构建以新能源为主体的新型电力系统，是党中央基于加强生态文明建设、保障国家能源安全、实现可持续发展作出的重大决策部署，更是推动实现“碳达峰、碳中和”目标的重要举措。新型电力系统作为伴随“双碳”目标而诞生的新概念，在构建方式和技术路径等方面，仍然处于探索的阶段。在未知的领域摸索前行，既需要勇气，也需要智慧。国网新疆电力董事长、党委书记谢永胜近日在接受专访时分析了构建新型电力系统所面临的制约与挑战，并详述了国网新疆电力如何依托资源优势，提出应对挑战、打破制约的“新疆方案”，清晰描绘出在“三基地一通道”战略定位下，新疆助力全国“双碳”目标实现的示范样板。
服务能源电力领域“碳达峰、碳中和”，面对当前新型电力系统建设中的供需难题，破局还需煤电清洁利用
《中国电力企业管理》：您认为在服务“双碳”目标的大背景下，当前阶段构建新型电力系统面临的最大挑战是什么？
谢永胜：最大的挑战在于，以新能源为主体的新型电力系统如何能够保障能源的安全稳定供应。能源发展的首要任务是为经济社会发展提供充足动力，因此，暂且不论新能源的随机性、波动性对电网控制运行造成的冲击，仅从有效供应来看，新能源如何肩负起主体能源保供的责任，是当前构建新型电力系统所面临的最严峻的考验。在绿色低碳转型的要求下，我们来对清洁能源未来开发潜力进行逐项分析：当前，我国水电已开发3.4亿千瓦，后续开发条件日趋复杂，新增规模有限；核电发展受安全性、核燃料、水资源等因素制约，不宜在全国范围特别是内陆地区大规模开发；天然气发电相对于煤电更清洁，调节性能也更好，但鉴于我国“富煤、缺油、少气”的资源禀赋，若大量进口天然气用以发电，将导致我国能源对外依存度急剧提升，影响国家能源安全，且供应成本过高。因此，风、光等新能源被寄予厚望。但新能源具有“大装机、小电量”和“极热极寒无风”“晚峰无光”等特点。从全国来看，光伏、风电年发电小时数为1000-2000小时、2000小时左右，仅能满足全年1/8-1/5时间的供电需求。
以新疆为例，我们通过对新疆的典型日负荷曲线进行分析，如果仅依靠太阳能自然发电，光伏发电量只能满足每天20%(在不借助储能的情况下)左右的用电需求，而新疆的光伏、风电等资源条件普遍好于全国平均水平，因此对于全国而言，新能源每日提供的电量相对负荷需求来说占比会更低。因此，若将新能源作为新增能源电力的主要来源，为保障能源电力的全天候全时段供应，需要建设大量的储能等设施解决其余时段用能需求。但技术最为成熟的抽水蓄能建设受自然条件、建设周期等制约，代价大、时间长、见效慢，同时根据抽水蓄能规划，全国纳入抽水蓄能储备项目规模约为3亿千瓦，按照其平均2200小时的利用小时数测算，抽水蓄能可“平移”解决6600亿千瓦时的用电需求，仅能满足当前全社会用电量的不到10%。而电化学储能受当前技术条件制约，整体成本仍然处于较高水平，虽然随着技术进步远期存在下降空间，但未来不确定性较大。远期的解决方案则要看氢能技术是否有突破进展。总体而言，当前“新能源+储能”二元结构的能源供应模式在短期内难以同时实现安全、经济、高效，亟须寻求其他解决方案。
《中国电力企业管理》：那么在可以预见的技术范围内，您认为应如何破解这一挑战，解决方案是什么呢？
