能源是實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和的主戰(zhàn)場(chǎng)，電力則是主戰(zhàn)場(chǎng)的主力軍。2020年我國(guó)能源消費(fèi)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(jì)工作會(huì)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(chǔ)上”“增加新能源消納能力，推動(dòng)煤炭和新能源優(yōu)化組合”。

在行業(yè)專(zhuān)家看來(lái)，推動(dòng)能源綠色化是實(shí)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(guān)鍵一環(huán)。

對(duì)于是能源消費(fèi)大省、卻不是能源生產(chǎn)大省的廣東而言，破解“資源瓶頸”，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)能源逐步退出與新能源替代的平穩(wěn)過(guò)渡，更是確保能源安全、推動(dòng)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)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(jī)抵達(dá)寧夏中衛(wèi)沙坡頭機(jī)場(chǎng)，從舷窗望出去，可以清晰地看到，機(jī)場(chǎng)四周布滿(mǎn)了大片光伏發(fā)電板，蔚為壯觀。從中衛(wèi)開(kāi)車(chē)前往石嘴山的3小時(shí)路程中，車(chē)窗外218省道兩側(cè)，一路都是大風(fēng)車(chē)。以沙漠景致著稱(chēng)的寧夏，享有著天然優(yōu)越的風(fēng)、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(fēng)電和光伏發(fā)展的一個(gè)瓶頸。”中國(guó)工程院院士、中國(guó)南方電網(wǎng)公司專(zhuān)家委員會(huì)名譽(yù)主任委員李立浧說(shuō)。

“廣東陸上風(fēng)電和光伏的發(fā)電小時(shí)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(lái)的發(fā)展需要同樣很大。”中國(guó)廣東院能源咨詢(xún)規(guī)劃院高級(jí)工程師宋青說(shuō)。

廣東的優(yōu)勢(shì)在海上。在珠海、陽(yáng)江、汕尾等地，如今，近海已經(jīng)遍布大風(fēng)車(chē)，不少項(xiàng)目在近日接連投產(chǎn)，11月底，中廣核汕尾后湖50萬(wàn)千瓦海上風(fēng)電項(xiàng)目91臺(tái)風(fēng)機(jī)全部并網(wǎng)發(fā)電，年上網(wǎng)電量可達(dá)14.89億千瓦時(shí)。

居高不下的成本問(wèn)題是海上風(fēng)電發(fā)展的主要瓶頸。與光伏和陸上風(fēng)電不同，因?yàn)椴牧霞昂Ｉ鲜┕こ杀靖撸瑑?chǔ)能、輸電特別是遠(yuǎn)海輸電技術(shù)不夠成熟，海上風(fēng)電至今尚未實(shí)現(xiàn)平價(jià)。

補(bǔ)貼驅(qū)動(dòng)是新能源邁過(guò)平價(jià)“門(mén)檻”的“拐杖”。今年6月，廣東省政府發(fā)布的《促進(jìn)海上風(fēng)電有序開(kāi)發(fā)和相關(guān)產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的實(shí)施方案》提出，2022—2024年全容量并網(wǎng)的項(xiàng)目，每千瓦補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)分別為1500元、1000元和500元。

產(chǎn)業(yè)鏈的集聚更有助于推動(dòng)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(jì)發(fā)展“十四五”規(guī)劃》提出，打造海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)集群，力爭(zhēng)到2025年底累計(jì)建成投產(chǎn)裝機(jī)容量達(dá)到1800萬(wàn)千瓦，加快建設(shè)陽(yáng)江、粵東海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)基地，力爭(zhēng)到2025年全省風(fēng)電整機(jī)制造年產(chǎn)能達(dá)到900臺(tái)(套)。

“未來(lái)丟掉補(bǔ)貼‘拐杖’，實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)化驅(qū)動(dòng)是必然趨勢(shì)。”宋青說(shuō)，“雙碳”目標(biāo)下，強(qiáng)勁的市場(chǎng)需求將推動(dòng)海上風(fēng)電通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)鏈集聚等方式實(shí)現(xiàn)平價(jià)，“光伏、陸上風(fēng)電都是這么走過(guò)來(lái)的。”

基礎(chǔ)設(shè)施??新型電力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)削峰填谷

樓房的房頂上裝著光伏板，小區(qū)的綠化樹(shù)旁是小型風(fēng)機(jī)，地下車(chē)庫(kù)里安裝著電動(dòng)汽車(chē)充電樁，光伏和風(fēng)電供給電動(dòng)汽車(chē)充電，余量還可以向電網(wǎng)出售，電動(dòng)汽車(chē)也都進(jìn)入了電網(wǎng)的儲(chǔ)能調(diào)度之中。李立浧向記者描述了這樣一個(gè)未來(lái)新型電力系統(tǒng)下的場(chǎng)景，用戶(hù)不再是單純的用電方，還能生產(chǎn)電力，與電網(wǎng)形成互動(dòng)。

對(duì)于土地資源算不上豐富的廣東來(lái)說(shuō)，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(tái)新能源車(chē)、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(gè)深夜，廣州市虛擬電廠“首試牛刀”。當(dāng)晚，荔灣龍溪居民用電走高，電網(wǎng)負(fù)荷一度告急。

