探索中国通往新权力体系的途径 ： 在逐步淘汰旧权力之前将现代元素带入网络

探索中国的道路新电源系统 在逐步淘汰旧元素之前将现代元素带入在线 报告/2023年3月 作者和致谢 Authors 陈子豪、高硕、李婷、刘玉静、刘子怡、袁瑶、周勤 其他贡献者 李杰，中国能源基金会临南彭，中国能源基金会周峰，中国能源基金会 作者按字母顺序列出。除非另有说明，否则所有来自RMI的作者。 联系人 硕高,sgao@rmi.org 刘玉晶,yujingliu@rmi.org 版权和引文 高硕，周勤，刘玉静，李婷，等，探索中国的新权力体系之路：带来 在逐步淘汰旧元素之前的在线现代元素，RMI，2023年，https://rmi.org/insight/exclusion-china- 新电源系统/. RMI重视合作，旨在通过分享知识和 见解。因此，我们允许感兴趣的各方通过创意参考、分享和引用我们的工作 CommonsCCBY-SA4.0许可证。https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/. 除非另有说明，否则所有使用的图像均来自iStock.com。 Acknowledgments Theauth感谢以下专家对这项工作的见解和观点。 振华丁东方电子 雪涵国务院发展研究中心李宁军中国水电总公司王春森，中国华能集团 王晓波加州独立系统运营商(CAISO) 赵峰魏，中国电力企业联合会 于洋南瑞集团公司（国网电力科学研究院）嘉海源华北电力大学 张永平,百度AI云 专家和他们的组织不负责这项工作。 此外，特别感谢中国能源基金会对本报告的支持。 关于RMI RMI是一家独立的非专业公司，成立于1982年，通过市场- 驱动的解决方案，与1.5°C的未来保持一致，并为所有人确保清洁，繁荣，零碳的未来。我们在世界上最关键的地区工作，并参与企业、政策制定者、社区和 非政府组织确定和扩大能源系统干预措施，至少将减少温室气体排放 到2030年50％。RMI在科罗拉多州的玄武岩和博尔德市；纽约市；加利福尼亚州奥克兰；华盛顿特区；并在中华人民共和国北京。 目录 Introduction05 特点和挑战07 当前电力系统的四个基本特征07 新电力系统的四大特点07 新电力系统面临的四大挑战08 新电力系统的命题09 命题1：长期电力合同的使用是支持持续10 可再生能源的扩张 命题2：可再生能源的持续发展需要结合本地化13 项目和西电东送 命题3：量身定制、有针对性的辅助服务市场设计是最有效的16 充分利用fi灵活性资源的方法 命题4：氢是为系统提供流动性的首选18 综合优势 命题5：扩大电力平衡领域，建立市场化调度20 应该是优化可再生能源电网运行的范例一体化 命题6：数字技术和人工智能的广泛应用至关重要24 用于增强电网应对供应中的fi波动的能力和需求 命题7：大规模模块化和可控是27 需求侧弹性 命题8：需求方必须成为市场主体，才能灵活参与。30 功率平衡 Conclusion33 尾注35 Introduction 中国承诺到2030年达到二氧化碳排放峰值，实现碳中和到2060年。电力部门目前贡献了该国约40%的碳排放量，气候变化解决方案和能源转型的核心：近50%的潜在排放削减将通过扩大零碳电源和最终用户电气化来实现。1 认识到电力脱碳的重要性，中国正式推出了新的概念 电力系统在2021年3月。这个概念后来在顶级气候政策中得到了加强，“工作全面忠实执行新的二氧化碳峰值和碳中和指南 “发展哲学”，22021年10月。该指南在整个2022年得到了进一步发展。 快速变化的全球能源格局为新电力系统的讨论增加了复杂性。 随着2022年全球能源危机和2021年、2022年国内电力紧缩，围绕对新电力系统进行了调整，以更好地平衡短期挑战和长期雄心。 尽管中国的利益相关者一致认为新电力系统是零碳未来的关键，超出这一概念的更详细和具体的共识尚未确定。