谢永胜：在现阶段，推动煤电清洁高效利用极为迫切。构建新型电力系统，亟须通过煤电+CCS的应用推广，来有效解决能源转型过程中的能源电力供应保障问题。中国社科院学部委员、国家气候变化专家委员会委员潘家华在接受媒体采访时曾表示，碳主要分为三类，第一类是气候灾难性碳，是由化石能源燃烧排放出来的，属于地下冒出来的增量碳，约占温室气体的90%，对气候变化影响巨大；第二类是气候中性碳，是由人类、动物活动和燃烧植物产生的，从大气中来又回到大气中，总体是平衡的；第三类是非二氧化碳的温室气体，如空调制冷剂等，排放量不大，对气候变化影响较小。因此，实现碳中和目标需要控制的是气候恶劣性碳，也就是化石能源碳排放问题。CCS技术是指将二氧化碳从工业过程、能源利用或大气中分离出来，直接注入地层以实现二氧化碳永久封存，这一技术已成为各国政府应对气候变化的重要战略选择。我国二氧化碳地质封存潜力约为1.21-4.13万亿吨，主要分布在塔里木盆地、松辽盆地，以及准噶尔盆地、渤海湾盆地、鄂尔多斯盆地、四川盆地等，与我国煤炭分布基本吻合，按照当前能源电力碳排放数据来看，封存潜力空间巨大，为实践煤电+CCS创造了条件和可能。同时，随着CCS技术不断迭代升级和规模化发展，特别是国家有关部委已经在推动稍低浓度（80%）二氧化碳的捕集和封存，CCS成本有望大幅降低。
在此，我想特别强调一下，加快构建以新能源为主体的新型电力系统是能源电力领域实现“碳达峰、碳中和”目标的重大举措。因此，立足我国国情和资源禀赋，既需要推动太阳能、风能等新能源大规模开发利用，确保能源清洁低碳可持续发展，也需要通过实施燃煤火电+CCS推动煤炭清洁高效利用，为能源安全供应兜底保障，从而确保国家能源安全、实现国家碳减排目标。
以构建新疆新型电力系统示范区建设为契机，服务新疆经济社会高质量发展，为助力国家实现“双碳”目标贡献新疆力量
《中国电力企业管理》：新疆是我国重要的能源基地，国网新疆电力公司在构建以新能源为主体的新型电力系统中具有什么优势？对于服务新疆经济社会发展，保障国家能源安全方面又有着怎样的重要意义？
谢永胜：新疆是保障我国能源安全的重要基地，2010年、2014年党中央连续出台相关文件，明确了新疆“三基地一通道”的战略定位。多年来在自治区党委政府和国家电网公司大力支持下，新疆能源电力事业实现了长足发展，截至2020年底，全疆形成“内供四环网、外送四通道”的主网架格局，750千伏骨干网架覆盖所有地州市，重点城市建成220千伏环网，全部工业园区实现110千伏及以上供电；电源总装机突破1亿千瓦，达到全国第7位，其中新能源装机3602万千瓦，装机容量和年度发电量分别达到全国第4、第2位，新能源利用率提升至91.1%；有力保障了自治区“十三五”年均增长6%的用电需求，年度外送电量突破千亿大关，累计外送电量超过4000亿千瓦时，为新疆“十三五”年均6.1%的GDP增速提供了坚强电力支撑。
新型电力系统承载着能源转型的历史使命，是实现“双碳”目标的重要支撑、关键实践，具有清洁低碳、安全可控、灵活高效、智能友好、开放互动的基本特征。新疆能源储量大、开发条件好、互补优势强，特别是新能源发展潜力巨大，在构建以新能源为主体的新型电力系统中具有得天独厚的优势：新疆拥有“九大风区”和覆盖全域的太阳能，太阳能技术可开发量为25.46亿千瓦、风能技术开发量2.34亿千瓦，均位居全国第二。特别是新疆光伏发电与中东部省份普遍存在2个小时左右时间差，时空互补优势明显。南北疆风光资源在昼夜、季节上的互补优势显著。
同时，新疆煤炭预测储量2.19万亿吨，约占全国的40.5%，位居全国首位。塔里木盆地、准噶尔盆地、吐哈盆地等地质封存条件好，盐水层、油气层二氧化碳封存潜力分别达到千亿吨级、百亿吨级水平，具有探索实践煤电+CCS技术的条件；新疆水电可开发量2870万千瓦，位居全国第四位，根据国家抽水蓄能中长期发展规划，新疆抽水蓄能电站规模为3660万千瓦，开发条件好、潜力大。随着新技术不断发展，各类新型储能在新疆应用前景广阔，这些都将为新疆新型电力系统建设提供有力支撑。
