五是电网大范围配置清洁能源能力增强。全国互联电网将在新一代电力系统中发挥更加重要的作用。一方面,我国能源资源与负荷需求逆向分布的国情决定了全国范围优化配置资源的客观需求。另一方面,高比例新能源电力系统对灵活性提出更高要求,跨区互联电网通过采用更加灵活优化的运行方式,在全国范围内实现电力供需动态平衡,将有力促进高比例新能源消纳利用。电力系统整体规划结果表明,2030年、2050年我国跨区输电通道优化容量分别达到3亿、5亿千瓦左右,“西电东送”规模呈逐步扩大趋势,并且将以输送清洁能源为主。电网作为大范围、高效率配置能源资源的基础平台,重要性将愈加凸显。
六是需求侧资源与储能将成为未来电力系统中的重要资源。能效电厂有助于挖掘需求侧节能潜力,是推进能源消费革命的重要抓手,预计2050年规模将达约4.5亿千瓦。需求响应作为一种高效的灵活性资源,对未来高比例新能源电力系统的优化运行至关重要,在常规转型情景与电气化加速情景下,2050年分别达到2.1亿千瓦、3.7亿千瓦。当前对需求响应的认识多局限于削峰填谷、缓解峰荷时段电力供需紧张形势,未来其价值将更多体现在促进新能源消纳与系统优化运行。储能同样是未来电力系统不可或缺的组成部分,将作为新一代电力系统中重要的灵活性资源,为系统电力平衡、调峰调频、新能源消纳等做出重要贡献。随着储能成本逐步下降,我国储能装机容量将持续增长,特别是在2030年之后储能将进入快速发展期,2050年将达3亿千瓦以上。
七是电力系统实现源-网-荷-储协调运行。新一代电力系统中,各类电源、电网、需求侧资源与储能将存在更多协调互动,以灵活高效的方式共同推动电力系统优化运行,有力促进新能源消纳。随着新能源渗透率不断提高,气电、水电、光热等灵活性电源将发挥重要调峰作用,煤电也将更多承担调峰任务,仅部分高参数大容量煤电机组继续承担基荷。跨区输电线路的运行方式将更加灵活,有效支撑清洁能源在更大范围实现充分消纳。需求响应与储能等新兴灵活性资源的运行方式随风光电出力优化调整,支撑系统优化运行,如图11,12。
图11 电气化加速情景下2050年西北地区冬季典型周各类电源出力优化结果
图12 电气化加速情景下2050年西北地区冬季典型周需求响应与储能出力优化结果
八是电力系统成本将呈现先升后降趋势。当前至2030年,电力需求保持较快增长,且新能源发电等新技术仍处于发展期,电力系统总成本持续上升。2030-2050年,电力需求增长逐渐趋于饱和,新能源发电等技术日益成熟,系统成本进入下降期,此阶段能源发展的低碳性目标与经济性目标逐渐重合。相比于电力系统总成本,度电平均成本的达峰时间更早,预计2050年度电成本约为当前水平的一半左右,如图13。
图13 度电平均成本对比示意
九是电力行业碳排放强度将大幅降低。随着清洁能源发电量占比逐渐提升,电力行业碳排放总量在2025年前后出现峰值,峰值水平约为42亿吨。2050年排放量降至14亿吨,占全国碳排放的比重降至30%以下。单位电量碳排放强度方面,常规转型情景与电气化加速情景下2030年分别降至400克/千瓦时、363克/千瓦时左右,2050年分别降至114克/千瓦时、96克/千瓦时左右,低于当前水平的五分之一,如图14。
图14 度电二氧化碳排放量