能源是實現(xiàn)碳達峰、碳中和的主戰(zhàn)場，電力則是主戰(zhàn)場的主力軍。2020年我國能源消費產(chǎn)生的二氧化碳排放占總排放量的88%左右，而電力行業(yè)占能源行業(yè)排放總量的42.5%。

剛剛舉行的中央經(jīng)濟工作會議指出，“傳統(tǒng)能源逐步退出要建立在新能源安全可靠的替代基礎上”“增加新能源消納能力，推動煤炭和新能源優(yōu)化組合”。

在行業(yè)專家看來，推動能源綠色化是實現(xiàn)碳中和的重要內(nèi)容。而尋找化石能源的替代方案，則是其中的關鍵一環(huán)。

對于是能源消費大省、卻不是能源生產(chǎn)大省的廣東而言，破解“資源瓶頸”，實現(xiàn)傳統(tǒng)能源逐步退出與新能源替代的平穩(wěn)過渡，更是確保能源安全、推動經(jīng)濟高質量發(fā)展的必有之義。

資源稟賦??廣東可再生能源潛力在海上

乘坐飛機抵達寧夏中衛(wèi)沙坡頭機場，從舷窗望出去，可以清晰地看到，機場四周布滿了大片光伏發(fā)電板，蔚為壯觀。從中衛(wèi)開車前往石嘴山的3小時路程中，車窗外218省道兩側，一路都是大風車。以沙漠景致著稱的寧夏，享有著天然優(yōu)越的風、光資源稟賦。

但位于東南沿海的廣東，并不具備西北天然優(yōu)越的資源稟賦。“土地需求量大，這是制約廣東陸上風電和光伏發(fā)展的一個瓶頸。”中國工程院院士、中國南方電網(wǎng)公司專家委員會名譽主任委員李立浧說。

“廣東陸上風電和光伏的發(fā)電小時數(shù)不高，新能源中西電東送的水電占比較高，但是正在快速發(fā)展中的西部省份未來的發(fā)展需要同樣很大。”中國廣東院能源咨詢規(guī)劃院高級工程師宋青說。

廣東的優(yōu)勢在海上。在珠海、陽江、汕尾等地，如今，近海已經(jīng)遍布大風車，不少項目在近日接連投產(chǎn)，11月底，中廣核汕尾后湖50萬千瓦海上風電項目91臺風機全部并網(wǎng)發(fā)電，年上網(wǎng)電量可達14.89億千瓦時。

居高不下的成本問題是海上風電發(fā)展的主要瓶頸。與光伏和陸上風電不同，因為材料及海上施工成本高，儲能、輸電特別是遠海輸電技術不夠成熟，海上風電至今尚未實現(xiàn)平價。

補貼驅動是新能源邁過平價“門檻”的“拐杖”。今年6月，廣東省政府發(fā)布的《促進海上風電有序開發(fā)和相關產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的實施方案》提出，2022—2024年全容量并網(wǎng)的項目，每千瓦補貼標準分別為1500元、1000元和500元。

產(chǎn)業(yè)鏈的集聚更有助于推動行業(yè)的快速發(fā)展。12月14日印發(fā)的《廣東省海洋經(jīng)濟發(fā)展“十四五”規(guī)劃》提出，打造海上風電產(chǎn)業(yè)集群，力爭到2025年底累計建成投產(chǎn)裝機容量達到1800萬千瓦，加快建設陽江、粵東海上風電產(chǎn)業(yè)基地，力爭到2025年全省風電整機制造年產(chǎn)能達到900臺(套)。

“未來丟掉補貼‘拐杖’，實現(xiàn)市場化驅動是必然趨勢。”宋青說，“雙碳”目標下，強勁的市場需求將推動海上風電通過技術創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)鏈集聚等方式實現(xiàn)平價，“光伏、陸上風電都是這么走過來的。”

基礎設施??新型電力系統(tǒng)實現(xiàn)削峰填谷

樓房的房頂上裝著光伏板，小區(qū)的綠化樹旁是小型風機，地下車庫里安裝著電動汽車充電樁，光伏和風電供給電動汽車充電，余量還可以向電網(wǎng)出售，電動汽車也都進入了電網(wǎng)的儲能調度之中。李立浧向記者描述了這樣一個未來新型電力系統(tǒng)下的場景，用戶不再是單純的用電方，還能生產(chǎn)電力，與電網(wǎng)形成互動。

對于土地資源算不上豐富的廣東來說，大容量、集中式的電廠不再是唯一的選擇，我們身邊的每一臺新能源車、每一棟綠色樓宇等都將成為新型電力系統(tǒng)中的一分子。

就在今年8月29日的一個深夜，廣州市虛擬電廠“首試牛刀”。當晚，荔灣龍溪居民用電走高，電網(wǎng)負荷一度告急。

此時，廣州電網(wǎng)通過虛擬電廠平臺向公交充電公司發(fā)出首條直調指令，精準削減變電站負荷，瞬間降低80輛電動公交車充電功率，調整公交充電計劃時間，保障了2000戶家庭的空調用電。次日清晨，公交車重新連接電源充滿電力地出發(fā)了。

電動公交汽車既是用電的主體，也是儲能的主體，虛擬電廠就是把這些儲能主體靈活調度，實現(xiàn)削峰填谷的作用。這是新型電力系統(tǒng)的一個縮影。

“可再生能源跟傳統(tǒng)的能源供應有根本性的區(qū)別?，F(xiàn)在發(fā)電廠都是大機組，裝機量很大，但是可再生能源單機裝機容量普遍比較小，家庭的分布式光伏就更小。以可再生能源為主，就會變成單個裝機規(guī)模不大，但是數(shù)量眾多，按照傳統(tǒng)電網(wǎng)的技術手段是不可想象的，所以要建設數(shù)字電網(wǎng)、透明電網(wǎng)，要構建可再生能源為主的新型電力系統(tǒng)。”李立浧說。

技術目標??智能調度保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定

新能源無疑將成為未來新增電源的主體，但是風能、光伏等新能源固有不穩(wěn)定特征，如何能承擔起保供的重任?新型電力系統(tǒng)又如何保障新能源安全穩(wěn)定的替代?