国家电网公司将国网新疆电力列为新型电力系统示范区建设单位之一，充分体现了国家电网公司党组对新疆能源电力发展的高度重视和特殊支持，是国家电网公司党组赋予国网新疆电力的重要嘱托和殷切期望。我们深感使命光荣、责任重大，我们深刻认识到，通过在新疆打造新型电力系统示范区，一方面，可以充分发挥新疆能源资源禀赋优势，依托全疆大电网资源配置平台，统筹源网荷储各个环节，推动风能、太阳能等新能源安全经济最大化开发利用，促进煤炭等化石能源清洁化高效化利用，使得新疆能源电力开发成本较中东部地区继续保持相对较低水平；同时，在绿电交易、碳排放交易等市场机制共同作用下，清洁低碳的电力供应将成为广大电力用户的最优选择，形成自治区招商引资的“新优势”，为自治区打造支撑经济社会发展的“新型洼地”提供有力支撑。另一方面，通过推动新疆新型电力系统示范区建设，可以充分发挥新疆充沛的煤电+CCS支撑保障资源和丰富的抽蓄电站、储能等调节资源，形成稳定可靠的外送供应优势，将新疆打造成清洁低碳、满足华北、华中、华东等地区用电需求的“新基地”，不断扩大疆电外送规模，在“双碳”背景下，为保障全国能源供应提供新疆解决方案、贡献新疆力量。
《中国电力企业管理》：新疆新型电力系统的构建思路和路径是什么？如何分步实施、有序推进？
谢永胜：构建新型电力系统是一场全方位变革，是极具挑战性、开创性的战略性工程，同时也是一个长期渐进、久久为功的过程，需围绕电力生产、传输、存储、消费全链条，聚焦源网荷储各环节共同发力。以新疆区域视角来看，国网新疆电力初步计划从四个方面的路径来规划新型电力系统的构建：
在电源发展路径上，推动新疆新能源集中式基地化开发，打造喀克和、环塔里木盆地南部、吐哈、准东、准北千万千瓦级新能源基地；最大化发展水电，依托CCS技术，推动煤电向清洁低碳发展，向兜底保障性电源转变，着力构建清洁低碳多元供给体系。
在系统调节发展路径上，按照近期火电灵活性改造，中期抽蓄和新型储能，远期燃氢电站和新型储能发展模式，技术突破和体制机制创新共同驱动，推动各类调节资源发展，着力构建成本可接受、资源充沛的调节体系。
在负荷发展路径上，持续拓展电能替代广度深度，充分挖掘工业、建筑、交通等行业替代潜力，提升终端用能电气化水平；推动电制氢等新型可控负荷发展，引导负荷侧各类资源全面参与需求侧响应，构建可中断、可调节的多元负荷资源，实现源随荷动向源荷互动转变。
在电网发展路径上，按照“加强交流保内供、构建异步电网促外送”模式，加快柔性直流、数字化、智能传感等新技术、新设备应用，建强疆内“保供网”，构建疆内跨多能源基地和跨省区异步柔性“外送网”，推动交直流电网融合发展，推进电网向能源互联网转型升级，打造坚强高效、智能开放的资源优势配置平台。
总体来说，结合“碳达峰、碳中和”发展目标、能源电力发展规划和国家电网公司构建以新能源为主体的新型电力系统行动方案，聚焦示范区发展定位，经过我们的深入思考，初步提出了构建新疆新型电力系统“1225”总体思路，即：以促进新疆新能源资源最大化开发和安全高效利用为目标，以“保内供、强外送”为任务，以关键技术突破和政策体制创新为支撑，以“构建新能源为主体，煤电+CCS作保障，抽水蓄能、新型储能和燃氢电站作调节，负荷侧协同互动为辅助，坚强智能电网为平台”的“五位一体”发展路径。
从阶段来看，新疆新型电力系统建设分为转型期、形成期、成熟期三个阶段：
2021-2025年是转型期，新能源“倍速”发展，煤电+CCS、“新能源+储能+调相机”示范应用，火电灵活性改造全面实施，抽水蓄能电站集中开工建设，多元新型储能局部应用，电-氢协同、新能源汽车、农灌等负荷侧互动应用示范，启动特高压柔性直流示范工程，疆电外送能力大幅提升，北疆主网架进一步完善，南疆主网架不断延伸补强，新型电力系统形态初步彰显。
