能-碳-数视角下的新型电力系统与新型能源体系关系

　　近日召开的中央全面深化改革委员会第二次会议强调，要立足我国生态文明建设已进入以降碳为重点战略方向的关键时期，完善能源消耗总量和强度调控，逐步转向碳排放总量和强度双控制度;要深化电力体制改革，加快构建清洁低碳、安全充裕、经济高效、供需协同、灵活智能的新型电力系统，更好推动能源生产和消费革命，保障国家能源安全。面向“双碳”目标的新型能源体系与新型电力系统，融入绿色低碳的核心动因与数字化转型的关键途径，形成能-碳-数协同发展模式。科学把握新型能源体系与新型电力系统在能量、碳排、数字化方面的内在关系，对于推动能源革命、落实“双碳”战略、融入数字中国具有重要意义。

　　■■能量视角——新型电力系统是

　　新型能源体系优化配置资源的枢纽平台

　　电力是可再生能源最为便捷高效的利用方式。为有效应对全球气候变化、实现能源可持续发展，可再生能源将逐步成为未来主要的一次能源。风、光等可再生能源能量密度低、资源分散，具有波动性和间歇性，转化为高品位的电能是其最为便捷高效的利用方式。电力在未来清洁低碳能源体系中的占比将大幅提升。

　　电力是最重要的能源消费方式。经济平稳向好叠加人民生活水平持续提升，为电力需求增长提供强劲动力。同时，随着电气化进程加快，工业、建筑、交通三大领域终端用能电气化水平将大幅提升。此外，电制氢技术及产业发展，可进一步新增用电潜力，推动电力需求持续稳步增长。

　　电力是多能互补能源系统的核心。热、电等多种能源的互补运行，将为能源系统提供更多的灵活性和更高的利用效率。电网统筹电、热、冷、气、氢等用能需求，发挥风能、太阳能、水能、煤炭、天然气等资源组合优势，提高能源综合利用效率，是多能互补能源系统的核心。

　　电力是引领能源资源优化配置的枢纽。我国东中部和南方地区用电需求约占70%，是耗能中心区域，但70%的水力资源集中在四川、云南、西藏等西南地区，80%以上的陆上风能和太阳能资源分布在西部北部地区，经济和能源存在逆向分布。电力通过安全可靠的特高压输变电线路连接西南水电基地、西部北部新能源基地和东中南部负荷中心，推动送受端协调发展，提升能源资源优化配置能力，发挥核心枢纽作用，预计到2025年，西电东送能力将达到3.6亿千瓦以上。

　　■■碳视角——新型电力系统是

　　新型能源体系节能减排、低碳发展的关键抓手

　　电力低碳化支撑非化石能源发展。新型电力系统具备高效消纳和调控非化石能源的能力，构建新型电力系统有利于加快能源生产环节的清洁代替，推动风能、太阳能、生物质能、海洋能、地热能等开发，推动水电绿色发展，促进核电安全有序发展，推动生物质能合理利用，加快推进抽水蓄能和新型储能规模化应用，统筹推进氢能“制储输用”全链条发展，实现能源供给清洁化。

　　电力低碳化支撑能源消费清洁化。在电力低碳化带动下，新能源可靠支撑能力提升，逐步替代传统化石能源;煤电逐步向保障性、调节性电源转变，现役煤电机组节能升级和灵活性改造加快，推动煤炭消费减量步伐加速。在终端能源消费领域，通过电能的清洁和成本优势推动电气化率提升，替代散烧煤、燃油的能源消费方式;在无法电气化的领域，利用电解制取的绿氢和生物质燃料实现重载交通、部分航空航运和化工行业的零碳排放。

　　电力低碳化带动绿色低碳技术发展。电力系统低碳化发展带动新能源、化石能源高效利用、碳捕集与封存等低碳技术的创新突破和规模化应用。在能源生产环节，因能源供应安全、系统灵活调节需求等因素保留下来的化石能源，可通过碳捕集与封存技术来除碳;在能源消费环节，因生产工艺、原材料要求、动力需求等因素而无法开展电能、氢能替代的领域，可利用碳捕捉来实现零碳排放。

　　电力低碳化带动节能增效服务发展。随着电力市场和绿电、绿证等市场机制的逐步完善，市场化电价形成机制也将逐步建立并完善，终端用户对用能品种、用能时段、能源效率、绿色属性等更为敏感，节能增效服务需求将增加，带动节能环保、清洁生产、清洁能源、生态环境、基础设施绿色升级等产业发展壮大，促进节能诊断、节能改造设计、能源托管、负荷聚合等新业态、新模式发展，推动提升新基建能效水平。

　　■■数字化视角——新型电力系统是

　　新型能源体系数字化转型的重要引擎

　　电力数字化支撑多能协同互补。多能协同的前提是充分掌握不同能源品类的运行状态和调节特性，利用电力系统中的微型传感器和物联网络，可实现多种能源设备的实时运行数据采集，实现涵盖电、热、冷、气等多种能源综合建模分析、在线状态估计和能流分析，充分发挥不同能源品种的特点并实现优势互补，提升能源综合利用效率。

　　电力数字化支撑实现能源产供储销互动。在生产环节，集中式与分布式并举是当前能源发展的基本原则，数字化后的电力系统将在风光水火互济中发挥重要作用。在消费环节，运用数字技术提升对各类用能资源的时空调节能力尤为关键。在运输环节，需要数字技术提升感知、监测和控制能力。对于系统整体，产供协调、产销互动等多种交互方式需要通过数字化和市场化的有机结合加以解决。

　　电力数字化支撑实现多网融合互联。各类能源网络、交通网(车联网)、工业互联网等的融合需要以数据为纽带。微型传感、智能终端可为新型能源体系提供灵活、便捷、准确、高效的边缘感知和控制能力，形成覆盖多网融合互联的神经末梢。电力物联网为新型能源体系超大规模信息接入和采集提供信息汇聚平台，为多网融合互联提供基础。

　　电力数字化支撑用能需求智控。未来传统能源比重逐步下降，而储能只能作为短时间尺度调节手段，系统的调节能力将难以满足负荷侧的刚性需求，必然对需求侧的灵活调节提出要求，包括在各种时间尺度的调节。利用先进的数字互联技术，搭建平台聚合储能系统、可控负荷、电动汽车、分布式新能源等不同类型的柔性资源参与系统调节，可实现经济用能、绿色用能、柔性用电。

　　电力数字化支撑能源碳排放统计核算。依托电力行业与能源活动、经济生产消费之间的关联性，构建电-能-碳分析模型，发挥电力大数据实时性强、准确度高、分辨率高和采集范围广等优势，可实现碳排放精准分析与动态监测，支撑能源领域全尺度范围的碳排放统计核算。

　　(作者雷成 梁宇 聂金峰 刘平 韩明宇均供职于南方电网能源发展研究院有限责任公司)