传统能源逐步退出与新能源替代如何接续？

  能源是实现碳达峰、碳中和的主战场，电力则是主战场的主力军。2020年我国能源消费产生的二氧化碳排放占总排放量的88％左右，而电力行业占能源行业排放总量的42.5％。

  在行业专家看来，推动能源绿色化是实现碳中和的重要内容。而寻找化石能源的替代方案，则是其中的关键一环。

  对于是能源消费大省、却不是能源生产大省的广东而言，破解“资源瓶颈”，实现传统能源逐步退出与新能源替代的平稳过渡，更是确保能源安全、推动经济高质量发展的必有之义。

  资源禀赋　广东可再生能源潜力在海上

  乘坐飞机抵达宁夏中卫沙坡头机场，从舷窗望出去，可以清晰地看到，机场四周布满了大片光伏发电板，蔚为壮观。从中卫开车前往石嘴山的3小时路程中，车窗外218省道两侧，一路都是大风车。以沙漠景致著称的宁夏，享有着天然优越的风、光资源禀赋。

  但位于东南沿海的广东，并不具备西北天然优越的资源禀赋。“土地需求量大，这是制约广东陆上风电和光伏发展的一个瓶颈。”中国工程院院士、中国南方电网公司专家委员会名誉主任委员李立浧说。

  “广东陆上风电和光伏的发电小时数不高，新能源中西电东送的水电占比较高，但是正在快速发展中的西部省份未来的发展需要同样很大。”中国广东院能源咨询规划院高级工程师宋青说。

  广东的优势在海上。在珠海、阳江、汕尾等地，如今，近海已经遍布大风车，不少项目在近日接连投产，11月底，中广核汕尾后湖50万千瓦海上风电项目91台风机全部并网发电，年上网电量可达14.89亿千瓦时。

  居高不下的成本问题是海上风电发展的主要瓶颈。与光伏和陆上风电不同，因为材料及海上施工成本高，储能、输电特别是远海输电技术不够成熟，海上风电至今尚未实现平价。

  补贴驱动是新能源迈过平价“门槛”的“拐杖”。今年6月，广东省政府发布的《促进海上风电有序开发和相关产业可持续发展的实施方案》提出，2022—2024年全容量并网的项目，每千瓦补贴标准分别为1500元、1000元和500元。

  产业链的集聚更有助于推动行业的快速发展。12月14日印发的《广东省海洋经济发展“十四五”规划》提出，打造海上风电产业集群，力争到2025年底累计建成投产装机容量达到1800万千瓦，加快建设阳江、粤东海上风电产业基地，力争到2025年全省风电整机制造年产能达到900台（套）。

  “未来丢掉补贴‘拐杖’，实现市场化驱动是必然趋势。”宋青说，“双碳”目标下，强劲的市场需求将推动海上风电通过技术创新、产业链集聚等方式实现平价，“光伏、陆上风电都是这么走过来的。”

  基础设施　新型电力系统实现削峰填谷

  楼房的房顶上装着光伏板，小区的绿化树旁是小型风机，地下车库里安装着电动汽车充电桩，光伏和风电供给电动汽车充电，余量还可以向电网出售，电动汽车也都进入了电网的储能调度之中。李立浧向记者描述了这样一个未来新型电力系统下的场景，用户不再是单纯的用电方，还能生产电力，与电网形成互动。

  对于土地资源算不上丰富的广东来说，大容量、集中式的电厂不再是唯一的选择，我们身边的每一台新能源车、每一栋绿色楼宇等都将成为新型电力系统中的一分子。

  就在今年8月29日的一个深夜，广州市虚拟电厂“首试牛刀”。当晚，荔湾龙溪居民用电走高，电网负荷一度告急。

  此时，广州电网通过虚拟电厂平台向公交充电公司发出首条直调指令，精准削减变电站负荷，瞬间降低80辆电动公交车充电功率，调整公交充电计划时间，保障了2000户家庭的空调用电。次日清晨，公交车重新连接电源充满电力地出发了。

