都有直接或間接的關聯(lián)。因此,新目標對我國“十五五”“十六五”能源電力規(guī)劃都將產生重要影響。
從規(guī)劃研究制定的難易程度看,“‘十五五’電力規(guī)劃比任何時期的規(guī)劃都難做”,這是政府人士及業(yè)內
專家對“十五五”電力規(guī)劃制定難度的普遍評價。難點在于電力規(guī)劃核心要素的高度不確定性,具體涵蓋電力需求規(guī)模、一次能源消耗總量、各類電源的裝機結構與空間布局、發(fā)電量結構及跨區(qū)域電量調配格局、電網建設形態(tài)、車網互動(V2G)發(fā)展、投資需求測算、成本控制邊界、污染物與碳排放管控目標、產業(yè)配套協(xié)同能力、市場機制建設進度等等,而與之匹配的政策措施也因要素波動難以精準定位。
以新能源裝機為例,2021年提出的“2030年風電、太陽能發(fā)電裝機容量達到12億千瓦以上”目標,在2024年底已提前超額完成,實際裝機量達14億千瓦(2020年底僅為5.3億千瓦)。這種新能源裝機要素的顯著不可預測性,正是對電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的規(guī)劃邏輯產生根本性影響的原因。
面對2030年前實現(xiàn)碳達峰、2035年實現(xiàn)全經濟范圍溫室氣體凈排放量比峰值下降7%~10%、2060年前實現(xiàn)
碳中和這3個以控碳為標志的時間“錨點”,以及2035年、2050年基本實現(xiàn)現(xiàn)代化、實現(xiàn)現(xiàn)代化強國的2個時間“錨點”,“十五五”新型電力系統(tǒng)規(guī)劃重點應以2025年~2035年為時段,系統(tǒng)梳理能源電力重大要素間的關聯(lián)與變化,提出10年間的系統(tǒng)性策略,及“十五五”期間重大措施。本文聚焦新一輪NDC目標下新型電力系統(tǒng)規(guī)劃的核心要素,針對規(guī)劃制定中的關鍵問題展開探討。
準確把握“十五五”新型電力
系統(tǒng)規(guī)劃制定的時代背景
人類社會發(fā)展史也是一部能源利用與創(chuàng)新轉型的演進史。300多年來,人類先后經歷三次重大工業(yè)革命:以煤炭化石能源為主導、以蒸汽機發(fā)明與機械化為標志的第一次工業(yè)革命;以電器的廣泛應用為標志的第二次工業(yè)革命;以石油天然氣替代煤炭為動力、依托電能普及與計算機、網絡技術發(fā)展的信息化為標志的第三次工業(yè)革命。
如今,以碳中和為目標、新能源替代傳統(tǒng)化石能源為核心、新型電氣化驅動數(shù)字化智能化為標志的第四次工業(yè)革命,正在全球范圍內加速推進。受歷史進程與資源稟賦影響,中國在前三次工業(yè)革命中相對滯后于工業(yè)化國家;但改革開放四十余年來,中國用數(shù)十年時間走完了發(fā)達國家200多年的工業(yè)化歷程,在第四次工業(yè)革命中不斷縮小差距,部分領域已實現(xiàn)超越——在能源電力領域,中國正跨越“石油天然氣替代煤炭”的傳統(tǒng)轉型路徑,直接進入“新能源發(fā)電替代煤炭”的跨越式轉型階段。
從全球能源電力格局看,中國當前在年總發(fā)電量、可再生能源發(fā)電量、新能源發(fā)電量三項指標中均占全球三分之一以上;尤其是以風電、太陽能發(fā)電為代表的新能源發(fā)電量占比在近幾年快速提高,已超過了總發(fā)電量在全球發(fā)電量中的占比,且無論是累計裝機規(guī)模還是新增裝機規(guī)模,均居全球首位。與此同時,中國煤電發(fā)電量約占全球總量的50%,能源電力轉型面臨“高基數(shù)新能源增長”與“高占比煤電調整”并存的獨特挑戰(zhàn)。
深入分析規(guī)劃要素不確定性的根源,主要源于三方面:
百年未有之大變局下的必然影響
“百年未有之大變局”是習近平總書記站在人類歷史進程與中國發(fā)展階段的高度,對世界發(fā)展大勢、時代變化態(tài)勢及中國面臨重大挑戰(zhàn)作出的重大判斷。能源電力作為推動時代發(fā)展的核心要素,必然受到“大變局”的直接沖擊:《巴黎協(xié)定》確立的應對氣候變化國家自主貢獻(NDC)機制、俄烏沖突引發(fā)的全球能源格局重構、部分國家對中國新能源產業(yè)的貿易限制、國際能源合作模式的變化等,均對中國能源及世界能源電力發(fā)展產生深刻影響。同時,經濟社會發(fā)展仍然與能源高度綁定,“大變局”對經濟社會的沖擊也將傳導至能源電力產業(yè)全鏈條。
