隨著全球各種自然災(zāi)害和極端天氣事件的頻繁發(fā)生，氣候問題已經(jīng)受到各國政府和民眾越來越多的關(guān)注，碳減排、全球氣候治理已經(jīng)成為國際社會(huì)的共識(shí)。2020年9月，習(xí)近平主席在第75屆聯(lián)合國大會(huì)一般性辯論上承諾，中國二氧化碳排放力爭于2030年前達(dá)到峰值，努力爭取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。2021年3月的中央財(cái)經(jīng)委第九次會(huì)議對(duì)落實(shí)“雙碳”目標(biāo)做出了重要部署，并提出了構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，為“雙碳”背景下我國能源電力轉(zhuǎn)型發(fā)展指明了方向。構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，需要加速能源供給革命，加快推動(dòng)風(fēng)電、太陽能發(fā)電等新能源的發(fā)展，是我國“四個(gè)革命、一個(gè)合作”國家能源安全新戰(zhàn)略在新發(fā)展階段的內(nèi)涵延伸。通過推動(dòng)能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化促進(jìn)低碳綠色發(fā)展，是踐行構(gòu)建人類命運(yùn)共同體承諾的重要舉措，是為應(yīng)對(duì)全球氣候變化、推進(jìn)全球氣候治理提供“中國方案”。
       （來源：微信公眾號(hào)"中國電力企業(yè)管理" 作者：張林等）
       未來的新型電力系統(tǒng)具有高比例新能源廣泛接入、高彈性電網(wǎng)靈活可靠配置資源、高度電氣化的終端負(fù)荷多元互動(dòng)和基礎(chǔ)設(shè)施多網(wǎng)融合數(shù)字賦能的形態(tài)特征，而現(xiàn)有的電力系統(tǒng)也將發(fā)生多個(gè)維度上的演化，從確定性系統(tǒng)演變?yōu)閺?qiáng)不確定性系統(tǒng)、從機(jī)電裝備主導(dǎo)向電力電子裝備主導(dǎo)、從單一電力系統(tǒng)向綜合能源系統(tǒng)發(fā)展。上述形態(tài)特征和演化，將會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)和輸配電價(jià)產(chǎn)生深刻的影響。
       新型電力系統(tǒng)建設(shè)對(duì)電力系統(tǒng)的影響
       對(duì)發(fā)電環(huán)節(jié)的影響
       截至2020年底，我國風(fēng)電、光伏等新能源發(fā)電累計(jì)裝機(jī)容量達(dá)到5.35億千瓦，約占全國總裝機(jī)容量的24.3%；新能源年發(fā)電量達(dá)到7276億千瓦時(shí)，約占全國總發(fā)電量的10%。在“雙碳”目標(biāo)下，新型電力系統(tǒng)的構(gòu)建將推動(dòng)新能源以集中式與分布式并舉的方式實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展，新能源裝機(jī)、發(fā)電量占比都將出現(xiàn)大幅度的提升，在電力系統(tǒng)裝機(jī)、電力電量供應(yīng)中占據(jù)主導(dǎo)地位。根據(jù)有關(guān)研究的預(yù)測(cè)，到2030年，風(fēng)電、太陽能總裝機(jī)的比重達(dá)到50%左右；到2050年，新能源發(fā)電量比重將超50%；到2060年，新能源發(fā)電裝機(jī)比重將超過82%。
