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为美好生活充电 为美丽中国赋能

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辛保安

能源是经济发展的基石和现代社会的血液,电网是能源转换利用、优化配置和供需对接的重要平台。国家电网有限公司作为关系国家能源安全和国民经济命脉的特大型国有重点骨干企业,努力发挥“大国重器”和“顶梁柱”作用,争当能源清洁低碳转型的推动者、先行者、引领者,为美好生活充电、为美丽中国赋能。

一、我国能源清洁低碳转型取得历史性成就

党的十八大以来,我国坚定不移推进能源革命,能源清洁低碳转型取得历史性成就,能源高质量发展迈出了坚实步伐。

能源消费结构持续优化。党的十八大以来,我国能源利用效率不断提升,以能源消费年均约3%的增长,支撑了国民经济年均6.5%的增长。清洁低碳成为能源结构调整主要方向,煤炭等化石能源消费比重持续下降,清洁能源消费比重不断提升。截至2021年底,我国煤炭消费占比下降至56%,清洁能源消费占比提高至25.5%;低碳节能生产改造深入推进,电动汽车充电基础设施、充电网络不断完善,终端电气化水平稳步提高;新能源汽车保有量达784万辆,呈持续高速增长趋势,充电基础设施保有量超过260万台,充电网络规模位居世界第一;北方地区清洁取暖面积约156亿平方米,清洁取暖率达到73.6%。

能源供给保障能力不断增强。我国能源安全保障能力持续提升,已经成为世界第一大能源生产国,形成了煤、油、气、电、核、新能源和可再生能源多轮驱动的能源生产体系,能源输送网络持续完善。电力供应保障基础不断夯实,装机规模和发电量规模不断扩大,可再生能源开发利用水平持续提升。截至2021年底,我国原油产量连续3年回升,天然气产量连续5年增产超百亿立方米,电力装机容量、发电量分别增长至23.8亿千瓦、8.4万亿千瓦时,可再生能源发电装机突破10亿千瓦,水电、风电、光伏发电装机容量均超3亿千瓦,位居世界首位,沙漠、戈壁、荒漠大型风电光伏基地加快建设。我国抽水蓄能电站装机容量跃居世界第一。

准东—皖南±1100千伏特高压直流输电工程是我国自主研发的世界电压等级最高、输电容量最大、输电距离最远的特高压工程。工程每年可减少华东地区燃煤消耗约3800万吨,成为连接西部边疆与华东地区的“电力丝绸之路”。图为该工程的新疆哈密段输电线路。 国家电网有限公司党组宣传部供图

能源科技创新和产业培育加快推进。我国充分发挥新型举国体制优势,全社会各方共同发力推动能源科技创新水平迈上新台阶。全球最大煤炭清洁利用体系基本成型,大气污染物排放等指标居世界先进水平;深水钻探、页岩气勘探开发等技术实现重大突破,有效支撑了油气增储上产;核电、可再生能源、煤炭清洁高效利用、燃气轮机等领域科技攻关和示范应用扎实推进;连续攻克特高压输电、柔性直流输电、大电网安全、新能源并网消纳等关键核心技术;全球首个商用高温气冷堆核电站已经并网发电,国核一号示范工程建设取得重大进展。“互联网+”智慧能源等能源新业态蓬勃兴起,已成为我国创新创造的优势领域。

二、能源清洁低碳转型面临新形势新要求

当前,百年变局和世纪疫情交织,经济全球化遭遇逆流,世界进入新的动荡变革期,新一轮科技革命和产业变革深入发展,全球应对气候变化呈现新局面。加快推动能源清洁低碳转型是保障国家能源安全,确保如期实现碳达峰碳中和的内在要求,也是推动能源高质量发展、加快建设能源强国的必由之路,将给能源体系带来系统性、根本性变革,提供新的机遇和挑战。

能源结构布局将发生深刻调整。清洁低碳能源将大规模开发利用,逐步取代传统化石能源在能源体系中的主导地位。预计到2030年、2060年,我国非化石能源占一次能源消费比重将从2020年的16%分别提升至25%、80%。能源开发方式将呈现集中式与分布式并举的特点。

能源利用方式将呈现复杂多元。电能利用范围延伸到许多以前不用电的领域,电动汽车、数据中心、能效服务等各种新型用能方式和服务需求大量涌现,电、气、冷、热、氢等多能互补、灵活转换,以电为基础的终端能源替代成为主流。能源利用方式更加多样化、个性化、综合化、互动化。

能源科技创新将加快融合发展。围绕新能源开发、多能转换、先进储能、碳捕集利用与封存、能源系统控制等领域的新技术、新装备不断涌现,数字技术与能源技术深度融合,能源系统更加智慧、更加开放、更加高效、更加友好。

能源产业生态将加速跨越升级。大量充满活力的新型市场主体进入,传统能源企业加快转型,催生出综合能源服务、能源大数据、平台业务、能源聚合商等一大批新业务、新业态、新模式,产业链格局和生态深刻变化,形成全新的能源生态圈。