傳統(tǒng)規(guī)劃邏輯與當前發(fā)展階段的不適配
傳統(tǒng)電力規(guī)劃主要遵循“供應要滿足于需求”的邏輯:先預測電力需求,明確滿足需求的指導思想、基本原則與核心目標,再根據需求配置能源電力產能并優(yōu)化布局,最后制定重大措施與政策保障方案。這種規(guī)劃制定邏輯在以計劃經濟手段為主導配置資源的情況下是有效的,但難以適應市場在資源配置中起決定性作用的治理模式及能源、電力供需兩側均存在高度不確定性的“大變局”階段。
新能源替代引發(fā)的要素關系重構
以新能源替代傳統(tǒng)化石能源為本質的能源轉型,正在重塑經濟社會發(fā)展的底層邏輯。在傳統(tǒng)能源經濟模型中,能源及電力發(fā)展的“推動力”與“約束力”的邊界及功能相對清晰,而在當前轉型階段,兩者互為制約又互為促進;能源電力發(fā)展要素中的“自變量”與“因變量”形成互為因果、迭代上升的新態(tài)勢,成為推動能源低碳轉型的核心創(chuàng)新機制。
轉型階段的特點是電力需求增量高度依賴能源產業(yè)發(fā)展與電能替代速度;風電、太陽能發(fā)電的大規(guī)模發(fā)展既是推動產業(yè)轉型、促進煤電有序退出、培育新質生產力的關鍵舉措,也是導致能源電力系統(tǒng)波動性、不穩(wěn)定性的主要原因,而解決系統(tǒng)波動問題又推動了新型儲能的爆發(fā)式增長,同時促使煤電轉型為“兜底保供、靈活調節(jié)”的系統(tǒng)“壓艙石”。這種要素間的動態(tài)關聯(lián),類似高鐵建設的多重效應——既滿足了人們便捷出行需求,又進一步刺激了人們的出行意愿與消費行為,還直接、間接促進了物流系統(tǒng)變革,進而產生多重良性螺旋上升的效果。
與此同時,我們也必須認識到能源轉型過程及結果與初始理念目標并非一致的情況,以便在制定規(guī)劃與政策時因勢利導,揚長避短。如1865年,英國經濟學家威廉·斯坦利·杰文斯(William Stanley Jevons)提出“杰文斯悖論”,即提高資源利用效率反而可能導致該資源總消耗量增加。英國1860~1910年煤炭消費量增長6倍,正是能效提升與需求激增并存的典型
案例。
對比前兩次能源革命(煤炭替代薪柴、石油天然氣替代煤炭),當前能源轉型具有顯著的“可持續(xù)發(fā)展導向”特征,技術層面則呈現(xiàn)鮮明差異:前兩次革命基于機械化、化石能源支撐下的電氣化背景,具有礦產型、高能量密度、燃料燃燒、大慣量(高韌性)特點;當前轉型依托信息化、智能化、新能源支撐下的新電氣化背景,呈現(xiàn)氣象型(天氣依賴)、低能量密度、電力電子、低慣量(低韌性)特征。
這種以可持續(xù)發(fā)展為特征的能源轉型,對經濟社會的影響機制更復雜、更深刻、更深遠,技術層面具有顛覆性,管控難度顯著提升,防范轉型風險的任務更為艱巨??傮w而言,能源轉型是推動人類社會螺旋式上升的核心動力,但需統(tǒng)籌兼顧轉型節(jié)奏,堅持“先立后破、積極穩(wěn)妥”“全國統(tǒng)籌、節(jié)約優(yōu)先、雙輪驅動、內外暢通、防范風險”的基本原則,落實黨中央提出的能源消費“雙控”向碳排放“雙控”轉變的階段性要求——在“十五五”期間以強度控制為主,碳總量控制為輔;碳達峰后,以總量控制為主,強度控制為輔。
準確把握“十五五”新型電力
系統(tǒng)規(guī)劃制定的基本遵循
“十五五”新型電力系統(tǒng)規(guī)劃要堅決貫徹習近平生態(tài)文明思想,確保規(guī)劃方向與國家戰(zhàn)略、能源革命、轉型需求高度契合。
堅定不移實現(xiàn)NDC目標
中國積極參與并引領全球氣候治理,以《巴黎協(xié)定》為基礎的應對氣候變化治理體系確立了NDC機制,中國實現(xiàn)NDC承諾的決心堅定不移(盡管NDC目標本身需與時俱進,持續(xù)動態(tài)提升)。正如習近平總書記在2022年1月24日十九屆中央政治局第三十六次集體學習時強調:“實現(xiàn)‘雙碳’目標,不是別人讓我們做,而是我們自己必須要做。”在今年9月24日宣布我國新一輪國家自主貢獻時,習近平主席提出:“完成這一目標,需要中國自身付出艱苦努力,也需要有利和開放的國際環(huán)境。中國有決心、有信心兌現(xiàn)承諾。”