       屆時(shí)，新能源將不僅成為新型電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的主體，同時(shí)還將具備一定的主動(dòng)支撐、系統(tǒng)調(diào)節(jié)與故障穿越能力，從而能夠基本實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)平衡，避免需要其他電源提供系統(tǒng)平衡服務(wù)造成的供電成本上升。抽水蓄能電站、氫能和儲(chǔ)能設(shè)施的建設(shè)，則可以增強(qiáng)系統(tǒng)靈活調(diào)節(jié)能力，提高新能源消納和存儲(chǔ)能力。而傳統(tǒng)的化石能源電源占比將不斷下降，逐步從基礎(chǔ)電源向調(diào)節(jié)電源轉(zhuǎn)變，主要為電力系統(tǒng)提供兜底保障、調(diào)節(jié)與支撐功能，并在遠(yuǎn)期逐步實(shí)現(xiàn)退出。
       對(duì)電網(wǎng)環(huán)節(jié)的影響
       傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)以大電網(wǎng)模式為主，負(fù)荷側(cè)的用電是無法自由控制的，因此必須采用“源隨荷動(dòng)”的實(shí)時(shí)平衡模式，即用可控的電源來匹配負(fù)荷的變化，并在實(shí)際運(yùn)行過程中滾動(dòng)調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行。與之相適應(yīng)的，是在電力系統(tǒng)的控制環(huán)節(jié)，必須采用一體化的控制模式。然而，在以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)下，風(fēng)電、光伏等新能源具有波動(dòng)性、隨機(jī)性、間歇性的特點(diǎn)，傳統(tǒng)的電網(wǎng)運(yùn)行模式已經(jīng)無法適應(yīng)新型電力系統(tǒng)運(yùn)行的需求，電力系統(tǒng)平衡模式也將向源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)同互動(dòng)的非完全實(shí)時(shí)平衡轉(zhuǎn)變，與之相適應(yīng)的控制模式，也將向大電網(wǎng)與微電網(wǎng)協(xié)同控制轉(zhuǎn)變。
       未來新型電力系統(tǒng)環(huán)境下，輸配電網(wǎng)絡(luò)都將出現(xiàn)顯著的變化。一方面由于我國新能源資源稟賦主要分布在“三北”地區(qū)，而負(fù)荷中心則主要分布在東部、南部地區(qū)，新能源的大規(guī)模消納必須要進(jìn)行遠(yuǎn)距離的輸送，因此需要進(jìn)行規(guī)模龐大的遠(yuǎn)距離輸電通道的投資建設(shè)；另一方面為了滿足分布式新能源、新型儲(chǔ)能設(shè)施、電動(dòng)汽車以及各類型可控負(fù)荷的接入，需要提高配電網(wǎng)的承載能力和靈活性，發(fā)展建設(shè)主動(dòng)配電網(wǎng)（ADN），提升配電網(wǎng)的電能質(zhì)量，提高新能源的消納能力。與此同時(shí)，新型電力系統(tǒng)下海量數(shù)據(jù)和廣泛連接，使得基于數(shù)字化的信息與物理系統(tǒng)有機(jī)融合的數(shù)字電網(wǎng)成為現(xiàn)實(shí)，并且成為承載新型電力系統(tǒng)的最佳形態(tài)，使得電網(wǎng)更加安全、智能、高效、低碳。所有這些無疑都將帶來輸配電網(wǎng)投資規(guī)模的增大。
       對(duì)負(fù)荷環(huán)節(jié)的影響
