双碳目标下我国能源电力系统发展前景与关键技术，周孝信

2021年9月23-24日，《2021中国电力规划发展论坛（第八届）》在北京贵都大酒店举行。

论坛现场

论坛以构建新型电力系统·助力双碳目标实现为主题，对“碳达峰、碳中和路径、技术”，“构建以新能源为主体的新型电力系统”进行了主题发言，并对可再生能源发展展望、“双碳”和新型电力系统建设、电力低碳转型等多方面进行全方位的解析和研讨。现场周孝信、薛禹胜院士、彭才德总工等业内有关领导和专家，共议构建新型电力系统，助力“双碳”目标。

中国科学院院士周孝信

与会期间，科学院周孝信院士作了题为《双碳目标下我国能源电力系统发展前景和关键技术》的主旨演讲。周孝信指出，我国能源转型的战略目标和实施路径，主要应落实两个构建：一是构建清洁低碳安全高效的能源体系。二是构建以新能源为主体的新型电力系统。

周孝信指出了新型电力系统主要特征核心指标和关键技术。

5个主要特征：1.高比例可再生能源电力系统；2.高比例电力电子装备电力系统；3.多能互补综合能源电力系统；4.数字化智能化智慧能源电力系统；5.清洁高效低碳零碳电力系统。

5项核心指标：1.非化石能源在一次能源消费中的比重；2.非化石能源发电量在发电量中比重；3.电能在终端能源消费中比重；4.系统总体能源利用效率；5.能源电力系统CO2排放总量。

10类关键技术：1.高效低成本电网支持型可再生能源发电和综合利用技术；2.燃煤发电提高灵活性低碳排放和碳资源利用技术；3.高可靠性低损耗新型电力电子元器件装置和系统技术；4.安全高效低成本长寿命新型储能技术；5.清洁高效低成本氢能生产储运转化和应用技术；6.超导输电和新型综合输能技术；7.新型电力系统结构模式运行调度和仿真空控制保护技术；8.数字化智能化综合能源电力系统技术；9.信息物理融合的能源互联网/物联网技术；10.综合能源电力市场技术。

在演讲中，周院士对我国未来能源电力系统的发展前景作了预测，周孝信表示，2035年风电光伏装机总容量超过装机总容量50%，2045-2050年间风电光伏发电量超过总发电量50%；2060年风光装机容量占总86%,发电量占总量69.2%,化石能源发电基本清零，为构建以新能源为主体的新型电力系统创造必要条件。

能源系统和电力系统CO2排放均可实现2030年前达峰。能源系统CO2排放2050年、2060年分别降低为峰值的28.0%、10.5%；电力系统CO2排放2050年、2060年分别降低为峰值的25.4%、1.6%，为实现2060年前碳中和目标奠定基础。

上述能源电力发展情景分析基于非化石能源100%转化为电能消费的设定，实际非电力消费如地热能、水能、空气能等的直接消费和综合利用目前占有一定比例，未来潜力更大。2050年非化石能源消费中5%为非电利用的初步计算表明，与100%转化为电比较，可减少年发电量约7300亿kWh，减少风电光伏装机约3.8亿kW。

周孝信还提到，综合能源生产单元IEPU既可生产除电外各种绿色燃料，又能以其高灵活调节能力支撑高比例可再生能源电力系统稳定运行，期望能作为火电低碳/无碳转型路径方案的一种选择。不同类型的IEPU方案与数字化智能化技术结合，形成未来能源供应侧各种智慧型基本单元，与消费侧智慧型基本单元如虚拟电厂、综合能源微网等一起，成为未来新型电力系统的基本组成结构，以便充分挖掘利用供应和消费双侧自主管理和灵活性调节潜力，有可能对未来电网结构和动态特性、灵活性和储能需求以及电网调度管理模式产生重要影响。

中国工程院院士薛禹胜

中国工程院院士薛禹胜在《电力规划与运行规划协同的必要性与可行性—系统科学的视角》主旨演讲中对电力规划与运行进行了详细的解读。薛院士从整个系统科学的角度给嘉宾和参会人员详细的解读了电力规划与运行规划协同的必要性与可行性。

