碳达峰和碳中和目标下电力系统特征分析
随着能源电力转型的推进，电力系统的形态必然会发生一些重要变化，我们现在还难以对转型细节进行描述，但对一些客观规律和重大变化还是可以把握的。把握这些规律和特征，有助于提前作好一些准备。
由于碳中和包括源和汇两个方面，从现有认识水平看，能源电力发展过程自身难以实现碳中和，初步分析，达到碳中和时的电力系统有可能有以下演变和特征：
——能源消费总量会在碳排放量达到峰值后逐步下降，但电能消费总量一直呈上升趋势。上升的主要动力是总体消费水平提高，通过改变生活用能方式、交通用能方式、动力用能方式等替代煤、油、气、分散使用的生物质能，以及用电能生产氢能和其他合成原材料。年人均用电量将会达到1万千瓦时/人以上。
——低碳能源尤其是光伏发电、风电替代煤炭成为主体能源，其电能占比65%左右。
——能源结构多元化，其中核电、水电是低碳电力的重要构成，其电能占比20%左右；必要的气电、煤电，对电网和重大负荷中心起着极为重要的电源支撑作用，其电能占比约10%左右；生物质能和其他综合利用发电约占5%左右。
——坚持大电网支撑下的分布式能源协同发展。中国能源资源格局、能源负荷格局、能源安全稳定要求，决定了低碳能源的大范围优化配置与就地平衡共存的特点，决定了分布式能源系统将是促进碳中和的重要能源供应形态，也决定了大电网与分布式能源系统是互补关系，好似骨骼和肌肉的关系，二者共同构成了能源电力系统的安全支撑。
——多种方式的储能成为电力系统灵活性运行的主体。如水电站提高储能功能、抽水蓄能、化学电池储能、电动汽车参与储能、压缩空气储能、电热冷储能等技术广泛应用于发电侧、电网侧和用户侧，与电网调节、发电侧机组调节一起形成季、月、周、日、时、分、秒等不同时间尺度的电力、频率、电压、功角等各种电力平衡需求。
——由于储能的高度发展，使得传统的“发→输→变→配→用”的单方向链式电能配置方式，通过储能装置连接形成了多向电能配置模式，也使电力供需主体属性更加模糊，生产方式的变化反过来会促进生产关系的调整。
——电力供需平衡高度耦合，智能化的需求响应融入常态的电力供需平衡；综合能源服务成为园区、社区、小型区域等用能主体的主要供能形态。
——就全国而言，终端能源使用以电能为主，占能源消费量的60%左右。
——中国仍然是世界上商品生产、流通和高端制造业大国，以现在产业划分看，第二产业、第三产业和居民用电比例大致为40%、30%、30%左右（第一产业约为1%左右）。
——更多的电能成为中间能源产品。未来人均用电量的概念与现在已经不同，主要区别是电能不只是终端能源，还会成为能源中间产品用来优化终端用能（如储能）、维护电力系统安全和改变终端用能结构（如电制氢及合成原料等），且作为中间产品的电能需求会大幅度增加。
——由于产业形态的重大变化，一些产业会消失，而一些新兴产业会出现，三个产业的划分会多次调整，甚至将信息和智能化产业分离出来，而储能的电能交换会单独统计和分析，由低碳、绿色电能生产出的二次能源如氢能，再由氢能生产出其他原料、产品所用的电能持续增加，会成为电能增量的重要主体。
——新基建的内涵根据转型的需要不断完善，其外延不断变化，电网也不断根据需求进行完善升级，使之成为真正的智能化电网，“大云物移智”在几年后就已平淡无奇成为常态。
碳达峰和碳中和目标下“十四五”电力发展的几点建议
以碳中和承诺为起步点，“十四五”是第一阶段的第一个5年，首先要迈出关键性步伐。从目标导向、问题导向、底线思维导向看，电力行业在“十四五”期间要做好的工作包括：保障电力安全、弥补电力系统短板、优化煤电功能、启动一批核电和大型水电建设、推动储能商业化发展和促进综合能源服务、以碳统领完善节能减排政策体系等。同时要做好能源与交通、建筑等涉碳行业的衔接。
——保障电力安全。包括保障电力（热电联产的热力）供应，持续改善用电营商环境，防范重大电力系统安全事故和重大电力生产安全事故等。“安全第一”是电力行业最具特点的行业性质，“人民电业为人民”行业宗旨也是底线思维的体现。保障电力安全同时包括电能的“量”和“质”两个方面要求，但从科学上和系统经济性上看，并不能保障在任何时候、任何范围、任何条件下、对任何对象都百分百保障电力安全。电力安全在不同经济发展阶段、不同技术背景、不同电力水平下有不同量化要求和有序用电要求。在低碳电力转型过程中，由于随机性、波动性大的新能源发电大规模进入电力系统（并网或不并网），对电网、其他并网电源、部分电力负荷、热电联产的热力供应等都造成不同程度的影响，一些新型风险（如互联网黑客攻击等）对电力系统也形成潜在安全隐患，这些因素对电力安全提出了更为严峻的挑战，因此需要针对电力安全新特点，制订专门的量化指标和防范要求。