堅定不移深入推動能源革命
2014年,習近平總書記提出“四個革命、一個合作”能源安全新戰(zhàn)略(能源消費革命、能源供給革命、能源技術革命、能源體制革命,全方位加強國際合作),成為指導中國能源轉型的基本指針。“雙碳”目標提出后,黨中央進一步明確“深入推動能源革命”的要求:立足中國能源資源稟賦,堅持“先立后破、通盤謀劃”,傳統(tǒng)能源逐步退出必須建立在新能源安全可靠替代的基礎上;規(guī)劃建設清潔低碳、安全高效的新型能源體系,構建“清潔低碳、安全充裕、經濟高效、供需協(xié)同、靈活智能”的新型電力系統(tǒng)。這為規(guī)劃的頂層設計提供了核心方向。
堅定不移大力發(fā)展新能源
2024年,習近平總書記指出,中國能源發(fā)展仍面臨“需求壓力巨大、供給制約較多、
綠色低碳轉型任務艱巨”等挑戰(zhàn),而應對挑戰(zhàn)的核心出路在于大力發(fā)展新能源。當前,新能源已成為推動能源結構優(yōu)化、保障能源安全、培育新質生產力的核心力量,也是實現(xiàn)“雙碳”目標的關鍵抓手,必須在規(guī)劃中確立新能源的核心地位,推動其規(guī)模化、高質量發(fā)展。在新一輪的國家自主貢獻目標中明確提出到2035年:“風電和太陽能發(fā)電總裝機容量達到2020年的6倍以上、力爭達到36億千瓦”。如果僅從這一個目標考慮,預計2025年,風電及太陽能發(fā)電裝機容量將達到18億千瓦左右,考慮到運行期滿或者其他因素的淘汰情況,未來10年平均每年需新增加約2億千瓦左右風光裝機。但新一輪NDC目標中的其他目標對新能源發(fā)展也有直接或間接影響,需要全盤考慮。
把握“十五五”新型電力系統(tǒng)
規(guī)劃的主要特征
進入新時代以來,中國傳統(tǒng)電力規(guī)劃模式持續(xù)改革——“十四五”前夕,能源規(guī)劃已從“發(fā)展規(guī)劃”升級為“現(xiàn)代能源體系規(guī)劃”,初步體現(xiàn)能源轉型導向。“十五五”時期,能源電力規(guī)劃需進一步升級為“新型能源體系規(guī)劃”及“新型電力系統(tǒng)規(guī)劃”,這種升級并非“換湯不換藥”的名稱調整,而是在保留傳統(tǒng)規(guī)劃基本功能基礎上的革命性變革,主要體現(xiàn)為三大特征:
規(guī)劃體系的系統(tǒng)性革新
從理念、原則、指標、方法到內容,新型電力系統(tǒng)規(guī)劃實現(xiàn)全維度革新。若仍沿用傳統(tǒng)電力規(guī)劃體系應對新型電力系統(tǒng)需求,將陷入“用傳統(tǒng)高射炮防御現(xiàn)代五代戰(zhàn)機”的困境,無法解決新問題、適應新特點。
一方面,“十五五”電力規(guī)劃面臨理念重構。傳統(tǒng)電力規(guī)劃以“滿足經濟社會電力需求”為核心,屬于“適應型、被動型”規(guī)劃;新型電力系統(tǒng)規(guī)劃中,電力作為能源轉型的核心載體,與經濟社會發(fā)展形成“互為因果、協(xié)同聯(lián)動”的關系,電力供需特性從“供應滿足需求”轉變?yōu)?ldquo;供需協(xié)同優(yōu)化”。
從環(huán)保目標看,規(guī)劃邊界從傳統(tǒng)的污染控制、資源節(jié)約拓展至低碳排放、生態(tài)保護;從環(huán)保要求看,治理邏輯從“末端污染控制”轉向全過程、系統(tǒng)性山水林田湖草沙一體化保護;從安全約束看,約束條件從化石能源資源約束、化石能源發(fā)電為基礎的技術裝備約束、轉動慣量支撐的系統(tǒng)穩(wěn)定約束,逐步轉變?yōu)樾履茉促Y源條件(氣象資源)約束、新能源大規(guī)模接入引發(fā)的靈活性不足約束、電力電子系統(tǒng)為基礎的新型安全穩(wěn)定約束。
同時,電力行業(yè)的技術管理手段從自動化、信息化升級為數(shù)智化,行業(yè)管理方式以市場機制為主。
另一方面,“十五五”電力規(guī)劃還面臨要素關系變革。電力發(fā)展的目標集合、驅動力、約束力、供應主體、需求主體、平衡特性、運行規(guī)律等均發(fā)生根本性或重大變化——這種變化并非單一目標、少數(shù)變量的線性調整,而是多目標、多變量的非線性重構。