薛院士认为，在双碳目标的实现过程中，以新能源为主体的新型电力系统路径优化问题是电力规划及运行调控之间的“时-空-物”协同优化问题。薛院士提到，碳中和并不是（也不可能）要求碳排放量的本身降为零。今后，我们双碳战略目标的实现，需要在“信息-物理-社会”的三维框架中描述。

对于“双碳”变革路径优化问题提出了以下三点：

1.国家战略目标是2060年之前达到碳中和状态，这一点已经无需争论了。

2.碳元素流的演化路径是待优化的对象，能源流的演化路径是优化对象。

3.新能源比例不再呈刚性要求，而是与CCUS（碳捕获）能力互补的措施。

水电水利规划设计总院总工程师彭才德

结合本次大会主题，水电水利规划设计总院总工程师彭才德总工就《双碳目标下我国可再生能源发展展望》做出了精彩阐述。并从可再生能源发展方向与定位、新能源发展、水力发展、抽水蓄能发展这四方面进行了解读。

1.可再生能源发展方向与定位

（1）风电——能源转型发展的“助推器”：技术进步推动风电成本持续下降；“三北”陆上和东部沿海是未来风电发展的重点；风电发展将从“三个并举”向“五个并举”转变。

（2）太阳能发电——能源转型发展的“加速器”：光伏将成为未来我国上网电价最低、规模最大的电源；“光伏+”在未来具备广阔发展前景。

（3）生物质能、地热能、海洋能——能源转型发展的“新动能”。生物质发电将以垃圾发电为主，生物天然气、航空煤油等多元化利用发展；地热能供热（冷）技术持续进步，普及利用；地热发电、海洋能发电目前尚处于试验示范阶段，未来技术不断进步，在特定区域扩大应用。

2.新能源的发展方向

（1）发展思路：双碳目标实现需要可再生能源持续大规模开发利用。“十四五”新能源发展在以往“集中式与分散式并举”“陆上与海上并举”“就地消纳与外送消纳并举”的基础上，面对土地利用空间、消纳与系统安全和市场化问题，推动“单品种开发与多品种互补并举”“单一场景与综合场景并举”发展。

（2）重点任务——区域布局优化发展：因地制宜，多元融合。“三北”地区优化推动风光电基地化规模化开发；西南地区统筹推进水风光综合能源基地开发；中东南部地区重点推动风电光伏就地就近开发；东南部沿海地区积极推进海上风电集群化开发。示范工程引领发展：技术创新示范、开发方式示范、新能源应用示范；

3.水力发展方向

发展趋势：随着经济社会发展，生态文明建设不断推进、能源转型发展持续深入，水利未来可持续发展也面临着很多新的问题和挑战。整体来看，未来水电发展挑战和机遇并存。

发展重点：实施雅鲁藏布江下游水电开发；深入推进大型水电基地建设；水电由电量为主向以容量支撑为主转变；

4.抽水蓄能发展方向

（1）发展思路：加快发展、完善发展保障、高质量发展、协调发展、“十四五”是碳达峰也是抽水蓄能发展的关键期和窗口期。

（2）基本原则：生态优先，和谐共存；区域协调，合理布局；成熟先行，超前储备；因地制宜，创新发展。

（3）重点工作：已建项目效能提升，积极推进在建项目建设，加快新建项目开工建设，创新抽水蓄能发展模式，加强科技和装备创新，建立行业监管体系。

值得一提的是，彭才德总工程师还强调中国可再生能源将进入大规模、高比例、市场化阶段，将进一步引领能源生产和消费革命的主流方向，发挥能源清洁低碳转型的主导作用。

在“双碳”目标指引下，电力行业正积极构建以新能源为主体的新型电力系统。通过此次大会，小编感受到现如今不管是以新能源为主体的新型电力系统，电力规划与运行规划协同的必要性与可行性，还是未来我国可再生能源发展展望，归根结底，都是为实现“碳达峰、碳中和”目标提供了主要支撑。

根据现场录音整理，未经本人审阅。