——弥补电力系统短板。包括还未有效解决和进一步扩大新能源发展而形成的电力系统短板和问题进行有效弥补和防范。一是有效解决拖欠的风电、光伏发电的约3000亿元补贴到位问题，缓解新能源企业的困难，增强新能源投资者的信心；同时，根据新能源的发展持续完善后续政策。二是优先解决为消纳新能源而配套的电网输送、电源优化、省（区）间联网问题。三是提高电力系统灵活性，包括有序安排煤电机组的灵活性改造、燃气电厂的建设、发电侧和电网侧重大储能工程建设（如抽水蓄能电厂）。四是强化需求响应措施，鼓励工业园区、公共机构、大型用电用能单元等建设热电冷储能设施。
——持续完善智能电网建设，更加重视智能配电网建设。能源互联网、综合能源服务、智能能源系统、智能电力系统等形式或模式，万变不离其宗，其理想的实现方法都是在能源系统的各单元（对象）进行能量流和信息流的数字化，在此基础上形成智能决策对系统进行智能操控。对于电力低碳转型系统而言，智能电网是基本平台（形态、构架），要根据能源转型的要求不断完善智能电网，并发挥其基础性、关键性、支撑性作用。随着分布式发电和微网的不断扩大，更加有利于就地建设和消纳可再生能源。因此，“十四五”应将智能配电网建设放到优先加强的位置。
——明确煤电定位，严格限制煤电建设。在保障能源安全和稳定供应上，煤电应承担托底保供和重要负荷中心支撑性电源的作用，在促进新能源发展上要发挥灵活调节的主力电源作用，在能源资源大范围优化配置上要发挥区域能源基地的作用。在严格限制新建燃煤电厂的同时，尽可能提高现有燃煤电厂的效率和效益，对于确需煤电支撑的电网区域，在满足节能、节水、环保要求前提下，对接近设计寿命的电厂，开展针对性的评估和技术改造使其继续发挥作用。这种做法相比新建燃煤电厂不仅经济性好，而且原有的外部条件（土地、水源、电网、道路、运输、社区等）得以充分利用，极大减少新增电源的全生命周期的碳排放和电力系统的整体碳排放，是一举多得的好事。煤电的逐步大规模退出是必然的，但是何时退出，如何退出，不仅涉及煤炭和电厂两个投资主体，而且根据电厂的不同，涉及铁路公路运输、电网格局、西电东送、支撑电源、供热格局、水资源平衡、上下游产业、地方经济、国际贸易等各个方面，对此，“十四五”期间应当开展周密而详细的筹划工作。
——在保障安全和保护生态的前提下启动一批核电、大型水电建设。对于中国这样一个以煤为主的能源大国而言，要实现碳中和离开了核电和大型水电是难以完成的，而且对于一个以可再生能源为主体的巨型电力系统而言，没有一定的基础性高能量密度的电源支撑是很难运行的。而且，核电和水电所解决的不仅仅是能源、电力问题，其与国民经济和社会发展的各个方面都密切相关。考虑到核电和水电的建设周期长，前期工作量极大，要想不拖碳中和的后腿，“十四五”必须要有明确而坚定的行动。
——推动储能商业化发展。储能是解决以可再生能源为主体的能源低碳转型的“终极”支撑，决定了能源转型的形态和进程。但由于大规模、安全性和经济性好的储能技术和设备还难有商业规模，成为了碳中和进程中的最大瓶颈。“十四五”要有选择地尽快推进一些有前景的储能设备（模组）技术商业化发展。
——促进新电气化发展，加强与各工业部门和农业电气化沟通和合作。可再生能源只有转换为电能才能高质量、大规模、大范围应用，因为在碳中和目标下，电气化与低碳化是同义语。但低碳发展要求下的电气化与传统的电气化从内涵上看是不同的。传统的电气化主要表现的是为了用电而发电，不考虑其发电能源和发电方式是什么，而新电气化不仅是经济社会发展和能源转型的必然，也是为了低碳而用电，电的来源必须是低碳的，发电方式是绿色的。电气化的主要部门是交通、工业、建筑、新产业部门以及农业部门，这些部门的电气化与电力部门必须高度合作，互相了解需求和特点，在规划中要增加部门间的沟通联系（包括指标体系的构建），共同促进新电气化发展。
——以碳统领完善节能减排政策。中国的节能减排经过几十年的发展取得了巨大的成就，尤其是工业部门的节能减排大都达到了世界先进水平。但从碳指标来看还有很大的潜力可挖。碳减排与节能虽然具有较大的同效性，但在一些领域却不完全一致，在碳中和的目标下，应当以碳减排作为直接目标，将节能减排统领在碳减排之下。这样，可以更加有的放矢，而且有利于碳市场发展。碳市场已经是国家确定的基础经济政策，“十四五”的关键是要在启动碳市场之后快速将碳市场扩大到工业和社会方面。尤其是将低碳政策与碳市场综合考虑，以发挥碳市场的更大作用。
（原文有删减）
原题：王志轩：碳中和目标下中国电力转型的战略思考