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2024年6月3日，落基山研究所聯(lián)合清華大學(xué)能源互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新研究院發(fā)布最新報(bào)告《高質(zhì)量建成新型電力系統(tǒng)，加速發(fā)展低零碳靈活性資源》。作為落基山研究所聚焦電力系統(tǒng)靈活性與可靠性的系列研究之一，本報(bào)告從電力系統(tǒng)規(guī)劃層面出發(fā)研究系統(tǒng)靈活性供需問題，通過提供能有效評(píng)估電力系統(tǒng)靈活性充裕度的分析工具，幫助政策制定者、系統(tǒng)規(guī)劃運(yùn)行方全面認(rèn)識(shí)不同靈活性資源的作用及價(jià)值，繼而推動(dòng)源網(wǎng)荷儲(chǔ)靈活性技術(shù)的統(tǒng)籌規(guī)劃部署，為新型電力系統(tǒng)的高質(zhì)量建設(shè)提供支撐。

當(dāng)前，電力系統(tǒng)的調(diào)節(jié)能力和支撐能力正面臨著來自電源結(jié)構(gòu)變化和日益增長(zhǎng)的用電需求的雙挑戰(zhàn)。一方面，風(fēng)光等新型電源自身具有間歇性、隨機(jī)性、波動(dòng)性特點(diǎn)，但其電力支撐能力較常規(guī)電源而言相對(duì)不足，因此，推進(jìn)新能源大規(guī)模、高比例的發(fā)展必然伴隨電力的安全穩(wěn)定供應(yīng)難度的增加，以及對(duì)系統(tǒng)調(diào)節(jié)需求的不斷提升。另一方面，我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展將推動(dòng)電力需求保持增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，隨著尖峰負(fù)荷規(guī)模的持續(xù)增加，電力系統(tǒng)的調(diào)節(jié)需求也將隨之提升。

盡管業(yè)內(nèi)對(duì)于電力系統(tǒng)靈活性尚未建立國(guó)際公認(rèn)的定義，但基于各家研究機(jī)構(gòu)和組織的定義，報(bào)告總結(jié)出靈活性的四個(gè)特點(diǎn)：聚焦變化、需求多源、供給包容和時(shí)空敏感。電力系統(tǒng)靈活性在供需上具有很強(qiáng)的時(shí)間變化性，可從不同時(shí)間尺度對(duì)其進(jìn)行刻畫，如圖表3所示，它可被分為超短時(shí)（時(shí)間尺度≤1分鐘）、短時(shí)（1分鐘＜時(shí)間尺度≤1天）、中時(shí)（1天＜時(shí)間尺度≤1月）和長(zhǎng)時(shí)（時(shí)間尺度＞1月）四種級(jí)別。

當(dāng)前，我國(guó)正持續(xù)推進(jìn)各類靈活性資源建設(shè)，并在構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的過程中強(qiáng)調(diào)將柔性靈活作為重要支撐，對(duì)提升源網(wǎng)荷儲(chǔ)靈活互動(dòng)和需求側(cè)響應(yīng)能力不斷提出新的要求。其中，不同類型的靈活性技術(shù)的調(diào)節(jié)特性、經(jīng)濟(jì)性、建設(shè)條件和排放水平均存在差異，圖表13針對(duì)源側(cè)、儲(chǔ)側(cè)、荷側(cè)目前主要的靈活性技術(shù)從不同維度進(jìn)行評(píng)價(jià)打分，充分展現(xiàn)了各技術(shù)適用于在不同的時(shí)間尺度上提供靈活性這一特點(diǎn)。與此同時(shí)，由于我國(guó)低碳靈活性技術(shù)發(fā)展尚不充分，各類技術(shù)的技術(shù)成熟度和商業(yè)化規(guī)模程度均在不同程度上有待提升。煤電作為現(xiàn)階段主要靈活性資源，雖然具備技術(shù)可行、部署時(shí)間短、選址靈活等優(yōu)勢(shì)，但也面臨靈活性改造帶來的煤耗上升、設(shè)備運(yùn)行年限下降、脫硫脫硝效果降低等問題。為更好地與“雙碳”目標(biāo)保持一致，高質(zhì)量建成新型電力系統(tǒng)，我們必須充分認(rèn)識(shí)到加速發(fā)展低零碳靈活性技術(shù)的重要性和迫切性，盡早、盡快降低對(duì)煤電作為靈活性資源的依賴，挖掘更具備經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效果的更優(yōu)方法并加速其規(guī)?；?，才能在長(zhǎng)期氣候目標(biāo)和短期應(yīng)對(duì)手段的矛盾處理中獲得更高的主動(dòng)權(quán)。

在提高電力系統(tǒng)靈活性的過程中，相關(guān)政策制定者、系統(tǒng)規(guī)劃和運(yùn)行人員通過制定相應(yīng)的指標(biāo)體系來準(zhǔn)確刻畫系統(tǒng)靈活性充裕度情況，以此來有效評(píng)估各類資源在系統(tǒng)中的靈活性供應(yīng)能力，從而敲定最優(yōu)的靈活性資源部署和調(diào)用方案以充分激發(fā)各類靈活性資源的潛力。報(bào)告對(duì)目前國(guó)際通用的靈活性指標(biāo)進(jìn)行了總結(jié)（圖表7所示），并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一套能直觀、準(zhǔn)確地刻畫系統(tǒng)的靈活性供需情況的指標(biāo)體系，以供政策制定者、電力系統(tǒng)規(guī)劃與運(yùn)行工作者參考（如圖表11所示）。