例如,在傳統(tǒng)電力規(guī)劃中,滿足新增電量需求只需重點考慮新增電源規(guī)模、布局優(yōu)化、網源協(xié)同;而在新型電力系統(tǒng)中,還需統(tǒng)籌考慮電力需求特性、多能互補、新能源消納主體、靈活性資源支撐(儲能、煤電靈活性改造、電網互濟、需求響應、車網互動、水電運行特性調整等)、天氣預測精度、電網接入與調度優(yōu)化、其他電源運行方式、新能源商業(yè)模式、
碳市場配額、多元主體利益平衡等要素,且各要素間存在復雜的互為因果關系,大幅增加了規(guī)劃復雜度。
規(guī)劃底層邏輯的重構
中國提出的“新型電力系統(tǒng)”,是針對特定能源電力轉型問題的“目標型、功能型”設計,而非固定的“模式型”設計。其核心邏輯是:隨著碳達峰、碳總量減排、碳中和目標的推進,在持續(xù)解決轉型新問題的過程中動態(tài)構建系統(tǒng),而非“先建成系統(tǒng)再適配新能源發(fā)展”。事實上,全球也不存在“放之四海而皆準”的新型電力系統(tǒng)模式,各國需根據自身資源稟賦、發(fā)展階段形成“階段性、差異化”的系統(tǒng)形態(tài),可借鑒但不可復制。
從核心矛盾聚焦來看,基于中國能源資源稟賦與NDC目標要求,新型電力系統(tǒng)的演進核心是“新能源發(fā)電滲透率的持續(xù)提升”——這是規(guī)劃中諸多矛盾中的“主要矛盾”,而“新能源增長率”是主要矛盾的“主要方面”。電網對新能源發(fā)展的適配能力,是保障新能源增長率的關鍵制約因素;解決這一制約的核心路徑,是提升系統(tǒng)靈活性。
從靈活性資源定位來看,當前及未來一段時期,電源側靈活性資源(煤電、水電、氣電)仍是中長時程靈活性供給的主力軍;傳統(tǒng)儲能與新型儲能則是逐步替代傳統(tǒng)短時靈活性資源的新生力量與基礎保障。因此,新型電力系統(tǒng)規(guī)劃的核心任務是:既要考慮在未來10年風電、太陽能發(fā)電裝機總目標下限確定的情況下,如何將發(fā)展的規(guī)模、速度及滲透率合理分解到“十五五”“十六五”兩個階段及各年度,同時要考慮其余NDC目標對新能源發(fā)展的影響,還要考慮在百年變局下,各種因素對新能源產業(yè)發(fā)展的波動性影響,在此基礎上優(yōu)化其他要素配置。
從規(guī)劃范圍與技術創(chuàng)新拓展來看,相較于傳統(tǒng)電力規(guī)劃,新型電力系統(tǒng)規(guī)劃的覆蓋范圍更廣泛:需統(tǒng)籌電力行業(yè)與工業(yè)、交通、建筑、農業(yè)等產業(yè)的融合發(fā)展,兼顧電力行業(yè)國際化布局;更強調技術創(chuàng)新與新型模式的協(xié)同應用,例如通過發(fā)展分布式能源、微電網、虛擬電廠等新型能源組織形式,提升系統(tǒng)靈活性與韌性。
綜上,“十五五”新型電力系統(tǒng)規(guī)劃的總思路可概括為:以滿足經濟社會高質量發(fā)展對電力的需求為首要目標(安全高效),以新一輪的NDC目標為約束(清潔低碳),以新型能源體系為基礎載體,以市場化資源配置為核心機制(供需協(xié)同),以數(shù)字化智能化技術為驅動力量(靈活智能),規(guī)劃清潔低碳轉型與高質量發(fā)展相協(xié)同的電力系統(tǒng)。
規(guī)劃指標體系的重構
長期以來,中國電力規(guī)劃指標體系圍繞電力供應的數(shù)量與質量構建,從當前需求看,這種模式已無法適應新型電力系統(tǒng)發(fā)展需求。
傳統(tǒng)指標體系的基本構成主要有:電源規(guī)劃指標,主要包括各類電源裝機容量(煤電、水電、風電、光伏等)、發(fā)電量、電源結構比例,用于指導電源項目建設規(guī)模與布局;電網規(guī)劃指標,主要包括輸電線路長度、變電容量、供電可靠性(用戶平均停電時間、供電可靠率)、電壓合格率,用于保障電網安全穩(wěn)定運行;綜合性指標,如電力彈性系數(shù)(反映電力消費與經濟增長關系)、單位GDP電耗,用于評估電力與經濟的協(xié)同性。
