构建新型电力系统路径研究

专题报告 构建新型电力系统路径研究 电力圆桌项目课题组 2023年8月 电力圆桌项目 电力圆桌（全称电力可持续发展高级圆桌会议）项目于2015年9月启动，旨在紧扣应对气候变化、调整能源结构的国家战略，邀请业内专家和各利益方参与，共同探讨中国电力部门低碳转型的路径和策略。通过建立一个广泛听取各方意见的平台机制，电力圆桌将各方关心的、有争议的、目前决策困难的关键问题提交到平台讨论，选出核心问题委托智库开展高质量研究，并将研究成果和政策建议提交到平台征求意见，从而支持相关政策的制定和落地，推动中国电力行业的改革和可持续发展，提高电力行业节能减排、应对气候变化的能力。 项目课题组 中国能源研究会于1981年1月成立，是由从事能源科学技术的相关企事业单位、社会团体和科技工作者自愿结成的全国性、学术性、非营利性社会组织。接受业务主管单位中国科学技术协会、社团登记管理机关民政部的业务指导和监督管理。 中国能源研究会坚持“围绕中心、服务大局，研究、咨询、交流、服务”的宗旨，团结能源领域的科技工作者，发挥能源科技高端智库的作用，服务能源科技进步和体制机制创新，积极开展能源领域的决策咨询服务和重大政策与课题研究，以及能源科技评估、团体标准制定、科学普及等工作，推动国内外的学术交流与合作，成为国家能源管理部门与企业联系的桥梁和纽带，是中国能源领域最具影响力的学术团体之一。中国能源研究会是国家能源局首批16家研究咨询基地之一，为政府决策、部署能源工作发挥了积极作用。 自然资源保护协会（NRDC）是一家国际公益环保组织，成立于1970年。NRDC拥有700多名员工，以科学、法律、政策方面的专家为主力。NRDC自上个世纪九十年代起在中国开展环保工作，中国项目现有成员40多名。NRDC主要通过开展政策研究，介绍和展示最佳实践，以及提供专业支持等方式，促进中国的绿色发展、循环发展和低碳发展。NRDC在北京市公安局注册并设立北京代表处，业务主管部门为国家林业和草原局。更多信息，请访问：www.nrdc.cn。 构建新型电力系统路径研究 PathwaysfortheConstructionofaNewPowerSystem 中国能源研究会2023年8月 目录 报告摘要��������������������������������������������������������������������������������������011�实现“双碳”目标对重塑能源体系的要求�����������������������������������05 1�1碳中和要求减排100亿吨以上的二氧化碳���������������������������������������05 1�2重塑能源体系是碳减排的必由之路�������������������������������������������������06 2�重塑能源体系对构建新型电力系统的要求�����������������������������������07 2�1能源系统电气化����������������������������������������������������������������������������07 2�2电力系统低碳化����������������������������������������������������������������������������08 2�3构建新型电力系统是实现高水平电气化低碳化的本质要求����������������08 3�新型电力系统的形态与发展趋势�������������������������������������������������10 3�1新型电力系统的形态���������������������������������������������������������������������10 3�2新型电力系统的发展趋势���������������������������������������������������������������13 4�构建新型电力系统的六大路径����������������������������������������������������15 4�1大力发展风电、太阳能发电等新能源����������������������������������������������15 4�2积极有序发展水电、核电���������������������������������������������������������������18 4�3加速传统火电转型�������������������������������������������������������������������������20 4�4积极推动多时间尺度储能规模化应用����������������������������������������������24 4�5加强电力需求侧管理与需求响应�����������������������������������������������������29 4�6努力提升电力系统数智化水平��������������������������������������������������������31 参考文献��������������������������������������������������������������������������������������33 报告摘要 一、研究背景 在“双碳”目标约束下，重塑能源体系是实现碳减排的必由之路，其核心在于大规模高比例开发利用非化石能源。后者的实现则要求推进能源系统电气化和电力系统低碳化，构建以新能源为主体的新型电力系统。2023年6月，国家能源局发布了《新型电力系统发展蓝皮书》，制定了新型电力系统“三步走”的发展路径。