确定关键 当前电力系统和新电力系统的特点，了解 两者，并概述过渡途径将有助于在不同的利益相关者和激励整个行业的集体投资者。 中国的新电力系统也可能在国际上提供有用的参考。该国庞大的地理多样性、经济快速发展、电力供需多样化、广阔 可再生资源的分布和各种形式的电网结构使其电力系统对其他国家的转型有指导意义。 本报告建立在RMI的深入研究和观察以及一系列圆桌讨论的基础上由RMI组织，中国电力部门的主要利益相关者充分参与。 报告和讨论旨在提高fi的信心，并确定共同商定的挑战和重大支持建立新电力系统的方法。图表1总结了主要收获 从报告中。这份英文执行摘要是中文报告的摘要版本 2022年12月，也可以从RMI中国网站下载。3 附件1:新电力系统的挑战、主张和时间表 20252030 主要挑战核心命题14th五年计划期间15th五年计划期间走向碳中和 Howto促进持续发展 可再生的能源? 长期使用电源 合同是支持的关键的持续扩张 可再生能源 持续发展 可再生能源需要一个局部化的组合 项目和东西方 通过长期提供稳定性通过拍卖或竞争性合同 分配 加速直接绿色电力可再生能源之间的交易 供应商和消费者 提高东西方力量传输容量通过市场机制 提供激励机制对海的发展 建立世界上最大的绿色电力市场 2020年底 Promote“标准化”过- 围栏“权力交易” 近岸海岸 风力发电实现电力 O夫岸风力发电和分布式能源接近负载的资源 中心成为 电力传输 风力发电 价格平价主流电源 拓展绿色动力 certificate覆盖率 促进分布式电力交易 如何解决悖论 创建的逐步淘汰 燃煤电厂和增加 需求 用于系统 fi灵活性？ 量身定制和有针对性的辅助服务市场设计是 最有效的方法来充实使用fi灵活性资源 氢是首选 提供系统的灵活性具有综合优势 提高省级配套目标服务市场 频率稳定性 改进局部辅助服务定价机制 目标电压稳定性 促进技术创新，升级生产 链条，扩大绿色氢燃料的应用 发电机和燃料电池 建立区域性辅助服务市场 辅助服务市场含有多种产品在成熟 操作 绿色氢动力获得大规模开发 Howto显著fi改进 可再生能源 消耗量 扩大功率平衡区域建立以市场为基础的分派贝特范式 tooptimizegridoperationfor 可更新的整合 建立区域现货市场 适当的区域 Promote能源现货市场的unified清算 和辅助服务 大功率平衡区域 和集成 数字的广泛应用 全面整合大数据平台维护和 在网格? 技术和工业fi-genceisvital取证电网适应的能力 对供应和需求的预期 和基于数据分析的技术投入运营 省级电网 数字孪生技术应用于大多数省 网格 电力运行系统变得高度 自动化 如何利用需求方于 模块化和可控 在大范围内是理想的形式对于需求侧弹性 积极推进VPP开发 需求方面的fi灵活性 短期 促进更广泛的作为微电网的应用低碳技术 实现新的形式电网组装由 宏网格和模块化 微电网 平衡提高电能和 电力系统 一个安全、可靠、经济，和 需求方面必须成为市场主体 辅助服务价格传导 到需求方 充分释放潜力 需求方面 低碳方式?<unk>灵活参与权力 平衡 加速孵化需求 一方成为成熟市场 实体 参与权力 市场和接收真实的-行动 时间定价信号 目标 来源：RMI 特点和挑战 全面了解电力系统是迈向新 中国的电力系统。从现状到新电力系统是一段漫长的旅程，将需要所有利益相关者的参与。本节确定fi的四个基本特征 当前的电力系统，新电力系统的四个主要特征，以及制造的四个关键挑战一个成功的过渡。 当前电力系统的四个基本特征 •用电量持续增长：电力需求预计将达到约 到2030年11,000太瓦时（TWh），年均增长率约为4％，并将达到到2050年15,000TWh。4 •以煤炭为主的资源：就化石燃料资源而言，中国煤炭丰富，但石油和 天然气，所以煤电在发电量中占主导地位，约占总量的60%。 •可再生能源集中在远离负荷中心的地方：中国的煤炭、水电、风能和太阳能 电力资源主要集中在北部和西部，而负荷中心在 东南和沿海地区。