電力系統將發生革命性變革——訪中國電力科學研究院名譽院長郭劍波

　　新型電力系統的構建是一個演化過程。從概念提出，開始構建，再到全面建成，實現碳達峰、碳中和目標，不同階段有其不同的主要矛盾和關鍵要素。較長期存在的主要矛盾是如何破解經濟—安全—環境這一“矛盾三角形”，也就是如何在三者相互制約下實現能源電力的協調發展。

　　在碳達峰、碳中和目標下，構建新型電力系統是極具前瞻性、開創性的戰略挑戰和系統工程。實現這一目標對現存電力系統運行安全、管理機制和電力市場機制等方面提出了哪些挑戰?新型電力系統構建又會使我國傳統電力系統發生哪些大的變革?8月16日，帶著上述問題，本報記者采訪了中國工程院院士、中國電力科學研究院名譽院長郭劍波。

　　從全局視角看新型電力系統

　　中國能源報：您認為什么是新型電力系統?

　　郭劍波：自從新型電力系統概念提出以后，社會各界的反響是積極的。各行業、企業、學者都對新型電力系統的概念、特征、目標、關鍵技術等做了一些詮釋和解讀。社會普遍認為，新型電力系統的內涵是，以確保能源電力安全為基本前提、以滿足經濟社會發展的電力需求為首要目標，以堅強智能電網為樞紐平臺，以源網荷儲互動與多能互補為支撐，具有清潔低碳、安全可控、靈活高效、智能友好、開放互動等基本特征的電力系統。

　　新型電力系統是在“四個革命、一個合作”能源安全新戰略、“清潔低碳，安全高效”現代能源體系以及碳達峰碳中和目標之后提出的，它既跟前三個概念一脈相承，也是其具體的實現路徑。所以，在認識和構建新型電力系統的時候，我們要統籌考量上述各方面。新型電力系統是一個各參與主體、各關鍵要素都能和諧生長的生態系統，是一個以電力系統為樞紐平臺的多行業和多能源耦合協同的信息物理社會巨系統，是一個以電力為核心的能源新體系(system of systems)。

　　中國能源報：我國電力系統將發生哪些革命性變化?

　　郭劍波：新型電力系統帶來的變革和挑戰很多，主要體現在七個方面。首先是新的功能定位。據有關預測，到2060年，非化石能源占一次能源比重將達80%，電力在終端能源的消費比重將達70%左右，電力對國民經濟全局性、系統性的影響更明顯。所以，建設新型電力系統時，要從全局系統視角來看待這個問題，它承載著支撐實現全社會碳達峰、碳中和的使命，而不是簡單地看某一個行業或地區是否實現了碳達峰、碳中和，甚至爭著提前達峰或中和。

　　第二，新的供需特點。由于新能源電力具有強不確定性和低保障性，要重新審視電力系統安全的定義和相關理論，保障電力系統供給安全、運行安全，要有底線思維。例如，去年美國得克薩斯州電力供應緊張，導致電價飆升到了每度9美元。一戶居民一個月電費要達1萬美元。今年6月，澳大利亞電力市場停擺，電價達每度15.1澳元，相當于70元人民幣一度。嚴峻的供需形勢不僅造成了停電損失，更帶來了用戶難以承受的極端電價。所以，怎么結合新型電力系統的特點和新能源的特點，調動各方積極性，穩定投資者的預期至關重要。

　　第三，新的產業鏈。我國出現的風電搶裝潮使得巴沙木原材料供應緊張，價格從5000多元漲到15000元人民幣。與此同時，鋰礦也漲了七八倍，鋰電池產業原材料也面臨供應難題。如何穩定新能源產業鏈的需求與供應是整個行業要思考的關鍵。

　　第四，新的電網形態。新能源發電空間分布廣、單體數量大、運行特性復雜。目前，國家電網公司接入的大型新能源場站超過4000個、低壓接入的分布式發電系統約170萬個。未來，全國集中式和分布式新能源發電單元將達數千萬個，運行控制層級多、信號數量可達數十億，這使得新型電力系統成為一個多時空尺度、多層級、多系統耦合的復雜巨系統。隨著越來越多利益主體參與，電網形態將發生深刻變革。

　　第五，新的體制機制。豐饒和短缺交織的市場形態將催生新的商業模式，物質鏈、信息鏈和價值鏈可能被重塑。市場和政策機制設計需要考慮新能源與常規電源以及用戶的配合機制，協調市場內多利益主體，實現價值提升和價值創造。