  电动公交汽车既是用电的主体，也是储能的主体，虚拟电厂就是把这些储能主体灵活调度，实现削峰填谷的作用。这是新型电力系统的一个缩影。

  “可再生能源跟传统的能源供应有根本性的区别。现在发电厂都是大机组，装机量很大，但是可再生能源单机装机容量普遍比较小，家庭的分布式光伏就更小。以可再生能源为主，就会变成单个装机规模不大，但是数量众多，按照传统电网的技术手段是不可想象的，所以要建设数字电网、透明电网，要构建可再生能源为主的新型电力系统。”李立浧说。

  技术目标　智能调度保障电网安全稳定

  新能源无疑将成为未来新增电源的主体，但是风能、光伏等新能源固有不稳定特征，如何能承担起保供的重任？新型电力系统又如何保障新能源安全稳定的替代？

  “这是一个逐步的过程。”厦门大学“长江学者”特聘教授、中国能源政策研究院院长林伯强说，保证能源供应和新能源逐步替代传统能源，需要按照顶层设计，遵循市场化规律进行动态平衡推进。

  新型电力系统的构建需要以规划为统领，统筹安全、经济、低碳等多目标，创新电力规划方法。今年，南方电网提出将在2030年基本建成新型电力系统；未来10年，将新增新能源装机2亿千瓦，占比提高22个百分点；2030年，南方电网非化石能源装机占比将提升至65％，发电量占比将提升至61％。

  “构建以新能源为主体的新型电力系统是一场硬仗，面临的挑战很多，需要重点攻克的关键技术也很多。”中国工程院院士、南方电网公司首席技术专家饶宏告诉记者，这些关键技术主要包括大规模新能源高效消纳技术、远距离大容量直流输电技术、数字技术与先进电力电子技术融合的大电网柔性互联技术、交直流配电网与智能微网技术等。

  “新能源发电装机点多面广、‘靠天吃饭’，协调多点、多样、多变的电源与系统安全稳定、可靠供电的矛盾难度加大，系统响应速度要求更快，运行方式安排、运行调度控制更加困难，智能运行调度更加重要。”南方电网能源院党委书记、董事长吴宝英说。

  “新型电力系统以新能源为主体，以风电、光伏等为主体的新能源，输出电力不稳定，具有波动大、随机性等特点。”南方电网战略规划部总经理郑外生介绍，抽水蓄能是当前技术最成熟、经济性最优、最具大规模开发条件的灵活调节电源。因此，南方电网也提出，将在未来3个五年规划中，加快抽水蓄能建设，到2030年，大约相当于新增1个三峡水电站的装机容量，支撑2.5亿千瓦以上新能源接入和消纳。

  “未来电网”已现雏形

  在位于深圳市龙岗区宝龙工业区的宝清储能电站，记者看到，一排排蓄电池整齐地串联在一起，组成了电池包应用储能系统。宝清电站以2回10kV电缆接入深圳电网110kV碧岭变电站，具备削峰填谷、紧急系统调频、紧急系统调压和备用电源等功能，是世界首座兆瓦级锂离子调峰调频电池储能站。

  在这个储能电站“服役”的电池很多并非全新的，而是来自其他用途的“退役”电池。宝清储能站运行人员黄毓程举例称，电动汽车对于电池性能要求更高，因此汽车电池“服役”时间普遍较短，通过该系统，这些退役电池可以在储能站发挥“余热”，使用寿命延长3年左右。

  储能作为新型电力系统的调节器和稳定器，新能源大规模发展的助推器，可有效提升电力供应保障能力、电网安全运行水平，促进新能源消纳，推动构建清洁低碳安全高效的能源体系。

  “南网将加快推进储能技术规模化应用。”南方电网调峰调频发电有限公司储能专责李毓烜介绍，该公司已经在开展“十四五”电化学储能布点规划研究，研究制定南方五省区不同技术路线、不同应用场景的电化学储能示范电站建设方案，将高标准建成投产一批储能示范项目，以示范项目为牵引，推动储能规模化应用，构建以储能为调节手段的电网安全运行支撑点网络。

  记者在走访中看到，诸如宝清储能电站这样的能源类前沿示范项目，正通过科技创新赋能，助推新能源利用越来越安全可靠，“未来电网”已经得以一窥雏形，以“电力+算力”支撑起来的绿色能源供给体系，和无处不在的分布式储能，将为大湾区社会经济发展提供源源不断的绿色能源支持。