2026-2030年是形成期，新能源逐步成为主体电源，新能源装机容量占比达到50%，煤电+CCS推广应用，煤电逐步转变为保障性电源，抽水蓄能电站、新型储能规模化发展，燃氢电站示范应用，电-氢协同、新能源汽车等新型负荷规模化发展，负荷需求响应规模不断扩大，特高压柔性直流组网示范应用，跨省跨区通道持续增加，新型电力系统基本建成。
2031-2060年是成熟期，到2040年率先在南疆全面建成新型电力系统，到2045年新疆全面建成新型电力系统，新能源逐步成为电量供应主体，煤电+CCS全面应用逐步实现净零排放，抽水蓄能电站、新型储能、燃氢电站逐步全面应用，负荷深度参与调节，逐步实现源荷互动，柔性直流、数字化技术广泛应用，电网结构坚强并且高度智能化、数字化，形成多回特高压直流跨区外送，新疆能源基地作用充分彰显。
《中国电力企业管理》：在构建新型电力系统的背景下，对电力需求侧资源的充分利用至关重要，您刚才提及了负荷发展的大致路径，请问负荷侧调节资源的重点是什么？
谢永胜：从当前来看，全国的负荷侧的调节资源主要集中在商业楼宇。当前我国商业楼宇包括酒店、商场、医院、办公楼、城市综合体等公共建筑。经测算分析，目前商业楼宇空调、照明负荷占比最大超过70%，其中柔性可调部分占30%-40%，约占社会需求响应负荷的40%，参与需求响应潜力大。如果将商业楼宇的照明、空调等负荷的调节能力利用起来，引导其全面参与需求侧响应，构建可中断、可调节的多元负荷资源，将为以新能源为主体的新型电力系统建设提供有力的支撑。
从未来发展趋势来看，电动汽车也会成为今后负荷侧的重要调节资源。电动汽车从本质上讲是一种移动储能资源，既可以充电，又可以放电。电动汽车与电网的能量交互，如果任其大量无序充电，则会对电网造成较大冲击，影响供电安全、增加电网建设等治理成本；如通过电动汽车的有序充电或者双向充放电等技术应用，实现“车-桩-网”互动，让电动汽车更友好地接入电网，则可以使电动汽车充分发挥其灵活负荷的优势，参与电网的削峰填谷、新能源充电、需求响应、调峰调频辅助服务、现货市场电力平衡等应用，从而有利于实现减少电网调节资源投资、降低新能源车主用车成本，助力交通运输领域绿色减碳，在推进新型电力系统建设中打造多赢发展的格局。因此，要尽可能发挥电动汽车对电网的正向影响，优化负荷特性，需要针对电网运行规律，有效引导充储换一体化模式与双向充放电模式（V2G）的发展。
其中，充储换电站由于接入电压等级相对较高，单站规模相对较大，自身又具备能量优化能力，属于电网互动友好型设施。通过建设“新能源+储能+换电站”为一体的充储换电站，能够在新能源大发时段对储能电池进行充电，在全社会用电负荷高峰时段对储能电池剩余容量进行放电，参与电网调峰。每日通过电池转运车将充满的蓄电池运输至城市中的换电站，对电动车辆进行换电作业，换下的蓄电池运回储能电站充能。由于换电模式下电池更换速度仅需十几分钟，特别适用于电池标准统一和对充电耗时敏感的车辆。从电池规格、出行规律、动力需求等方面比较分析，公交车、旅游车、物流车线路和班次相对固定，因此我们建议公交车辆、运输车辆等实行充储换一体化模式。
电动汽车双向充放电模式（V2G）更适用于家庭电动乘用车，通过对家庭乘用车出行行为习惯研究分析，从充电便捷度、投资建设经济性等角度综合分析来看，适用的主要充电方式有公共快充、居民小区和企事业单位智能有序慢充三种。我们结合新疆实际，从全社会投资成本、年度增量投资、建设布局时序等综合考虑，提出了宜以优先发展企事业单位充电设施建设为主导，同步推进少量公共辅助快充站建设，有序推进居民小区充电设施建设，待培育家庭电动乘用车达一定规模后，逐步形成“居民区为主、企事业单位为辅、公共充电为补充”的最佳模式。