约94%的人口，95%的国家国内生产总值，以及全国用电量的85％来自黑河-腾冲线东南部地区。i •电力市场改革正在进行中：电力市场改革还有很长的路要走。在过去的两个 几十年来,中国电力行业在放松管制方面取得了很大进展,积累了宝贵的经验,但仍面临诸多挑战。 新电力系统的四大特点 •绿色动力的广泛均衡发展：新电力系统将取得很大的成就 通过集中式和分布式发电的平衡发展，提高可再生能源的渗透率在资源枢纽和负荷中心之间，以及不同的零碳电力技术之间。 •大规模能源储存作为fi灵活性的来源：灵活的功率平衡将获得来自 大规模储能，这将有效地平滑两者的波动性和不确定性可再生能源发电和负荷。平滑的曲线将缓解发电压力保持实时平衡，降低电力生产和输电的成本和风险。 i黑河-腾冲线发源于中国东北的黑河市，终止于西南的腾冲市 中国。假想线对角线将中国分为两个面积相似的地区，但在物理，社会和经济特征。 •数字技术和人工智能，实现智能电网：数字 技术和人工智能将支持电网的发展。这些技术 将允许灵活的调度、自动监控、高分辨率预测和快速反应，实现大规模可再生能源消耗和可靠的电网运行。 •需求作为系统平衡的弹性参与者：与传统的电力系统不同 需求是不可控和不响应的，需求侧将被新权力赋予权力 系统并变得更具弹性。需求方参与者将能够调整他们的负载 遵循电网运营商的订单，以及混合需求方参与者(即，产消者)的队列将扩大。 新电力系统面临的四大挑战 在中国建立新的电力系统不会一蹴而就：这个过程将更像是一个 在一条未铺砌的道路上马拉松。我们认为这条道路上有四个主要挑战。 •如何促进可再生能源的持续发展：现有的现货电力市场 鉴于前期投资成本较高和较低，可能不会激励可再生能源的发展可再生能源的边际成本。可再生能源枢纽的地理分布 远离负荷中心的地区增加了长距离传输成本，使其更容易保持电网安全可靠运行。 •如何解决燃煤电厂淘汰和需求增加所产生的悖论 对于系统fi灵活性：可再生能源增加了电力系统的波动性和不确定性同时，煤电作为系统的主要来源 Fi灵活性，是在压力下逐步下降，而不使用天然气动力作为过渡燃料。 •如何显著提高可再生能源的消耗和在电网中的集成：随着增加 来自供需的波动性和不确定性，更尖端技术和调度 需要一些方法来实现大规模长距离电力传输，并确保安全和可靠的电网运行。 •如何利用需求侧移民灵活性来平衡电力系统，在安全、可靠、经济、 低碳方式：长期以来，由于供电成本和定价之间的脱节，能源消耗没有适应电力生产和输电条件的变化。 弹性需求响应对于新电力系统至关重要。 新权力的主张系统 为了解决上述四个挑战，我们确定了以下八个成功的核心命题建立新电力系统(见附件2)。 附件2:主要挑战和核心主张 主要挑战核心命题 如何推广持续发展 1.长期电力合同的使用是支持可再生能源的持续扩张 可再生能源2.可再生能源的持续发展需要结合 地方发展与西电东送 如何解决悖论 由阶段性下降创建燃煤电厂和 不断增加的需求系统fi灵活性 如何显著fi 改善可再生能源 3.量身定制、有针对性的辅助服务市场设计是最充分利用fi灵活性资源的有效方法 4.氢气是为系统提供流动性的首选综合优势 5.扩大电力平衡领域，建立市场化调度应该是优化电网运行的范例可再生能源一体化 消费和6.数字技术与人工智能的广泛应用 网格中的集成 对于增强电网应对fi波动的能力至关重要在供给和需求 如何利用需求侧 fi灵活性以平衡 在一个安全的电力系统，可靠、经济、 低碳方式 7.模块化和大规模可控是需求侧弹性 8.需求方必须成为市场主体，才能灵活参与功率平衡 来源：RMI 命题1：长期电力合同的使用是支持的关键可再生能源的持续扩张 从补贴到市场的发展激励措施 在全球范围内，政府的政策和补贴推动了可再生能源产能的繁荣。过去十年。中国政府承诺向符合条件的现有太阳能和风能支付补贴他们最初20年的电力项目-目前全国每年总计约2600亿元人民币。 然而，fi