傳統(tǒng)指標體系存在的短板在于:首先,缺乏新能源特性指標。風電、光伏的間歇性、波動性特征,導致傳統(tǒng)裝機容量、發(fā)電量指標無法準確反映其實際發(fā)電能力(尤其是適應負荷變化的能力),易造成電力平衡計劃的缺口或過剩,影響系統(tǒng)安全。例如,部分新能源高比例地區(qū)因連續(xù)陰天、無風天氣,且規(guī)劃未預留足夠備用容量,引發(fā)電力供應緊張;其次,缺乏系統(tǒng)靈活性衡量指標。新型電力系統(tǒng)對靈活性要求顯著提升,但現(xiàn)有指標無法有效評估靈活調節(jié)電源占比、調節(jié)能力(電源側)、電網功率潮流適應能力、分布式能源接入能力、故障恢復速度(電網側)、負荷可調節(jié)性(負荷側),導致應對分布式新能源接入時出現(xiàn)電壓波動、線路阻塞等問題,新能源承載能力評估滯后;第三,缺乏市場機制適配指標。新一輪電力體制改革后,市場在資源配置中的作用凸顯,但傳統(tǒng)指標未考慮市場環(huán)境下電源項目收益不確定性(如現(xiàn)貨市場電價波動、負電價)、電網企業(yè)在市場與低碳目標下的運營成本與收益風險,統(tǒng)籌輔助服務市場、容量市場等新型市場機制方面的政策還不完善;第四缺乏“雙碳”目標銜接指標?,F(xiàn)有指標未體現(xiàn)不同階段碳管控要求,且未及時調整煤電功能轉變后的煤耗指標(如煤電從電量供應轉向靈活調節(jié)后,傳統(tǒng)煤耗指標已失去原有的指導意義);第五,缺乏新業(yè)態(tài)新模式指標。分布式能源、能源互聯(lián)網等新業(yè)態(tài)快速發(fā)展,但現(xiàn)有指標缺乏風險管控、系統(tǒng)經濟性評估的針對性衡量標準。
此外,能源電力轉型還導致部分傳統(tǒng)指標的內涵發(fā)生變化,例如發(fā)電量與用電量統(tǒng)計,由于儲能電量充電、放電分別統(tǒng)計到發(fā)電和用電領域形成重復統(tǒng)計(在傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中因儲能比重很低,幾乎不影響發(fā)用電結構對決策的分析),一次能源折算方法的適用性,能源消費總量扣除新能源消費如何反映實際能源消費等,都增加了能源經濟環(huán)境分析結果的不確定,一定程度會影響到決策分析系統(tǒng)。
新型電力系統(tǒng)規(guī)劃指標體系的構建原則在于,需基于要素邏輯關系厘清主次矛盾形成明確的前提,實現(xiàn)多維度、多層面覆蓋:如兼顧“單項指標”(如風電/光伏裝機容量)與“復合指標”(如新能源滲透率、靈活性資源比重);兼顧“總體屬性指標”(如總發(fā)電量、總碳排放量)與“人均/強度屬性指標”(如人均用電量、單位GDP碳排放);兼顧“總量控制指標”(如碳排放總量)與“效率指標”(如單位發(fā)電量碳排放強度、節(jié)點投入產出比)等。
“十五五”新型電力系統(tǒng)規(guī)劃
核心指標分析
結合“雙碳”目標新NDC目標、能源革命要求及新型電力系統(tǒng)特征,“十五五”電力規(guī)劃需重點關注三大核心指標,并配套完善相關輔助指標。
全社會用電量(含人均用電量)指標
該指標的戰(zhàn)略意義在于,立足國情實現(xiàn)能源自給,把能源的飯碗牢牢端在自己手中是中國能源電力戰(zhàn)略的核心,而全社會用電量(及人均用電量)是衡量電氣化水平、現(xiàn)代化程度的關鍵指標——其本質反映產業(yè)規(guī)模、產業(yè)結構與電氣化深度,直接關系中國式現(xiàn)代化進程與能源安全。
2024年,我國人均用電量為6996千瓦時,約為世界平均水平的1.9倍,超過部分發(fā)達國家;人均生活用電量為1063千瓦時,約為世界平均水平的1.2倍,僅為發(fā)達國家工業(yè)化時期水平的50%;產業(yè)用電結構為第二產業(yè)占比64.8%、第三產業(yè)占比18.6%、居民用電占比15.2%(發(fā)達國家三大領域占比均約為1/3),反映中國全球制造業(yè)中心的定位與現(xiàn)代化進程中的用電特征。
人均用電量、人均生活用電量與中國式現(xiàn)代化進程呈互為促進關系,規(guī)劃中需重點關注產業(yè)用電結構向降低第二產業(yè)占比穩(wěn)步調整。由于未來五年中國人口規(guī)模變化平緩,全社會用電量與人均用電量的指標變化率應基本一致;但需區(qū)分城鄉(xiāng)人均生活用電量的變化差別——因城鄉(xiāng)一體化推進與常住人口結構變化,城鄉(xiāng)用電差異對規(guī)劃精準性有較大影響。