电能是清洁、高效、便捷的二次能源,电力是能源清洁低碳转型的关键领域,开发利用新能源资源,发电是主要方式。替代终端化石能源消费,电力是主要选择。推动能源科技创新和产业培育,电力是优势领域。随着“双碳”进程加快与能源转型深入推进,传统电力系统正在向清洁低碳、安全可控、灵活高效、开放互动、智能友好的新型电力系统演进,其技术基础、运行机理和功能形态将发生深刻变化,电力系统也面临前所未有的变革升级压力。

从供给侧看,体现为清洁能源发电逐渐成为装机和电量主体。推进能源清洁低碳转型,关键是加快发展非化石能源,尤其风电、太阳能发电等新能源,我国95%左右的非化石能源主要通过转化为电能加以利用。预计2030年我国风电、太阳能发电等新能源发电装机规模将超过煤电,成为第一大电源;2060年前新能源发电量占比有望超过50%,成为电量主体。

从消费侧看,体现为终端能源消费高度电气化和电力“产消者”大量涌现。预计2030年、2060年我国终端能源消费电气化水平将增长到39%、70%左右。随着多元用电负荷和储能快速发展,许多电力用户既是电能消费者又是生产者,电力产销关系深刻变化。

从电网侧看,体现为电网发展将形成以大电网为主导、多种电网形态相融并存的格局。交直流混联大电网依然是能源资源优化配置的主导力量,同时微电网、分布式能源、储能和局部直流电网将快速发展,与大电网互通互济、协调运行,支撑各种新能源高效开发利用和各类负荷友好接入。

从系统整体看,体现为运行机理和平衡模式将发生深刻变化。随着新能源发电大量替代常规电源,以及储能等可调节负荷广泛应用,电力系统“双高”(高比例可再生能源、高比例电力电子设备)特征进一步凸显。电力系统将由源随荷动的实时平衡,逐步向源网荷储协调互动的非完全实时平衡转变。

三、推动能源清洁低碳转型需加快构建新型电力系统

新型电力系统是清洁低碳、安全高效的现代能源体系的重要组成部分。构建新型电力系统,对我国能源电力转型发展、实现“双碳”目标具有重要意义,也为全球电力可持续发展提供了中国路径和中国方案。电网是构建新型电力系统的关键环节。国家电网立足电网功能定位,提出并坚持清洁低碳是方向、能源保供是基础、能源安全是关键、能源独立是根本、能源创新是动力、节能提效要助力的原则要求,发挥好电网“桥梁”和“纽带”作用,加快构建新型电力系统,为推动能源清洁低碳转型、建设能源强国贡献智慧和力量。

国家风光储输示范工程是世界上规模最大的集风力发电、光伏发电、储能系统、智能输电于一体的新能源示范电站工程。依托该示范工程,国家电网成功完成国内外首个高比例新能源系统的涉网性能试验。该工程助力北京冬奥会全部场馆实现100%绿电供应,“张北的风点亮北京的灯”成为绿色冬奥的闪亮名片。图为位于河北省张北县的国家风光储输示范工程。 国家电网有限公司党组宣传部供图

适应能源配置日趋平台化,创新电网发展方式。中国作为制造业大国,要发展实体经济,能源的饭碗必须端在自己手里。我国能源资源与需求逆向分布,西部能源基地与东中部负荷中心普遍相距1000—3000公里。国家电网持续完善核心骨干网架,加快各级电网建设,在供需两侧协同发力,积极服务新能源发展,推动清洁能源对化石能源的有序替代。累计建成29项稳定安全可靠的特高压输电工程,最远输电距离达到3300公里,跨区跨省输电能力超过2.4亿千瓦,成为全球输电距离最远、能源资源配置能力最强的电网。坚决扛起电力保供电网责任,守牢大电网安全防线,将保民生作为保供电的重中之重,在抗灾救灾、疫情防控等大战大考中发挥了重要作用。

“十四五”期间,计划投入电网投资2.4万亿元,大力推进新能源供给消纳体系建设。一方面,持续完善特高压和各级电网网架,服务好沙漠、戈壁、荒漠大型风电光伏基地建设,支撑和促进大型电源基地集约化开发、远距离外送;另一方面,加快建设现代智慧配电网,促进微电网和分布式能源发展,满足各类电力设施便捷接入、即插即用。力争2025年公司经营区跨省跨区输电能力达到3亿千瓦,2030年达到3.7亿千瓦,输送电量中清洁能源电量占比达到50%以上。

适应能源生产加速清洁化,提升新能源开发利用水平。党中央提出“双碳”目标后,国家电网第一时间研究部署,发布实施“双碳”行动方案,出台一系列务实举措。新能源发电易受气候环境影响,出力不稳定,“极热无风、极寒少光”特点明显,需要汇集各类资源参与调节,增强系统灵活性、适应性。国家电网大力发展抽水蓄能电站,提升系统调节能力,截至2021年底,国家电网经营区抽水蓄能电站在运、在建规模分别达到2631万千瓦、4643万千瓦。通过风光水互补以及大电网余缺互济,创造青海省连续31天全清洁能源供电的世界纪录。截至2021年底,国家电网经营区新能源装机规模达到5.4亿千瓦,新能源利用率达到97.4%,成为全球新能源并网装机规模最大的电网。