       在“雙碳”背景下，我國電力系統(tǒng)的負(fù)荷側(cè)未來將面臨更多的不確定性。一方面，新型電力系統(tǒng)的構(gòu)建，必然會(huì)開啟新一輪的電氣化進(jìn)程，工業(yè)、交通、建筑等多個(gè)領(lǐng)域都會(huì)推動(dòng)電能替代，以清潔、低碳的電能替代傳統(tǒng)的高碳能源，電能逐步成為最主要的能源消費(fèi)品種。根據(jù)有關(guān)研究的預(yù)測(cè)，到2035年和2060年，電能在終端能源消費(fèi)中的比重將達(dá)到45%和70%。因此，未來的電量增長將是一個(gè)不可避免的趨勢(shì)，在這個(gè)過程中，因?yàn)楦黝愋陀秒娫O(shè)備的增長，不同設(shè)備的負(fù)荷特性也存在非常大的差異，尤其是部分負(fù)荷已經(jīng)具備了主動(dòng)參加系統(tǒng)調(diào)節(jié)的能力，影響負(fù)荷的因素也相應(yīng)地變多了，負(fù)荷的不確定性也就隨之增加，傳統(tǒng)電力系統(tǒng)“源隨荷動(dòng)”的平衡模式將難以持續(xù)。
       另一方面，“雙碳”目標(biāo)下的能源消費(fèi)“雙控”政策，也將給高載能行業(yè)的用電及其增長帶來較高的不確定性，給整個(gè)系統(tǒng)的電力電量平衡帶來較大困難。綜合以上兩方面的因素，新型電力系統(tǒng)下的負(fù)荷預(yù)測(cè)的復(fù)雜度和難度將遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)電力系統(tǒng)。
       適應(yīng)新型電力系統(tǒng)發(fā)展的
       輸配電價(jià)體系分析與建議
       當(dāng)前，我國輸配電價(jià)監(jiān)管主要遵循“合理成本合理利潤”的原則，并以公平分?jǐn)傒斉潆姕?zhǔn)許收入為目標(biāo)形成輸配電價(jià)結(jié)構(gòu)和水平。伴隨著新型電力系統(tǒng)的建設(shè)，未來將會(huì)有越來越多的新能源接入電力系統(tǒng)，此時(shí)輸配電價(jià)制定還需要考慮如何促進(jìn)新能源的消納，同時(shí)避免或減少新型電力系統(tǒng)建設(shè)帶來的電價(jià)水平上漲。因此，未來的輸配電價(jià)需從電價(jià)結(jié)構(gòu)優(yōu)化、電價(jià)機(jī)制創(chuàng)新等方面尋求突破，以實(shí)現(xiàn)上述的目標(biāo)。
       電價(jià)結(jié)構(gòu)優(yōu)化
       首先，大規(guī)模集中式新能源的開發(fā)對(duì)電網(wǎng)接入和主干網(wǎng)架建設(shè)和擴(kuò)容提出了更多的需求，而海量的分布式新能源的發(fā)展則需要投資建設(shè)更加堅(jiān)強(qiáng)靈活的配電網(wǎng)。因此，為了適應(yīng)新能源集中式與分布式并舉的大規(guī)模接入，必然帶來新的額外的輸配電網(wǎng)投資需求。從“誰受益、誰付費(fèi)”的原則出發(fā)，上述投資帶來的成本費(fèi)用應(yīng)該由接入的發(fā)電企業(yè)以“接入費(fèi)”的形式進(jìn)行承擔(dān)。然而，為了鼓勵(lì)新能源的發(fā)展，我國在多項(xiàng)政策中明確要求，對(duì)于新能源發(fā)電設(shè)施的接入費(fèi)用由電網(wǎng)承擔(dān)，即納入電網(wǎng)企業(yè)的準(zhǔn)許收入，并通過共用網(wǎng)絡(luò)輸配電價(jià)由全體終端用戶進(jìn)行分?jǐn)?。這在新能源發(fā)展的初期，由于其裝機(jī)和接入規(guī)模相對(duì)較小，接入工程的相關(guān)成本相對(duì)較低，給整體的輸配電價(jià)水平和終端用戶帶來的影響比較小，因此確實(shí)是一項(xiàng)降低新能源投資建設(shè)成本的有效政策。然而，隨著新能源裝機(jī)和接入規(guī)模的逐步擴(kuò)大，甚至發(fā)展成為我國主要的電源類型，若接入等成本費(fèi)用仍完全由終端用戶承擔(dān)，一來將顯著提升整體的輸配電價(jià)水平，給終端用戶帶來較大的負(fù)擔(dān)；二來也不利于實(shí)現(xiàn)新能源在電力市場(chǎng)中的公平競(jìng)爭。