能源消費彈性系數(shù)(能源消費增速/經濟增速)、電力消費彈性系數(shù)(電力消費增速/經濟增速)的多年平均值(不能單純看一年或者更短時段)是判斷能源電力與經濟協(xié)同性的核心指標之一。“十三五”(2016~2020年)時期我國能源消費彈性系數(shù)平均值0.53、電力消費彈性系數(shù)平均值0.96;“十四五”前四年(2021~2024年)能源消費彈性系數(shù)平均值0.89、電力消費彈性系數(shù)平均值1.29。基于歷史數(shù)據與“十五五”期間碳達峰目標要求,結合周期性規(guī)律筆者綜合分析預測,“十五五”期間,我國能源消費彈性系數(shù)約0.6,電力消費彈性系數(shù)約1.0,整體呈現(xiàn)“波動式發(fā)展”態(tài)勢。
新能源發(fā)電裝機指標
新能源發(fā)電裝機指標涵蓋累計裝機、淘汰裝機、新增裝機、改造裝機,是規(guī)劃的核心抓手,需綜合考慮“雙碳”目標定位、碳約束、新能源利用率(需與市場化機制進展協(xié)同考慮)、電網承載能力、系統(tǒng)成本、電價空間、戰(zhàn)新產業(yè)發(fā)展要求等因素——盡管要素間相互關聯(lián),但規(guī)劃需優(yōu)先確定新能源裝機容量底線。
首先,裝機容量底線的核心依據,是新增電量以新能源為主導。
中國2030年前與電力相關的4項NDC目標(燃料燃燒及工業(yè)生產過程二氧化碳達峰、單位GDP二氧化碳較2005年降65%以上、非化石能源占一次能源消費比重達25%左右、風電光伏裝機達12億千瓦以上)中,僅“風電光伏裝機”目標提前完成(2024年底達14億千瓦),其余3項目標正在積極推進,部分目標實現(xiàn)難度大。因此,“十五五”期間新增電力需求必須基本由新能源滿足,這是確定新能源裝機容量底線的核心依據。
其次,新能源裝機與其他電源裝機在作用上有顯著差異。
1千瓦光伏與1千瓦核電、水電、火電、風電在電力系統(tǒng)中的功能、作用不同,不能簡單將新能源發(fā)展的裝機規(guī)模與其他電源做比較以示大小多少。目前,核電、水電發(fā)展態(tài)勢已明確,煤電定位為兜底保供、靈活調節(jié)的電源以支撐新能源,由于功能不同,就不能簡單地把規(guī)劃中各類電源裝機容量相加而得出需要的總裝機規(guī)模,并用來比較不同方案裝機容量的多少——道理雖然簡單,但實踐中往往不注意差別,從而造成價值判斷上的錯位。需通過集中式與分布式新能源品種優(yōu)化、布局調整、比例協(xié)調、電網承載能力匹配、靈活性資源配置優(yōu)化的迭代計算,提出新能源裝機各自的規(guī)模與總裝機結構,或者在規(guī)劃中構建體現(xiàn)功能要求的“折算裝機容量”“等效裝機容量”等指標,并與“實際裝機容量”聯(lián)合采用。
靈活性資源指標
靈活性資源是保障新能源高比例接入的關鍵,規(guī)劃需明確“靈活性資源的構成、占比及調節(jié)能力”,引導電源結構向“靈活化”優(yōu)化。
煤電靈活性改造是當前最主要的靈活性資源來源——依托龐大的煤電裝機基數(shù),改造后可同時實現(xiàn)“提供靈活性、減少燃煤發(fā)電量”雙重目標;
新型儲能(以電化學儲能為主)是最具潛力的靈活性資源——可靈活布局于源側、網側、用戶側,通過共享儲能、獨立儲能、源荷儲耦合等模式提供多場景靈活性服務;
需求響應是最經濟的靈活性資源之一——通過市場化手段引導用戶調整用電行為,平抑負荷波動;
電網調節(jié)是靈活性資源配置的“中樞”——通過科學調控與跨區(qū)互濟等方式,優(yōu)化各類靈活性資源的協(xié)同效率;
其他靈活性資源諸如水電擴機改造、太陽熱發(fā)電、生物質電廠、壓縮空氣儲能、飛輪儲能、氫能、車網互動(V2G)、多能互補等,在規(guī)劃靈活性資源時需各盡所長、優(yōu)勢互補、各得其所。
在指標設計方向上,需明確靈活調節(jié)電源占比(如煤電、新型儲能、氣電在電源結構中的占比),建立調節(jié)能力量化指標,如儲能充放電功率/時間、氣電爬坡速率/啟停時間、需求響應可調負荷規(guī)模。
除上述三大核心指標外,規(guī)劃還需考慮以下指標:即新能源消納能力指標,如新能源利用率、棄風棄光率;市場收益評估指標,如電源項目度電成本、市場電價波動區(qū)間;碳排放管控指標,如電力系統(tǒng)碳排放總量、單位發(fā)電(供電)量碳排放強度、火電、煤電、氣電發(fā)電碳排放強度;新業(yè)態(tài)發(fā)展指標,如分布式能源裝機規(guī)模及發(fā)電量占比;經濟性指標,如電力系統(tǒng)建設成本、運行成本、度電碳排放成本。