“這是一個逐步的過程。”廈門大學“長江學者”特聘教授、中國能源政策研究院院長林伯強說，保證能源供應和新能源逐步替代傳統(tǒng)能源，需要按照頂層設計，遵循市場化規(guī)律進行動態(tài)平衡推進。

新型電力系統(tǒng)的構建需要以規(guī)劃為統(tǒng)領，統(tǒng)籌安全、經(jīng)濟、低碳等多目標，創(chuàng)新電力規(guī)劃方法。今年，南方電網(wǎng)提出將在2030年基本建成新型電力系統(tǒng);未來10年，將新增新能源裝機2億千瓦，占比提高22個百分點;2030年，南方電網(wǎng)非化石能源裝機占比將提升至65%，發(fā)電量占比將提升至61%。

“構建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)是一場硬仗，面臨的挑戰(zhàn)很多，需要重點攻克的關鍵技術也很多。”中國工程院院士、南方電網(wǎng)公司首席技術專家饒宏告訴記者，這些關鍵技術主要包括大規(guī)模新能源高效消納技術、遠距離大容量直流輸電技術、數(shù)字技術與先進電力電子技術融合的大電網(wǎng)柔性互聯(lián)技術、交直流配電網(wǎng)與智能微網(wǎng)技術等。

“新能源發(fā)電裝機點多面廣、‘靠天吃飯’，協(xié)調多點、多樣、多變的電源與系統(tǒng)安全穩(wěn)定、可靠供電的矛盾難度加大，系統(tǒng)響應速度要求更快，運行方式安排、運行調度控制更加困難，智能運行調度更加重要。”南方電網(wǎng)能源院黨委書記、董事長吳寶英說。

“新型電力系統(tǒng)以新能源為主體，以風電、光伏等為主體的新能源，輸出電力不穩(wěn)定，具有波動大、隨機性等特點。”南方電網(wǎng)戰(zhàn)略規(guī)劃部總經(jīng)理鄭外生介紹，抽水蓄能是當前技術最成熟、經(jīng)濟性最優(yōu)、最具大規(guī)模開發(fā)條件的靈活調節(jié)電源。因此，南方電網(wǎng)也提出，將在未來3個五年規(guī)劃中，加快抽水蓄能建設，到2030年，大約相當于新增1個三峽水電站的裝機容量，支撐2.5億千瓦以上新能源接入和消納。

樣本觀察

“電力+算力”支撐

綠色能源供給體系

“未來電網(wǎng)”已現(xiàn)雛形

在位于深圳市龍崗區(qū)寶龍工業(yè)區(qū)的寶清儲能電站，記者看到，一排排蓄電池整齊地串聯(lián)在一起，組成了電池包應用儲能系統(tǒng)。寶清電站以2回10kV電纜接入深圳電網(wǎng)110kV碧嶺變電站，具備削峰填谷、緊急系統(tǒng)調頻、緊急系統(tǒng)調壓和備用電源等功能，是世界首座兆瓦級鋰離子調峰調頻電池儲能站。

在這個儲能電站“服役”的電池很多并非全新的，而是來自其他用途的“退役”電池。寶清儲能站運行人員黃毓程舉例稱，電動汽車對于電池性能要求更高，因此汽車電池“服役”時間普遍較短，通過該系統(tǒng)，這些退役電池可以在儲能站發(fā)揮“余熱”，使用壽命延長3年左右。

儲能作為新型電力系統(tǒng)的調節(jié)器和穩(wěn)定器，新能源大規(guī)模發(fā)展的助推器，可有效提升電力供應保障能力、電網(wǎng)安全運行水平，促進新能源消納，推動構建清潔低碳安全高效的能源體系。

“南網(wǎng)將加快推進儲能技術規(guī)?；瘧谩?rdquo;南方電網(wǎng)調峰調頻發(fā)電有限公司儲能專責李毓烜介紹，該公司已經(jīng)在開展“十四五”電化學儲能布點規(guī)劃研究，研究制定南方五省區(qū)不同技術路線、不同應用場景的電化學儲能示范電站建設方案，將高標準建成投產(chǎn)一批儲能示范項目，以示范項目為牽引，推動儲能規(guī)?；瘧?，構建以儲能為調節(jié)手段的電網(wǎng)安全運行支撐點網(wǎng)絡。

記者在走訪中看到，諸如寶清儲能電站這樣的能源類前沿示范項目，正通過科技創(chuàng)新賦能，助推新能源利用越來越安全可靠，“未來電網(wǎng)”已經(jīng)得以一窺雛形，以“電力+算力”支撐起來的綠色能源供給體系，和無處不在的分布式儲能，將為大灣區(qū)社會經(jīng)濟發(fā)展提供源源不斷的綠色能源支持。