       因此，可以結(jié)合我國未來新能源電源的實(shí)際發(fā)展情況，在未來的改革中對(duì)輸配電價(jià)進(jìn)行結(jié)構(gòu)上的優(yōu)化，按照“誰受益，誰付費(fèi)”的原則，根據(jù)不同發(fā)展階段、采用不同回收方式向包括新能源發(fā)電在內(nèi)的電源收取接入費(fèi)，例如在政策初期可對(duì)新能源發(fā)電采用打折收取接入費(fèi)的方式，減少政策變化給新能源發(fā)展產(chǎn)生的潛在影響，并逐步提高接入費(fèi)的收取水平，最終逐步實(shí)現(xiàn)接入工程相關(guān)成本分?jǐn)偟墓叫浴?br />        其次，我國現(xiàn)行的省級(jí)電網(wǎng)共用網(wǎng)絡(luò)輸配電定價(jià)采用的是分電壓等級(jí)傳導(dǎo)的方式，即“某一電壓等級(jí)總準(zhǔn)許收入由本電壓等級(jí)準(zhǔn)許收入和上一電壓等級(jí)傳導(dǎo)的準(zhǔn)許收入構(gòu)成”。然而，隨著負(fù)荷側(cè)電能替代和海量分布式新能源接入電力系統(tǒng)，加上分布式電源的出力具有隨機(jī)性，傳統(tǒng)電力系統(tǒng)電量從高電壓等級(jí)向低電壓等級(jí)傳輸?shù)哪Ｊ綄l(fā)生顯著的變化，電力電量將會(huì)更多地以分層、分級(jí)、分群的模式平衡，高電壓等級(jí)向低電壓等級(jí)傳輸?shù)碾娏繉⒋蟠鬁p少，分布式新能源所在局域電網(wǎng)對(duì)于主干輸電網(wǎng)絡(luò)的需求，也將從電量需求向電力需求轉(zhuǎn)變。特別是隨著分布式新能源規(guī)模的進(jìn)一步發(fā)展，將在部分時(shí)段出現(xiàn)分布式新能源出力超過其所在局域電網(wǎng)的負(fù)荷，將可能出現(xiàn)低電壓等級(jí)向高電壓等級(jí)“輸電”的情況，此時(shí)對(duì)輸配電網(wǎng)的需求和使用模式將發(fā)生質(zhì)的改變，現(xiàn)有的輸配電價(jià)制定分電壓等級(jí)傳導(dǎo)模式，難以體現(xiàn)新型電力系統(tǒng)下不同用戶對(duì)輸配電資源的占用程度，無法實(shí)現(xiàn)公平分?jǐn)傒斉潆姵杀镜哪繕?biāo)，需要對(duì)輸配電價(jià)結(jié)構(gòu)和定價(jià)方法進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。
       電價(jià)機(jī)制創(chuàng)新
       現(xiàn)行的很多電價(jià)機(jī)制都是針對(duì)傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的特征進(jìn)行設(shè)計(jì)的，因此這些電價(jià)機(jī)制也并不能很好地適應(yīng)以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)的需要，并且還會(huì)造成輸配電準(zhǔn)許收入難以回收、成本不公平分?jǐn)?、網(wǎng)絡(luò)利用率低等問題。