“十五五”新型電力系統(tǒng)規(guī)劃
編制需要關注的三個問題
2030年NDC目標與2035年NDC目標銜接問題
2035年的NDC目標已經提出,那么“十五五”規(guī)劃是按照原有的NDC目標(老目標)規(guī)劃還是按新的NDC目標(新目標)進行規(guī)劃,是一個不得不面對的問題。筆者認為,從規(guī)劃的制定看,既不能用新目標替代老目標“另起爐灶”,也不能不顧“新目標”只考慮“老目標”,而是要以新目標為導向,以老目標為依據。因為2035年的目標是“十五五”與“十六五”10年間要完成的,既有階段性,更有延續(xù)性,“十五五”要為“十六五”奠定基礎。我國宣布的2035年目標并未涉及2030目標的“更新”或“提升”;且2035年的目標中“中國全經濟范圍溫室氣體凈排放量比峰值下降7%~10%,力爭做得更好”與2030年的“碳達峰的口徑為燃料燃燒以及工業(yè)生產過程和產品使用的二氧化碳排放”不論在溫室氣體范圍上還是排放量概念上內涵都不同,且此“峰值”也不是彼“峰值”。但是,根據國家公布的數(shù)據計算, 2021 年中國能源活動的溫室氣體排放量占全經濟領域溫室氣體排放量(凈排放量)為77%(84.7%);能源活動的二氧化碳排放量占全經濟領域溫室氣體排放量(凈排放量)為70.5%(77.7%),可知,2030年前能源領域的二氧化碳達到排放峰值是影響2035年NDC目標的決定性因素。同時,新NDC目標中的“非化石能源消費占能源消費總量的比重達到30%以上”的要求與“十五五”電力發(fā)展也密切相關。總之,以2035年的目標為導向,依據2030年的目標進行規(guī)劃,從理念上、原則上是一致的。同時也要清醒認識到,新NDC目標是包含各種因素的“一攬子”目標,36億千瓦的風電和太陽能裝機目標不是唯一決定新能源裝機容量的依據。
規(guī)劃協(xié)同問題
能源電力規(guī)劃的協(xié)同性需聚焦三大層面,核心目標是從系統(tǒng)整體功能與價值出發(fā),實現(xiàn)總體效益最大化,推動規(guī)劃從專業(yè)碎片化向綜合一體化轉變。
頂層規(guī)劃與子規(guī)劃協(xié)同。如“新型能源體系規(guī)劃”與新型電力系統(tǒng)規(guī)劃、煤炭規(guī)劃、石油規(guī)劃的協(xié)同——需明確頂層規(guī)劃的指導作用,避免子規(guī)劃與頂層目標脫節(jié),例如煤炭規(guī)劃需匹配煤電靈活調節(jié)定位,石油規(guī)劃需銜接油氣電協(xié)同需求。
同層面強關聯(lián)規(guī)劃協(xié)同。如電源規(guī)劃與電網規(guī)劃的協(xié)同(避免電源建而電網接不了或電網建而電源跟不上)、可再生能源規(guī)劃與靈活性資源配置規(guī)劃的協(xié)同(確保新能源增長與靈活性資源同步匹配)。
政策工具協(xié)同。在“雙碳”目標下,我國已經實施了強制性碳市場、
CCER自愿減排市場、綠電綠證市場政策,在“十五五”新型電力系統(tǒng)規(guī)劃中的政策支撐部分,要避免政策交叉重疊或空白,確保政策目標一致、實施路徑互補,防止重復管控或激勵沖突。
協(xié)同規(guī)劃需重點平衡安全穩(wěn)定供應、低碳目標實現(xiàn)、系統(tǒng)成本合理三大目標,兼顧短期與長期目標適配、全局與局部利益均衡、生產者—電力輸送及電網安全運行管理者—消費者利益共享。
電碳政策機制協(xié)同問題
電碳政策協(xié)同的底層邏輯是政策互補不交叉——由于問題性質不同,單一政策無法解決多維度問題,需在總目標下設計各有側重、相互支撐的政策體系,避免頂層設計階段的政策交叉導致實施混亂、目標模糊、效率降低。
以碳市場、CCER市場、綠電綠證市場為例:
強制性碳市場:針對排放主體的“低成本控碳政策”,核心是通過
碳配額約束倒逼碳排放企業(yè)減排,再通過市場競爭機制實現(xiàn)全社會低成本控碳;
CCER自愿減排市場:針對有降碳積極性且希望通過技術及管理創(chuàng)新獲得降碳收益的主體,核心是通過自愿減排項目補充控碳手段,降低全社會減排成本;
綠電綠證市場:針對可再生能源消納責任主體與自愿使用綠電的用戶,核心是通過綠電確權及綠證交易,推動綠色電力消費。
