杜祥琬院士：能源高质量发展应实现“可能三角”

1月7日，由中国能源报社主办、中国能源经济研究院提供学术支持、北京国富恒经济信息咨询有限公司承办的“2021碳达峰碳中和路径研讨暨高质量发展创新案例发布会”在京举行。中国工程院院士、原副院长杜祥琬以《能源高质量发展应实现“可能三角”》为题发表主旨演讲。

以下为演讲实录：

实现碳达峰、碳中和目标的实质是能源高质量发展，一些文献称能源系统很难同时满足安全可靠、经济可行，绿色低碳这三个目标，因此被称为“不可能三角”。我认为，安全可靠是对能源系统的基本要求、经济可行的能源系统才会被社会接受、绿色低碳是能源转型的大方向，三者缺一不可。新型能源系统必须逐步做到满足这三个目标，使之成为“可能三角”，才是高质量的能源系统。

在此，重点讨论其中最核心、也是大家最关心的“安全可靠”问题。如何实现安全可靠呢？离不开“多能互补、源网荷储”八个字。确保新型电力系统的安全韧性是其发展成长的底线和责任，即使在极端的天气下，也要避免电力供应出现较大功率缺额的风险。

第一是从“源”出发。新能源发展要做好全系统战略，自身需要一个完备的产业链条，并做到协同友邻。太阳能和风能资源由本国掌控，会增强我国能源资源供应的安全性和独立性。

除了非水可再生能源之外，新型电力系统的电源发展必须确立多能互补的策略，让各能源品种为碳达峰、碳中和作出贡献。在高效、清洁化出力发电的同时，应有序安排煤电机组的灵活性改造，参与深度调峰，确保机组安全运行，提升电力系统的灵活性。对调峰辅助服务应有补偿政策，体现煤电的供电价值和灵活性价值。

除此之外，新型电力系统也要进一步发展水电，我国水电装机和出力均有一定潜力。核电可在新型电力系统中要发挥稳定基荷的作用，在安全前提下有序发展核电，我认为在2030年前达到1亿千瓦以上装机是完全可能的。

第二是“网”。发展智能电网和配电网，数字技术可提升电网的数据采集、分析和应用能力，与传统电力技术融合促进电力系统各环节智能化，推动电网可观、可测、可控。

数字技术还可支撑电网以信息流引领优化能量流、业务流，增强电网的全息感知能力、开放性、交互性，使电网向能源互联网升级。同时，智能电网可以提升电网的灵活性、可控性，具备吸纳不稳定电源的能力。数字与能源结合，通过能源互联网，把能源生产端与消费端连起来，实现能源系统快速响应和实时负载平衡。

传统大电网也要向大电网与微网互补共生转变，建设智慧配电网，以便适应适应分布式能源并网、储能、电动车等。电网还需强化跨省、跨区域输电能力。

未来，大电网要和微网、有源配电网、局部直流电网相相协同，对电网的调度运行方式、控制策略、调节能力、抗风险能力都提出更高要求。

第三是“储”。发展商用化的储能（热）技术。储能技术是未来能源系统具备柔性、包容性和平衡功能的关键节点。储能技术的时移作用和空间转移作用，可提高系统的可控性和灵活性，不同的储能技术可应对不同周期的间歇性。特别要注意，太阳能热发电是“新型电力系统”的支撑性技术之一，兼具发电和储能功能，对此应该给予一定重视。

此外还有化学储能。当前，多种电池储能技术进步很快，从发展趋势看，化学储能占比会越来越大。非化石能源电解水制氢储能也值得关注，其可以提升风、光消纳能力，并且应对长周期的间歇性，将波动性的风能、太阳能转换为氢能，利于储能和传输。

在发电侧、电网侧和用户侧，储能均有应用市场。国家发改委、能源局发布的《关于加快推动新型储能发展的指导意见》提出，到2025年，新型储能装机可超过3000万千瓦。

第四是需求侧管理。预计到2025年，需求侧响应达7000万千瓦，占最大负荷4%；长期则有望突破20%。需求本来就具有柔性，通过数字化管理，可引导用户根据市场情况调整电力需求，利于维持系统平衡。比如，山西芮城光储直柔项目已建立成功试点经验，电力发展分布式电力网，用电终端发展灵活用电的柔性负载，以便有效消纳风、光。建筑里面的光储直柔、柔性用电是新能源电力消纳和调节的关键之一。

总之，横向多能互补和纵向源、网、储、荷，发、输、配、用协调规划，调动各种灵活性资源，发展各种商业化的储能技术有可能实现新型电力系统安全可靠。

构建新型电力系统不是一蹴而就，而是一个几十年的过程，新型电力系统比例将逐步提高。第一阶段是建设期，主要是在碳达峰之前逐步形成适合新能源的电力市场和交易体系，碳交易市场也要进一步完善。该阶段重在“先立”，传统电力和新能源协调互补，技术进步将推动各种储能和灵活性资源成本下降，使灵活性资源获得合理权益、体现调峰价值，实现电力的物理系统与数字化技术深度融合，充分发挥数字成为生产力要素的作用。

在此阶段还要积累两个经验，一是新能源与储能和灵活性资源相结合的经验，二是火力发电与非化石能源发电相结合的经验。第二个阶段是成熟期或者说发展期，进一步发展新型电力系统，能够高经济性地解决各种转型成本。同时，深入研究和防范风险，使之成为与各电源品种、各种基础设施融合的新型国家综合基础设施。

实现“可能三角”没有原理性障碍，却也不是现有技术能力可以完全解决的。创新为王，构建新型电力系统，实现碳中和过程，是一个创造新技术、新产业、新社会价值系统的过程，需要更深入的研究和更多的实践。