       首先，在傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)當(dāng)中，負(fù)荷高峰時(shí)需要調(diào)用邊際成本高的機(jī)組，負(fù)荷低谷時(shí)則可以只調(diào)用邊際成本低的機(jī)組，因此系統(tǒng)負(fù)荷和系統(tǒng)邊際發(fā)電成本呈現(xiàn)出明顯的正相關(guān)性。這與主要由系統(tǒng)高峰負(fù)荷決定輸配電資源的需求這一客觀規(guī)律保持了高度的一致性，因此傳統(tǒng)的峰谷電價(jià)能夠同時(shí)引導(dǎo)對(duì)發(fā)電和輸電資源的優(yōu)化利用。然而，在新型電力系統(tǒng)下，負(fù)荷高峰可能與風(fēng)電、太陽能發(fā)電等新能源發(fā)電的出力高峰重合，此時(shí)較低的系統(tǒng)邊際發(fā)電成本即可滿足高峰負(fù)荷的需求；而在系統(tǒng)負(fù)荷低谷的時(shí)候，由于風(fēng)電、太陽能發(fā)電等新能源發(fā)電的出力可能恰好大幅降低，因此凈負(fù)荷（系統(tǒng)負(fù)荷扣減新能源發(fā)電出力）可能相對(duì)更高，需要調(diào)用那些邊際成本高的機(jī)組才能滿足系統(tǒng)的平衡，此時(shí)系統(tǒng)負(fù)荷和系統(tǒng)邊際發(fā)電成本的高峰、低谷的出現(xiàn)場(chǎng)景就可能變得不一致了。引導(dǎo)用戶優(yōu)化利用發(fā)電資源，消凈負(fù)荷的峰，填凈負(fù)荷的谷，可能增加額外的輸配電容量需求，帶來更高的輸配電投資和更低的輸配電網(wǎng)絡(luò)利用率。因此，需要探索建立能夠引導(dǎo)優(yōu)化利用輸配電資源，提高輸配電網(wǎng)絡(luò)利用率的新的輸配電價(jià)機(jī)制。
       其次，新能源項(xiàng)目在選址布局上往往都會(huì)選擇在風(fēng)光資源相對(duì)豐富、發(fā)電利用小時(shí)更高的地區(qū)，這類地區(qū)的項(xiàng)目往往可以獲得更高的投資收益。然而，這些地區(qū)一般都遠(yuǎn)離負(fù)荷中心，需要占用更多的輸配電資源。在我國現(xiàn)行的輸配電價(jià)機(jī)制下，這種對(duì)輸配電資源差異化的占用并不能在價(jià)格中得到體現(xiàn)，一方面造成了不同位置電源不公平競(jìng)爭的局面，另一方面由于缺乏對(duì)電源布局的價(jià)格引導(dǎo)，也會(huì)加劇輸配電網(wǎng)絡(luò)的投資需求，降低輸配電網(wǎng)絡(luò)的利用率，最終抬升輸配電價(jià)的水平。
       因此，為了盡可能地減小為適應(yīng)新型電力系統(tǒng)發(fā)展可能帶來的輸配電價(jià)上漲壓力，需要對(duì)現(xiàn)行的電價(jià)機(jī)制中不相適應(yīng)的部分進(jìn)行提前研究和創(chuàng)新，通過經(jīng)濟(jì)激勵(lì)等手段盡可能地提高輸配電網(wǎng)利用率，包括在時(shí)間維度、空間維度等方面的創(chuàng)新。其中，通過引入峰荷責(zé)任思想、基于負(fù)荷率等輸配電價(jià)定價(jià)機(jī)制，給予輸配電價(jià)時(shí)間維度上的引導(dǎo)信號(hào)，激勵(lì)電網(wǎng)用戶主動(dòng)避開輸配電網(wǎng)使用的高峰時(shí)段，可以有效減少高峰時(shí)段輸配電網(wǎng)的需求，提高網(wǎng)絡(luò)的利用率。通過引入分區(qū)定價(jià)等輸配電價(jià)機(jī)制，給予輸配電價(jià)空間維度上的引導(dǎo)信號(hào)，體現(xiàn)不同區(qū)域?qū)τ谳斉潆娰Y源的使用情況，從而合理引導(dǎo)新能源電源及用電負(fù)荷的投資布局，降低對(duì)輸配電網(wǎng)的投資需求，提高輸配電網(wǎng)的利用率，降低或推遲輸配電網(wǎng)的投資。
       本文刊載于《中國電力企業(yè)管理》2021年11期，作者張林、姚瑜、趙志芳供職于國網(wǎng)華東分部財(cái)務(wù)資產(chǎn)部，張洪、陶文斌供職于華北電力大學(xué)現(xiàn)代電力研究院

文章來源：北極星輸配電網(wǎng)