在“碳达峰、碳中和”的政策推动下,电力能源转型已成为整个电力系统研究的热点问题。面对庞大、复杂的电力系统,结合稳定性要求高电力特性,能源转型的低碳化的关键挑战在哪?未来路径如何设计?从电力系统全局低碳化的路径、可再生能源并网现状、电力系统全成本链三方面去分析,我们发现,能源互联网是电力系统低碳化实现的必要条件。
1、电力系统全局低碳化的路径
电力系统整体由发电端、电网端(输配电)、用电端三部分构成,由于电能的即时性、难储存性,在实现电力系统低效率时,必须从电能的发电数量和发电质量两个维度去思考。在发电环节,可以通过开发可再生能源、利用能源清洁剂等手段实现发电碳强度下降,降低发电端的碳排量;然而发电数量控制在整个电力系统中,主要受电网端和用电端影响,电网的节能降损、设备升级与选型、输电效率提升,用电端的用电习惯、用电技术、用电方式等无不影响着发电的总量。由此可知,电力系统的低碳路径是由整个系统组成,发电端、电网端、用电端共同努力才能实现低碳效益。
2、发电端可再生能源并网现状
在发电端,目前采取的低碳化手段主要依托于新能源发电并网,但风电、光电、水电受季节气候、地域影响很大,稳定性较传统火电差很多,电网潮流随风、随云、随光剧变,无疑不在增加电网端的调整难度,同时当下储能技术有待提高等问题,都成了当下光伏、风电等新能源的发展阻碍,所以近年来新能源发电产业规模不大。但随着我国碳中和的推动下,研究储能技术、新型能源(氢能)、发电端集成联网、电力市场化等当下困难无不是市场的机遇,并且产业发展空间巨大。
3、电力系统全成本链现状分析
随着电力系统低碳化转型,必将驱动巨额的低碳电力投资,未来高比例的可再生能源系统的应用,投资成本将会远远大于运行成本,如何将发电测高额的低碳投资转化成用户能源消费,将是决定电力系统低碳化是否成功的重要因素。如何量化用户侧电能代替、节能增效等低碳收益,也是用电测接受电价上涨的难题。如果发电测的低碳投资成本,用户最终不买单,那么电力系统低碳化之路必将很难。
4、能源互联网的未来
通过电力系统全局低碳化路径认识、可再生能源并网现状、电力系统全成本链三方面分析,发电、电网、用电一张网的能源互联网必将成为电力系统低碳化的有力支撑。通过能源互联网的链接,发电总量的实时控制;通过能源互联网实现发电测和用电测的规模效应、实施联动;通过能源互联网实现发电测区域、发电能源交叉融合,达到成本疏导,同时实现电力市场化,激活电力资本属性,提高用户端的投资价值。