2023年7月11日召开的中央全面深化改革委员会第二次会议强调，要科学合理设计新型电力系统建设路径。 在自然资源保护协会（NRDC）的资助下，课题组启动了“构建新型电力系统路径研究”课题，该课题是中国能源研究会主办的“电力圆桌”框架下2022-2023年度重点研究 课题，同时也是2021-2022年度课题“构建新型电力系统研究”的后续与深化。在2021- 2022年度的研究中，课题组着重开展了构建新型电力系统的战略研究，提出了“五四三 45678”的能源转型战略构想和分“三步走”构建新型电力系统的战略构想。为进一步细化构建新型电力系统的实施路径，尤其是结合《新型电力系统发展蓝皮书》制定的框架性发展路径，本期课题重点探索具体的实现路径，刻画未来电力产业发展图景及路线图。 二、研究内容 本课题以“三步走”构建新型电力系统战略为基础和总体框架，从定量分析的角度，锚定非化石能源发电比重，细分各种非化石能源的发电比重，分析新能源占比逐步提高以及传统化石能源转型的发展路径，进而从以新能源为主体的视角分析构建新型电力系统总体路线图。 在“三步走”路线图的总基调下（如图1），本课题进一步从高比例新能源、水电核电、传统火电转型、储能氢能、电力需求侧和电力系统数智化等六个方面探索在不同阶段构建新型电力系统的有效路径。 3.3%4.0% 4.0% 14.7% 3.4% 气电 水电 生物质发电 12.0% 23.4% 62.0% 2.5% 43.4% 5.5% 2060年 22.5% 11.7% 12.4% 47.5% 2045年 13.3% 7.5% 6.7% 煤电核电 风光发电 2030年 图1分阶段的电源结构（发电量占比） ★第一阶段：2020-2030年，新能源占比逐步提高但仍以煤电为主体。风电、太阳能发电等新能源发展快速，但煤电仍然占据主体地位，预计风光发电占比将从2020年 的9.3%提高到2030年的22.5%；而煤电占比将从2020年的61.3%降低到2030年的47.5%。 在这一阶段，风电开发建设仍以大型风电基地建设为主；光伏发电技术进入加速部署期，继续采取集中式与分布式、外送消纳与就地消纳并举的模式，通过风电光伏带动光热发电进入快速降本通道；严控煤电发电量，存量煤电进行灵活性改造；进一步推动分布式气电发展，并替代部分煤电实现碳减排；在不同场景中多样化发展储能，全力加快抽水蓄能建设；数字技术在电力系统各环节广泛应用，推动传统电力发输配用向全面感知、双向互动、智能高效方向逐步转变，能源数字化智能化新模式新业态持续涌现。 ★第二阶段：2030-2045年，初步建成以新能源为主体的新型电力系统。2030年之后我国进入总量减碳阶段，新能源发电占比进一步提升，电力系统将进入系统变革阶段。预计风光发电占比将从2030年的22.5%提高到2045年的43.4%，煤电占比将从2030年 的47.5%降低到2045年的23.4%。 在这一阶段，风电发展逐步转向以区域内就地消纳利用为主，支持海上风电实现跨越式发展；光伏发电逐步转向光储充一体化供电、光伏直流微网供电等就地利用方式；煤电进入加速低碳转型阶段，推动“煤电+CCUS”、燃煤耦合生物质发电等技术产业化；气电容量和发电量达到峰值，探索气电与风-光-氢耦合发展；储能成本逐渐得到控制；数字技术在电力系统各环节广泛应用、有效融合，支撑电网向柔性化、数字化、智能化方向稳步升级，推动能源产业新生态加速形成。 ★第三阶段：2045-2060年，新型电力系统逐步成熟。2045年之后，新能源主体地位不断加强，新型电力系统地位逐渐成熟。预计风光发电占比将从2045年的43.4%提高 到2060年的62.0%，传统火电加速退出，煤电占比将从2045年的23.4%降低到2060年的4.0%。 在这一阶段，形成陆上大型风电机组集中式开发、小微型风电机组分散式开发利用和海上风电集群开发与多能转换利用格局；光伏发电全面融入终端能源消费场景中，光伏发电“产销者”模式成熟；完成改造的煤电机组与其他灵活性资源共同承担系统灵活调节任务，未改造煤电机组完全退出；气电全部加装CCUS，风-光-气-氢耦合发展逐渐成熟；多类型储能协同运行，能源系统运行灵活性大幅提升；数字革命与能源革命深度融合发展，支撑电力系统实现深度数字化、高度智能化，各类主体深度参与、高效协同、共建共治共享的能源互联网生态圈全面建成。 构建新型电力系统是当前能源转型和实现碳中和的重要任务之一。基于“三步走”路线图，应分阶段、有步骤地推进新型电力系统建设，可从以下六个方面推进新型能源系统建设： 1)高比例新能源发展路径：坚持技术创新，促进风电、太阳能发电持续降本增效；推进风电产业链协同发展，巩固提升风电产业竞争力；强化统筹，务实推进海上风电融合发展；推动城乡配电网改造升级，支持分布式光伏持续发展；做好资源普查和规划布局，支持和促进光热发电规模化发展。 2)水电、核电发展路径：加快推动水利基础设施建设，强化工程质量管理；完善水电定价政策与投资政策；统筹兼顾安全性和经济性，核准建设沿海地区三代核电项目；适时推进沿海核电机组实施热电联产，实现核电合理布局与可持续均衡发展。 3)传统火电转型发展路径：建立煤、电产业联动机制，缓解煤电运营压力；支持燃煤电厂与风光储联合发展，创新源网荷储一体化商业模式；完善市场机制设计，丰富煤电获利场景；完善气电参与电力市场机制设计，实现气电的灵活性价值和容量价值；保障气源供应，协调供气和发电两个系统。 4)储能氢能发展路径：科学制定抽水蓄能电价政策；建立反映抽水蓄能的碳减排价值的配套机制；合理疏导储能成本，调动储能投资积极性；明确氢能产业发展重点任务，集中力量进行技术攻关。 5)电力需求侧发展路径：充分调动需求侧资源在新型电力系统发展过程中的重要作用，激发用户参与的主动性；积极推进技术创新，整合“聚合+智能调度技术”、“储能 +分布式电源”等需求侧资源。