最近十年來，我國電力結構發(fā)生重大變化，2017年，非化石能源發(fā)電裝機占總裝機的比重已達41%。非化石能源占比逐步提高，將成為主導能源。預計2020年、2035年、2050年，我國一次能源消費總量分別為48億噸、58億噸、60億噸標煤。非化石能源消費分別為8億噸、18億噸、31億噸標煤，在一次能源消費中的占比將分別達到17%、32%、51%。
隨著能源轉型的持續(xù)推進，未來能源將呈現出清潔、低碳、快速的發(fā)展趨勢。煤炭和石油消費總量逐步下降，2035年、2050年合計占比將降至53%和30%。天然氣消費量逐步提高，2035年、2050年將達到16%和19%。風能、太陽能等非化石能源基本都用于發(fā)電，煤炭主要利用方式也是發(fā)電。預計2020年、2035年、2050年，發(fā)電用能分別達到23億噸、34億噸、39億噸標煤，占一次能源消費比重由目前的42%，提升至47%、59%、66%。在終端能源消費環(huán)節(jié)，體現為電能對化石能源的深度替代，包括存量替代和增量替代。預計2020年、2035年、2050年，電能占終端能源消費比重將由目前的23.5%，提升至25%、30%、40%。由此可見，電能與能源利用之間存在著密切關系，電能在終端能源中的消費比重將進一步加大。也因此，搞好電力規(guī)劃，對于合理利用好能源，將具有越來越重要的現實意義。
新形勢下電力發(fā)展面臨新問題
全球正開啟一輪以清潔低碳為主要特征的能源轉型。聯合國氣候變化《巴黎協定》加速了各國政府和企業(yè)的轉型步伐，以實現本世紀下半葉全球溫室氣體凈零排放的目標。BP預測全球將持續(xù)電氣化進程，到2040年，約70%的一次能源增長將用于電力生產，電力需求增長比其他能源快3倍。IEA署長畢羅爾明確表示，電力將成為能源的未來。
在新的能源體系目標下，電力發(fā)展也出現了新的問題。傳統電力規(guī)劃中，電力需求作為規(guī)劃的邊界條件，相對固定。隨著用戶能源消費模式的主動性增加，電力需求更加柔性可調節(jié)，成為可規(guī)劃要素，從而改變電力供需平衡機理。
傳統電力規(guī)劃主要涉及常規(guī)電源和電網。風電、太陽能發(fā)電等波動性可再生能源大規(guī)模開發(fā)利用，分布式能源、電動汽車、微電網、儲能等新型用能設備大量接入，電力系統與其他能源系統和行業(yè)的聯系程度更加緊密，電力系統變得更加復雜，也對系統安全性、經濟性、靈活性等提出更高要求。
傳統電力規(guī)劃中，能源消費者僅作為規(guī)劃結果的被動接受方，能源供應者的行為模式刻畫單一且相對固定。隨著消費者產-銷-用的多重角色和多元化需求釋放，能源市場機制更加豐富完善，能源供應者的收益函數更加綜合復雜，各類主體之間的互動和影響大幅增加，帶來行為模式的不確定性，也使政策決策過程更加復雜化。
信息化智能化也對電力能源的發(fā)展帶來理論方法挑戰(zhàn)。大數據、云計算、物聯網、移動終端、虛擬現實等現代信息技術和人工智能快速發(fā)展并與能源技術深度融合，加之海量微小電力電子設備接入，實現電力系統電力電子化、物理信息一體化和智能化，對電力系統分析、優(yōu)化、設計和控制的理論和方法帶來全新挑戰(zhàn)。
此外，使用電能替代散燒煤、燃油的能源消費方式改變了部分領域電力需求演化固有趨勢，這要求在需求預測環(huán)節(jié)充分考慮各行業(yè)電能替代潛力。一攬子節(jié)電計劃和能效項目實現與在電源側新建發(fā)電機組等效的作用，這要求將能效電廠與常規(guī)電廠進行統籌求解。電力用戶接收到供電方發(fā)出的減負荷直接補償激勵，需求側資源具有實時響應潛力，這要求計及需求響應對削減系統峰荷、減少電源與電網擴容投資、作為靈活性資源促進新能源消納等方面的作用。儲能既可等效于發(fā)電機組，亦可等效于用電負荷，支撐實時電力平衡。分布式發(fā)電減少集中式發(fā)電和大電網建設規(guī)模，要考慮其對電網潮流的影響。電動汽車充電負荷較大，部分條件下可向電網反送電，可作為一種理想的需求響應資源或等效的儲能資源?？蓞⒄招枨箜憫騼δ艿倪\作方式，參與供需平衡，促進系統優(yōu)化運行。
電力規(guī)劃應從整體把握
隨著電力系統不同環(huán)節(jié)間耦合逐漸增加、電力系統與其他系統關聯趨于緊密，應更多考慮系統整體成本最小化。為更好保障對清潔能源的消納利用，可將新能源消納效果、清潔能源在能源電力結構中的占比等作為關鍵約束性目標。多能源系統耦合運行情況下，燃氣系統、熱力系統等其他能源系統可向電力系統傳遞風險。信息物理系統不斷發(fā)展背景下，信息系統的安全故障也將危及電力系統。在規(guī)劃中需充分考慮通過多環(huán)節(jié)協調、多系統互補提高能效的方式，促進系統整體效率提升。
能源電力系統特性日益復雜，企業(yè)投資與系統運行更加注重精益高效，未來規(guī)劃需更多借助計算機優(yōu)化算法。跨環(huán)節(jié)、跨系統耦合關聯趨于緊密，電力系統不確定性因素逐漸增多。隨著電力市場建設推進與新型商業(yè)模式涌現，各類電源與用戶側資源的投資決策主體增多，要研究市場環(huán)境下個體決策特征，在系統整體規(guī)劃中考慮多主體交互影響。
積極發(fā)展能源新業(yè)態(tài)
隨著多能源系統聯系日益緊密，熱力系統、天然氣系統、交通系統等其他系統與電力系統進行耦合，實現多系統協調優(yōu)化。各類需求側資源與儲能也將納入規(guī)劃考慮范疇，通過打破能源生產、傳輸、消費、存儲環(huán)節(jié)界限，實現整體優(yōu)化。
分布式電源、微電網進入發(fā)展窗口期，注重實現集中式發(fā)電與分布式發(fā)電協調發(fā)展、大電網與微電網協調發(fā)展。隨著新能源發(fā)電等波動性元素在電力系統中的規(guī)模逐漸提高，靈活性正成為制約系統經濟安全運行的關鍵因素。電力規(guī)劃時需確保系統靈活性資源發(fā)展規(guī)模與波動性元素帶來的調節(jié)壓力相適應，以保障清潔能源消納利用效果。隨著經濟社會發(fā)展進步，能源電力用戶個性化需求日益增多。在用能方式、可靠性等方面的系統整體發(fā)展目標與個體差異化需求也將會進一步得到發(fā)展?！?本文根據國網研究院副院長王耀華在2018中國電力發(fā)展規(guī)劃論壇上的發(fā)言整理)
轉自：中國工業(yè)報
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