当前，要加快推动电动汽车产业发展，有效释放电动汽车充储换一体化模式和双向充放电模式（V2G）下的多重效益，最重要的前提是超前谋划、提早部署，发挥政府主导和统筹作用，开展细化研究，推动相关措施落地，以顶层规划引导新能源汽车和充电设施有序发展，推动新能源汽车与能源系统深度融合。
立足“硬需求”，破解“硬约束”，全力以赴奔向碳中和世纪赶考
《中国电力企业管理》：最近，中央对推动碳达峰、碳中和提出要“坚持全国一盘棋”，做到“先立后破”。具体到新型电力系统，您认为应该如何理解“先立后破”？应如何立，又如何破？
谢永胜：近期，中共中央政治局提出要统筹有序做好碳达峰、碳中和工作，尽快出台2030年前碳达峰行动方案，特别强调要坚持全国一盘棋，做到“先立后破”。2021年9月25日，中国气候变化事务特使解振华在以“智慧·健康·碳中和”为年度主题的中关村论坛上透露，当前，国家相关部委正结合“碳达峰、碳中和”时间表、路线图制定“1+N”政策体系，其中“1”是一个顶层设计文件，“N”则是重点领域、重点行业实现这些目标的一系列政策措施和行动方案。此外，国家电网公司编制的“碳达峰、碳中和”行动方案和构建以新能源为主体的新型电力系统行动方案（2021-2030年），也明确了电网企业在这一过程中的发展定位、原则要求和工作重点。总而言之，在推动实现“碳达峰、碳中和”目标、构建新型电力系统等重大部署落地见效的过程中，要落实“坚持全国一盘棋”，做到“先立后破”等具体要求，就必须需要统筹协调好发展与安全、低碳与经济、近期与远期之间的关系，既考虑到能源电力需要满足经济社会发展的“硬需求”，也兼顾能源资源禀赋、技术发展和成本控制等条件的“硬约束”，走一条符合中国国情、满足发展实际、体现中国特色的新型电力系统建设之路。
具体来说，应先立“顶层设计”，国家层面要根据“碳达峰、碳中和”时间表，结合各类调节资源技术成熟度和成本控制情况，统筹煤电、核电等资源，科学确定阶段性能源供应结构及发展目标。全国各区域、各省区市则应当在国家总体框架下，结合本地区能源资源禀赋特点和发展需求，立足于区域互济、能源互补原则，因地制宜编制形成推动“双碳”目标，构建新型电力系统的具体落地方案，从而实现顶层设计的上下贯通、协调互补、统筹发展。
先立“政策体制”，出台源网荷储系列配套政策，完善关键体制机制，健全价格体系，按照“谁受益、谁承担”原则，由各市场主体共同承担转型成本，推动建立向受益行业合理分摊传导电力系统成本的机制，形成政策支撑体系。
先立“技术创新”，加强重大核心关键技术攻关，重点突破新能源发电主动支撑、智能调度运行控制、市场运营协同、多能互补运行等技术，推进大容量电化学储能、需求侧互动响应、柔性输电等技术进步和规模化应用，形成技术支撑体系。
先立“市场改革”，加速市场改革发展进程，加快推动建设竞争充分、开放有序的统一电力市场，完善中长期、现货和辅助服务衔接机制，探索容量市场交易机制，开展绿色电力交易，推动可再生能源参与电力市场，促进电力市场与碳市场发展协同，形成市场支撑体系。
后破“化石能源”的主体地位，按照循序渐进、统筹协调的原则，逐步打破煤电及化石能源主体地位，推动新能源逐步成为装机和电量主体，推动煤电逐步成为调节性和保障性电源，大力发展煤电清洁技术，促进高碳煤电的低碳利用，实现传统电力系统向新型电力系统的平稳过渡、有序衔接。
最后，我也借此机会向长期以来对新疆能源电力事业发展给予关注和支持的社会各界表示感谢。构建新型电力系统、奔赴“双碳”目标是一场任务艰巨的世纪大考，国网新疆电力将坚决落实国家电网公司党组各项决策部署，提高站位、找准定位，加强协作、形成合力，在推进新型电力系统建设先行示范中做好时代答卷，展现使命担当。