三項政策的共性是“實現(xiàn)全社會低成本降碳”,差異在于約束對象的性質、實施方式、目標側重——除CCER政策外,碳市場與綠證市場均對特定主體具有“強制配額+自愿交易”特征,前者直接約束碳排放,后者間接推動零/低碳能源消費。當前階段,三項政策之間不宜大面積融合,需保持底層邏輯清晰、解決問題明確的互補性,可在局部范圍開展融合
試點(如綠證與CCER的換算
試點),驗證可行性后再逐步推廣。
電力轉型風險管理問題
新型電力系統(tǒng)構建的首要目標之一,是防范低碳轉型中的電力系統(tǒng)黑天鵝、灰犀牛事件,避免對經濟社會造成重大沖擊。隨著碳中和推進,終端用能中電能占一次能源消費比重將逐步達70%左右(由筆者估計),電力系統(tǒng)安全已成為“新型國家安全”的重要組成部分,規(guī)劃中需設立“風險防范”章節(jié)。
風險類型包括不可抗力風險,如極端天氣(如臺風、暴雪導致新能源脫網),在傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中正常的天氣狀況,卻在新型電力系統(tǒng)中成為災害性天氣(如連續(xù)的陰天、雨天、無風天)、地質災害、人為破壞(如戰(zhàn)爭、網絡攻擊);戰(zhàn)略決策風險,如新能源發(fā)展速度與系統(tǒng)承載能力不匹配、傳統(tǒng)能源退出節(jié)奏過快;運行技術風險,如新能源大規(guī)模脫網、電網頻率/電壓失穩(wěn)、短路電流特性變化;市場風險,如電價大幅波動、市場力濫用、新能源項目收益不確定性。
基于以上風險分析,提出風險防范核心舉措,包括構建風險防范技術與管理體系的指導性要求:將系統(tǒng)重大風險分散至不同環(huán)節(jié)、不同層面、不同主體,研究提出阻斷風險傳導與擴大機制,核心是貫徹“傳統(tǒng)能源逐步退出要建立在新能源安全可靠替代基礎上”的要求,避免“先破后立”;提出量化評估市場風險的探索性要求:建立新能源項目收益模型,評估電價波動、
碳價變化對項目經濟性的影響;利用大數(shù)據、人工智能構建市場風險預警系統(tǒng),實時監(jiān)測電價、負荷、新能源出力等指標,超過閾值時及時預警;提出完善應急預案的基本要求:針對新能源大規(guī)模脫網、電網大面積停電等場景,明確應急處置流程與部門職責,通過模擬演練(如極端天氣導致風電光伏故障脫網場景)檢驗負荷轉移、備用電源啟動等措施的有效性,動態(tài)優(yōu)化預案;提出創(chuàng)新風險金融工具的探索性意見:積極探索發(fā)展電力期貨、期權交易,幫助發(fā)電企業(yè)與用戶鎖定電價;建立電力市場風險補償基金,鼓勵保險機構開發(fā)新能源發(fā)電功率損失保險、電網故障損失保險等產品,為市場主體提供風險對沖手段;提出應急資源儲備體系的要求:合理布局應急發(fā)電設備、備品備件、搶修工具儲備點,加強地區(qū)間應急資源共享(如自然災害頻發(fā)地區(qū)簽訂“應急發(fā)電車互助協(xié)議”),確保事故后快速調配資源、恢復供電。
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王志軒
教授級高級工程師,1955年9月生,中國電力企業(yè)聯(lián)合會(中電聯(lián))原專職副理事長,現(xiàn)任中電聯(lián)專家委員會副主任委員,國家氣候變化專家委員會第二、三、四屆(現(xiàn))委員,全國能量系統(tǒng)標委會主任委員,國家“十四五”能源規(guī)劃專家組成員,華北電力大學新型能源系統(tǒng)與碳中和研究院院長,中國鄉(xiāng)村發(fā)展協(xié)會綠色能源專家委主任,電力行業(yè)節(jié)能標準化技術委員會主任委員、低碳標準化工作組主任委員等。主要研究領域為能源電力發(fā)展與環(huán)境保護、資源節(jié)約、應對氣候變化方面的政策、規(guī)劃、技術標準等研究與制定。主持或負責開展了60多項電力發(fā)展與環(huán)保、節(jié)能、低碳發(fā)展等相關政策、法規(guī)、規(guī)劃、標準的研究制定,發(fā)表專業(yè)
論文約300余篇;正式出版的獨著、譯著、主編專業(yè)著作10余部,主編著作20余部。
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