此時(shí)，廣州電網(wǎng)通過(guò)虛擬電廠平臺(tái)向公交充電公司發(fā)出首條直調(diào)指令，精準(zhǔn)削減變電站負(fù)荷，瞬間降低80輛電動(dòng)公交車(chē)充電功率，調(diào)整公交充電計(jì)劃時(shí)間，保障了2000戶(hù)家庭的空調(diào)用電。次日清晨，公交車(chē)重新連接電源充滿(mǎn)電力地出發(fā)了。

電動(dòng)公交汽車(chē)既是用電的主體，也是儲(chǔ)能的主體，虛擬電廠就是把這些儲(chǔ)能主體靈活調(diào)度，實(shí)現(xiàn)削峰填谷的作用。這是新型電力系統(tǒng)的一個(gè)縮影。

“可再生能源跟傳統(tǒng)的能源供應(yīng)有根本性的區(qū)別?，F(xiàn)在發(fā)電廠都是大機(jī)組，裝機(jī)量很大，但是可再生能源單機(jī)裝機(jī)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(huì)變成單個(gè)裝機(jī)規(guī)模不大，但是數(shù)量眾多，按照傳統(tǒng)電網(wǎng)的技術(shù)手段是不可想象的，所以要建設(shè)數(shù)字電網(wǎng)、透明電網(wǎng)，要構(gòu)建可再生能源為主的新型電力系統(tǒng)。”李立浧說(shuō)。

技術(shù)目標(biāo)??智能調(diào)度保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定

新能源無(wú)疑將成為未來(lái)新增電源的主體，但是風(fēng)能、光伏等新能源固有不穩(wěn)定特征，如何能承擔(dān)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(gè)逐步的過(guò)程。”廈門(mén)大學(xué)“長(zhǎng)江學(xué)者”特聘教授、中國(guó)能源政策研究院院長(zhǎng)林伯強(qiáng)說(shuō)，保證能源供應(yīng)和新能源逐步替代傳統(tǒng)能源，需要按照頂層設(shè)計(jì)，遵循市場(chǎng)化規(guī)律進(jìn)行動(dòng)態(tài)平衡推進(jìn)。

新型電力系統(tǒng)的構(gòu)建需要以規(guī)劃為統(tǒng)領(lǐng)，統(tǒng)籌安全、經(jīng)濟(jì)、低碳等多目標(biāo)，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(lái)10年，將新增新能源裝機(jī)2億千瓦，占比提高22個(gè)百分點(diǎn);2030年，南方電網(wǎng)非化石能源裝機(jī)占比將提升至65%，發(fā)電量占比將提升至61%。

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

“新能源發(fā)電裝機(jī)點(diǎn)多面廣、‘靠天吃飯’，協(xié)調(diào)多點(diǎn)、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(yīng)速度要求更快，運(yùn)行方式安排、運(yùn)行調(diào)度控制更加困難，智能運(yùn)行調(diào)度更加重要。”南方電網(wǎng)能源院黨委書(shū)記、董事長(zhǎng)吳寶英說(shuō)。

“新型電力系統(tǒng)以新能源為主體，以風(fēng)電、光伏等為主體的新能源，輸出電力不穩(wěn)定，具有波動(dòng)大、隨機(jī)性等特點(diǎn)。”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(dāng)前技術(shù)最成熟、經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)、最具大規(guī)模開(kāi)發(fā)條件的靈活調(diào)節(jié)電源。因此，南方電網(wǎng)也提出，將在未來(lái)3個(gè)五年規(guī)劃中，加快抽水蓄能建設(shè)，到2030年，大約相當(dāng)于新增1個(gè)三峽水電站的裝機(jī)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(lái)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(chǔ)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(yīng)用儲(chǔ)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(diào)頻、緊急系統(tǒng)調(diào)壓和備用電源等功能，是世界首座兆瓦級(jí)鋰離子調(diào)峰調(diào)頻電池儲(chǔ)能站。

在這個(gè)儲(chǔ)能電站“服役”的電池很多并非全新的，而是來(lái)自其他用途的“退役”電池。寶清儲(chǔ)能站運(yùn)行人員黃毓程舉例稱(chēng)，電動(dòng)汽車(chē)對(duì)于電池性能要求更高，因此汽車(chē)電池“服役”時(shí)間普遍較短，通過(guò)該系統(tǒng)，這些退役電池可以在儲(chǔ)能站發(fā)揮“余熱”，使用壽命延長(zhǎng)3年左右。

儲(chǔ)能作為新型電力系統(tǒng)的調(diào)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(yīng)保障能力、電網(wǎng)安全運(yùn)行水平，促進(jìn)新能源消納，推動(dòng)構(gòu)建清潔低碳安全高效的能源體系。

“南網(wǎng)將加快推進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)規(guī)?；瘧?yīng)用。”南方電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻發(fā)電有限公司儲(chǔ)能專(zhuān)責(zé)李毓烜介紹，該公司已經(jīng)在開(kāi)展“十四五”電化學(xué)儲(chǔ)能布點(diǎn)規(guī)劃研究，研究制定南方五省區(qū)不同技術(shù)路線、不同應(yīng)用場(chǎng)景的電化學(xué)儲(chǔ)能示范電站建設(shè)方案，將高標(biāo)準(zhǔn)建成投產(chǎn)一批儲(chǔ)能示范項(xiàng)目，以示范項(xiàng)目為牽引，推動(dòng)儲(chǔ)能規(guī)?；瘧?yīng)用，構(gòu)建以?xún)?chǔ)能為調(diào)節(jié)手段的電網(wǎng)安全運(yùn)行支撐點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)。

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