“新型電力系統”與儲能

3月15日，中共中央總書記、國家主席、中央軍委主席、中央財經委員會主任習近平主持召開中央財經委員會第九次會議，研究促進平臺經濟健康發展問題和實現碳達峰、碳中和的基本思路和主要舉措。

會議指出，要構建清潔低碳安全高效的能源體系，控制化石能源總量，著力提高利用效能，實施可再生能源替代行動，深化電力體制改革，構建以新能源為主體的新型電力系統。新能源在未來電力系統中的主體地位，首次得以明確。

這是一個至關重要的定義。此前能源電力行業包括國家能源局的提法是，構建適應高比例可再生能源發展的新型電力系統，也就是新一代電力系統。此次會議則進一步定調，稱為構建以新能源為主體的新型電力系統。

構建以新能源為主體的新型電力系統，意味著風電和光伏將是未來電力系統的主體，煤電降成輔助性能源。

去年12月12日，習近平在氣候雄心峰會上表示，到2030年，中國風電、太陽能發電總裝機容量將達到12億千瓦以上。而業內則普遍預測，12億千瓦只是下限。主要智囊機構預測，到2030年風電和光伏裝機可能在16-18億千瓦左右。

但是如此之高的新能源裝機，對于電力系統構成了史無前例的巨大挑戰，因此需要構建新型電力系統。

02 傳統電力系統的特點

我們知道，電力系統是一個超大規模的非線性時變能量平衡系統，電能以光速傳播，發電、輸電、用電瞬時完成，而且要時刻保持平衡。

而傳統電力系統采取的生產組織模式是“源隨荷動”，簡單說叫發電跟著用電走。在發電側，常規發電機組，比如火電，可以進行精準的控制；在用電側，千家萬戶的用電無法自由控制。傳統電力系統，是根據日常經驗的積累、大數據的分析、天氣預報和節假日及不同季節負荷特性，對第二天用電趨勢做出一個比較準確的預測，這個預測準確率一般高于95%。用一個精準可控的發電系統，去匹配一個基本可測的用電系統，并在實際運行過程中滾動調節，可以實現電力系統安全可靠運行。

03 高占比新能源所面臨的挑戰

新能源大規模接入后改變了這一切。應該說從根本上改變了“源隨荷動”的運行模式。在新能源高占比電力系統中，因為集中式的風電、光伏大規模接入，發電側的新能源隨機性、波動性影響巨大，“天熱無風”、“云來無光”，發電出力無法按需控制。同時在用電側，尤其是大量分布式新能源接入以后，用電負荷預測準確性也大幅下降。這意味著，無論是發電側還是用戶側都完全不可控，所以傳統的技術手段和生產模式，已經無法適應高占比新能源電網的運行需求。

同時，新能源本質上是電力電子設備，不具備傳統發電機的機械轉動慣量，本身抗擾動性能就差，而整個系統轉動慣量下降后，全系統抗故障沖擊的能力也大大降低。

國家電網調度部門給過一個形象的比喻——過去電網像一艘航空母艦，現在改成了一個小噸位的貨輪加上無數艘小帆船來運行，大海里邊一個大浪過來，首先小帆船就翻了，小噸位貨輪也會產生大幅搖擺，對電網安全造成巨大的影響。

因此，需要對傳統電力系統進行革命，構建新型電力系統。

04 儲能的使命

電力即產即用的特性，任何時候生產量和需求量都需要嚴格匹配。像光伏如果白天發的電如果太多，不能及時存儲下來并網就只能白白浪費，這也是“棄光”嚴重的原因之一。而要解決“棄光”的問題，很重要的一個手段就是儲能。僅從2019年上半年看，棄風較為嚴重地區：新疆、甘肅和內蒙古，棄風率分別為17.0%、10.1%和8.2%。而目風電、光伏的發電量占比還處于個位數階段，預計2030年將提升至25%，到那時候，這個矛盾會更加凸顯。

簡單理解，儲能的重要性就相當于吃飯為什么需要碗——如果把電力比做“工業糧食”，光伏、風電是“生產機”（幫忙生產更多糧食），特高壓電網是“大運河”（幫忙輸送了更多糧食），儲能就相當于“大糧倉”（幫忙存儲更多糧食）。

而在各種儲能方式中，鋰電池儲能無疑是最方便的，但缺點到也很明顯：貴。每度電儲能成本高達0.6~0.8元，這個價格比電價還高了一倍。這就直接導致多發出來的電與其存起來，還不如棄掉劃算。但如果能夠大幅降低儲能成本，“棄風棄光”就可以得到解決。

怎么降低鋰電池的成本？一個叫萊特定律的公式可以幫助解決這個問題。

1936年，西奧多-萊特在研究生產成本時，發現飛機生產數量每累計增加一倍，制造商就會實現成本按百分比持續下降，比如生產第2000架飛機的成本比生產第1000架飛機的成本低15%，生產第4000架飛機的成本，比生產第2000架飛機的成本低15%。

鋰電池也符合這個定律：電池產量每次翻倍，其成本會下降28%。隨著電動車爆發帶來的推動，儲能成本正持續下降，新能源電站+鋰電池儲能成本會不斷降低，根據GTM數據，2012年到2017年電化學儲能電站成本大幅下降78%。而且未來到2030年，儲能成本會下降到1000元/kWh，我國大部分地區風儲光儲結合就能實現平價。

儲能解環新型電力系統對發輸配用的即時性，并形成在新能源高占比的電力系統的“生產-傳輸-儲存-利用”的閉環，逐步實現自我造血，不斷正向加強。

在國家電網公司發布“碳達峰、碳中和”行動方案中，明確加強系統調節能力建設，大力推進抽水蓄能電站和調峰氣電建設，推廣應用大規模儲能裝置，提高系統調節能力。未來5年，國家電網將年均投入超過700億美元，推動電網升級，促進能源清潔低碳轉型，助力實現碳中和目標。

國網能源研究院預計，中國新型儲能（所謂新型儲能，即為抽水蓄能之外的各類儲能總稱）在2030年之后會迎來快速增長，2060年裝機規模將達4.2億千瓦（420GW）左右。而截至2019年，我國中國的新型儲能累積裝機規模為2.1GW。這意味著，2060年中國新型儲能裝機規模將飆升近200倍。

構建以新能源為主體的新型電力系統，是實現碳達峰、碳中和最主要舉措之一，儲能必將肩負重任。未來，新型電力系統的規劃建設需要建立多層次，集中式與分布式并舉，調頻調峰與削峰填谷高滲透的儲能系統。