指標(biāo)體系分為系統(tǒng)充裕度指標(biāo)和資源靈活性指標(biāo)兩個(gè)部分。其中，系統(tǒng)充裕度指標(biāo)可用于衡量當(dāng)前系統(tǒng)是否缺乏向上向下靈活性，而資源靈活性指標(biāo)則可用于指示該系統(tǒng)各類資源的靈活性相對(duì)大小。后者可按源、荷、儲(chǔ)、省間互濟(jì)等四個(gè)靈活性維度進(jìn)行區(qū)分，以雷達(dá)圖的形式構(gòu)建指標(biāo)體系；系統(tǒng)內(nèi)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的充裕程度則可作為其他資源靈活性的可交付性參與構(gòu)建指標(biāo)體系。資源靈活性指標(biāo)分為參數(shù)類指標(biāo)、可利用空間類指標(biāo)和爬坡類指標(biāo)，隨著計(jì)算難度層層遞進(jìn)，它們對(duì)靈活性的描述準(zhǔn)確性也會(huì)相應(yīng)提高。

青海省靈活性指標(biāo)應(yīng)用案例介紹

基于公開電力數(shù)據(jù)，報(bào)告對(duì)青海省2023-2030年電力系統(tǒng)進(jìn)行仿真模擬。結(jié)果顯示，在既有政策情景下，青海省供電可靠性充足，雖然仍存在棄風(fēng)棄光和向下爬坡缺額的問題，但隨著各類電源和儲(chǔ)能項(xiàng)目建成投產(chǎn)，其缺額程度將不斷得到改善：源側(cè)可調(diào)機(jī)組裝機(jī)容量增加與尖峰負(fù)荷增加幅度接近，參數(shù)類指標(biāo)變化幅度較?。坏c此同時(shí)，隨著源側(cè)機(jī)組等效利用小時(shí)數(shù)下降，可利用空間指標(biāo)也相應(yīng)上升；綜合來看，青海的一小時(shí)向上和向下調(diào)節(jié)空間依然較為充足。青海省抽水蓄能項(xiàng)目投產(chǎn)大幅提高了儲(chǔ)側(cè)參數(shù)類指標(biāo)，并且儲(chǔ)側(cè)在可利用空間、向上和向下調(diào)節(jié)空間方面都很充裕。此外，盡管隨著省內(nèi)和省間輸電通道利用率的不斷提高，省內(nèi)輸電通道的可利用空間隨之減少，但省間輸電通道依然擁有充裕的可利用空間和向下調(diào)節(jié)空間。

廣東省靈活性指標(biāo)應(yīng)用案例介紹

報(bào)告也對(duì)廣東省2023-2030年電力系統(tǒng)進(jìn)行了仿真模擬。結(jié)果顯示在既有政策情景下，廣東省不存在供電可靠性和可再生能源消納問題，僅在個(gè)別時(shí)段存在向上爬坡缺額。此外，在廣東省電力系統(tǒng)中，源側(cè)資源作為其可調(diào)容量的主要來源，在目前的電力供應(yīng)和靈活性調(diào)節(jié)中也發(fā)揮了重要作用，而儲(chǔ)側(cè)資源在可利用空間和向上向下調(diào)節(jié)空間都較充裕，在靈活性供應(yīng)方面也同樣擁有較大潛力。

本報(bào)告在既有政策情景的基礎(chǔ)上對(duì)廣東省設(shè)置了需求響應(yīng)情景（加入負(fù)荷削減的需求響應(yīng)能力）和嚴(yán)控煤電情景（在需求響應(yīng)情景的基礎(chǔ)上減少新增煤電裝機(jī)）。需求響應(yīng)情景降低了用電高峰時(shí)期的向上調(diào)節(jié)需求，進(jìn)一步減少了頂峰火電發(fā)電量，從而降低系統(tǒng)碳排放。嚴(yán)控煤電情景仿真模擬結(jié)果顯示，廣東省的系統(tǒng)靈活性充裕度并未因此而受到影響，相反，由于剩余煤電機(jī)組的利用率提升，且需求響應(yīng)電量和儲(chǔ)能利用率的持續(xù)走高，低零碳靈活性資源的調(diào)節(jié)能力得到了更好的釋放。

落基山研究所常務(wù)董事兼北京代表處首席代表李婷表示：“中國(guó)新型電力系統(tǒng)建設(shè)的高質(zhì)量加速推進(jìn)是能源綠色低碳轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵支撐，隨著電力系統(tǒng)靈活性需求的不斷提升和靈活性問題的逐步凸顯，加速發(fā)展低零碳靈活性資源已成為構(gòu)建‘安全高效、清潔低碳、柔性靈活、智慧融合’的新型電力系統(tǒng)的關(guān)鍵任務(wù)之一。作為國(guó)際智庫，落基山研究所始終關(guān)注能源高質(zhì)量發(fā)展過程中的重點(diǎn)議題，并注重將基于國(guó)際行業(yè)趨勢(shì)的深入洞察與切合我國(guó)實(shí)踐的專業(yè)研究相結(jié)合，從技術(shù)手段等維度協(xié)助有效評(píng)估和深入研究電力系統(tǒng)靈活性，推動(dòng)對(duì)低零碳靈活性資源的價(jià)值認(rèn)識(shí)提高和發(fā)展路徑識(shí)別，以更好地為新型電力系統(tǒng)的建設(shè)提供支撐。”