国家电网将支持现役煤电机组节能降碳改造、灵活性改造、供热改造“三改联动”,“十四五”时期力争“三北”地区累计完成2.2亿千瓦、东中部地区累计完成1亿千瓦改造任务。坚持开放发展的理念,加强与社会各方合作,加快抽水蓄能电站建设,力争2025年、2030年公司经营区抽水蓄能装机分别达到5000万千瓦、1亿千瓦。支持新型储能规模化应用,预计2030年公司经营区新型储能装机达到1亿千瓦。通过综合施策,多措并举,促进新能源消纳利用。

适应能源消费高度电气化,促进节能降耗满足多元用能需求。电气化水平是现代文明进步的重要标志,提升消费侧电气化水平是推动能源消费结构持续优化的重要途径。国家电网稳妥有序、因地制宜推动电能替代,在北方地区推动以电代煤清洁取暖,全面开展全电景区、全电船舶、公路与铁路电气化等电能替代项目,累计实现替代电量8677亿千瓦时,相当于减少散烧煤4.8亿吨、减排二氧化碳8.7亿吨。加快建设充电基础设施,构建“十纵十横两环网”快充网络,有效缓解电动汽车远距离出行“里程焦虑”。

国家电网将进一步丰富服务内容、创新服务方式、提高服务品质。大力开展用能诊断、能效提升等综合能源服务,积极推动电、氢、气、冷、热等多能互补、高效利用,打造高弹性、高韧性的现代综合能源系统。聚焦工业、交通、建筑和居民生活等重点领域,进一步拓展电能替代广度深度。“十四五”期间,国家电网经营区域预计替代电量达到6000亿千瓦时以上,2020—2030年替代电量累计超过1万亿千瓦时。持续投资建设充电基础设施,力争实现高速公路快充网络服务里程翻一番,达到10万公里。坚持不懈优化电力营商环境,持续提升“获得电力”水平,打造“阳光业扩”办电服务品牌,不断增强客户参与度、满意度、获得感。

适应能源科技创新融合化,打造原创技术策源地。国家电网坚持创新驱动发展,勇克世界电网科技难题,取得了一批具有自主知识产权、世界领先的原创成果,累计获得国家科学技术奖91项,首批入选国资委原创技术策源地。携手30余家骨干企业、知名高校及社会团体,发起成立新型电力系统技术创新联盟,集聚优势科研力量,推进产学研用深度融合。在世界上率先建立特高压、智能电网标准体系,累计牵头立项国际标准121项、国家标准1083项,覆盖新型电力系统新兴技术领域。

国家电网将大力实施新型电力系统科技攻关行动计划,加大研发经费投入,大力开展大电网安全稳定控制、虚拟电厂、特高压分接开关等重大技术攻关,攻克各种“卡脖子”、“无人区”技术难题,全方位提高自主创新能力,积极打造新型电力系统示范区。发挥新型举国体制优势,依托新型电力系统技术创新联盟,集聚创新要素,凝聚各方合力,围绕新型电力系统重大技术需求,开展联合攻关、标准制定、经验交流和成果共享,加快国产化替代步伐。持续跟踪颠覆性技术发展趋势,强化基础研究和前沿技术布局,取得更多原创成果。

抽水蓄能是目前技术最成熟、经济性最优、最具大规模开发条件的储能方式,也是清洁低碳的灵活调节电源。我国抽水蓄能电站装机容量位居世界首位。截至2021年底,国家电网经营区抽水蓄能电站在运、在建规模分别达到2631万千瓦、4643万千瓦。图为江苏宜兴抽水蓄能电站上水库。 国家电网有限公司党组宣传部供图

适应能源业态持续数字化,加强能源互联网建设。国家电网建成全球规模最大的新能源云平台,为新能源规划建设、并网消纳、交易结算等提供一站式服务,累计接入风光场站超过283万座。建成全球覆盖范围最广、接入充电桩最多、车桩网协同发展的智慧车联网平台,累计接入充电桩超过170万个,为超过1100万用户绿色出行提供便捷智能的充换电服务,有力助推我国电动汽车产业发展。依托网上国网、新能源云等线上平台,打造户用光伏建站并网结算全流程一站式服务,提升客户服务能力,构建分布式光伏服务生态圈。

国家电网将深入应用“大云物移智链”等技术,加快推动电网向能源互联网升级,实现电网生产、经营、管理等核心业务数字化转型,促进发输配用各领域、源网荷储各环节、电力与其他能源系统协调联动。加强与产业链上下游协同合作,推动新能源云向国家级能源云平台升级,接入各类能源数据,汇聚能源全产业链信息,为政府和社会提供全方位支撑服务。以电力数字平台服务推动上下游企业供需匹配、资源共享,促进产学研用深度结合,加快孕育能源数字经济新业态新模式,当好现代产业链的“链长”。加强国际交流合作,积极参与国际标准制定,携手国际同行共同为推动能源清洁低碳转型和人类社会可持续发展贡献力量,彰显中国智慧。

作者:国家电网有限公司党组书记、董事长,中国电力企业联合会理事长

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