　　第六，新的技術裝備。比如，隨著跨學科融合與新技術的應用，數字孿生和人工智能技術可應用于能源電力多個領域。要應對復雜性和不確定性，就要提升系統的智能化水平。

　　第七，新的政策法規。新型電力系統構建是一項復雜的系統工程，需要各級政府、各行各業協同配合，通過政策、法規和體制機制創新，業態、市場和電價機制創新，以及技術創新共同來解決。例如，隨著產銷者的出現，就需適當修訂現行的《電力法》，使其適應新型電力系統，簡單說就是責權對等。我們在鼓勵新商業模式和商業形態興起的同時，也應該賦予其同等的責任。

　　“矛盾三角形”將長期存在

　　中國能源報：目前，在構建新型電力系統過程中，我們正面臨哪些矛盾?

　　郭劍波：新型電力系統的構建是一個演化過程。從概念提出，開始構建，再到全面建成，實現碳達峰、碳中和目標，不同階段有其不同的主要矛盾和關鍵要素。目前，物聯網、儲能等行業和企業的科技工作者做了大量工作。我個人覺得，較長期存在的主要矛盾是如何破解經濟—安全—環境這一“矛盾三角形”，也就是如何在三者相互制約下實現能源電力的協調發展。

　　中國能源報：在您看來，如何破解或協調“矛盾三角形”?

　　郭劍波：首先是科技進步。無論是治理環境、提升經濟效益，還是安全保供，都離不開科技進步。其次，上述三個要素都是政策相關性要素。因此，在制定新型電力系統相關政策和法律法規時，銜接、配套和協同異常重要，不能強調一方面而忽略其他方面，或是強調某一地區某一部門的目標，忽略整體目標。再次，三個要素互為發展指標，也互為約束性指標，需要因勢而動、動態改進。

　　中國能源報：電網如何提高電力系統靈活性?

　　郭劍波：靈活性的需求是針對波動性的平衡機制要求的。因此，需從增加應對波動性的平衡能力和減少波動性兩個方面來考慮。新型電力系統的波動性主要來自新能源的波動和不穩定。據分析，到2060年，新能源10分鐘至15分鐘最大功率波動可占電力系統峰值負荷的10%，一小時最大波動可達20%以上，一天最大波動能達到60%到70%。

　　為應對波動性，提高靈活性，需要從三個方面著手。電源側，增加機組調節能力和爬坡速度、增加新能源預測精度，比如當前開展的比較有效的火電靈活性改造這項工作。電網側，加強電網建設，增加交換能力、互濟能力，利用時空尺度效應平抑波動，對比區域電網和省級電網24h級波動，風電波動減少42個百分點，光伏減小10個百分點。負荷側，增加可控性，儲能、多能互補、多行業互動和社會廣泛參與都很重要。

　　“矛盾三角形”將長期存在

　　中國能源報：如何降低構建新型電力系統所帶來的經濟性挑戰?

　　郭劍波：雖然新能源發電設備的單位容量成本不斷下降，但大電網的匹配成本、平衡成本和建設投資并不會因新能源增加而減少，考慮系統成本下的綜合成本仍呈現增加趨勢。同時，隨著新能源占比的提高，新型電力系統很多隱性成本和隱性需求會逐漸顯性化。

　　應對上述挑戰，我有以下幾個方面的建議：一是依靠科技創新，大量應用新技術、新產品、新標準規范等;二是把握好發展節奏，處理好安全—經濟—環境的動態關系;三是倡導綠色生產生活方式，要倡導簡約適度、綠色低碳的生活方式。不把能耗水平降下來，不僅“雙碳”目標很難實現，經濟性挑戰也巨大。

　　中國能源報：在構建新型電力系統的大背景下，我國應如何推動電力回歸商品屬性?

　　郭劍波：我理解你所說的是指電力作為商品的價值和使用價值屬性。前者反映的是生產者的預期回報，后者反映的是消費者的獲得感。商品的價值要通過生產者和消費者的交換才能實現，“隨行就市”即通過用戶實現，由用戶買單。能源還有“社會公平屬性”，社會生產生活需要充足、可持續、可支付的能源。這里有幾個關鍵要素需要統籌考慮：一是生產者的投資意愿和回報能力;二是消費者的理性消費和支付能力;三是政府的機制設計和管控能力。(記者 蘇南 董梓童)