浙江省宁波市镇海甬江实验室不断深化“零碳园区”试点建设,在楼宇屋顶铺设光伏设备,采用“自发自用、余电上网”模式,为科研与生产运行输送清洁动能。

 胡学军摄(人民视觉)

 近日,在江西省庐山市工业园区一家氢能企业生产车间内,工程师正在装配氢燃料电池系统。

 韩俊烜摄(人民视觉)

 日前,在安徽省安庆市岳西县青天乡牛草山风电场,一台台风力发电机组迎风旋转,源源不断输送绿色能源。

 王 江摄(人民视觉)

 提到能源领域的基础设施,很多人或许会想到电厂、电网。然而,适配新型能源体系的基础设施,并非“多建几座电厂”这么简单。

 《新型能源体系建设“十五五”规划》(以下简称《规划》)提出,构建先进适配的新型能源基础设施体系。它如同一套让风光水等清洁能源高效运转的“骨架”系统,将进一步带动绿电“送得出、接得住、用得好”。

 让新能源“有路可走”

 ——加快布局促进新能源发展的能源基础设施,优化开发方式,建设“三北”风电光伏、西南水风光一体化等清洁能源基地

 基础设施,是经济社会运行的“骨架”和“底座”。一个国家或地区的基础设施是否完善,直接决定着经济能否长期稳定发展。

 在能源领域,传统的能源基础设施通常包括输电线、管道等,这些基础设施将煤电、油气从产地送往用户,主要解决“有没有”的问题。眼下,中国的非化石能源规模不断扩大,但风光发电“靠天吃饭”、时空分布不匹配的问题突出——我国西部绿电多,却存在消纳问题;东部用电量大,但本地发电有限。因此,需要打造与之匹配的新型能源基础设施。

 国家能源局副局长万劲松表示,新型能源基础设施,好比新型能源体系的“大骨架”“硬支撑”,是适应能源变革、服务转型发展的现代化基础设施。“新型能源基础设施能让风光水电等清洁能源‘送得出、接得住、用得好’,具有坚强韧性、绿色低碳、集成融合、智能高效等鲜明特征。”

 布局新型能源基础设施,根本目的是要让新能源更好发展。万劲松表示,将加快布局促进新能源发展的能源基础设施,优化开发方式,建设“三北”风电光伏、西南水风光一体化等清洁能源基地。

 根据《规划》,“十五五”时期,要持续扩大非化石能源供给规模,“推动新能源集成融合发展”“以水风光一体化为重点推进水电开发建设”。

 为何突出新能源集成融合、一体化发展?

 业内人士分析,过去,能源基地建设多“单打独斗”,风电归风电、光伏归光伏。而现在,要更注重“多能互补”。比如建设西南水风光一体化等清洁能源基地,在风、光大起时多用新能源发电,无风、弱光时,水能顶上。几种能源相互配合,让发电更加稳定。

 围绕促进新能源开发利用,国家能源局提出“因地制宜发展绿电直连”。

 所谓绿电直连,就是为绿色电力架起一条专属通道。国家能源局有关负责人介绍,直连是指电源不直接接入公共电网,而通过与用户直接连接的电力线路向单一用户供电,供应的电量可以清晰物理溯源。这意味着,工业园区、算力中心等用电主体,可以直接“拉条线”到附近的风光电站。这样,既能让需求主体便捷用上绿电,也将提升绿电的消纳率。

 提升新能源的接入和消纳能力离不开电网调节。万劲松说,将加快打造安全可靠、绿色低碳、坚强韧性、智能灵活的新型电网,推动源储调节能力增长40%以上。

 “源储调节能力增长40%以上,需要大力发展新型储能,充分发挥新型储能短时、快速调节优势,补齐新能源出力波动短板。”国网能源研究院新能源所室副主任叶小宁告诉记者,“另外,要深挖存量调节潜力,推动煤电灵活性改造、抽水蓄能电站加快投产,发挥水电天然调节优势,构建长短时互补的调节梯队。”

 “此外,要推动新业态新模式项目落地,鼓励其通过配套自建储能,实现就地平抑波动。市场方面,也要健全储能价格、容量补偿、辅助服务等市场政策,激发各类主体投资调节资源意愿。”叶小宁说。

 让新业态“跑起来”

 ——加快布局新技术新模式带动的能源基础设施,到2030年可再生能源制氢规模将达到200万吨,虚拟电厂的调节能力将达到5000万千瓦以上

 基础设施改造升级,往往伴随着经济社会中新业态、新模式的诞生。具体到能源领域,布局建设新型能源基础设施,也出于适应能源新技术、新模式的考虑。

 近些年,能源领域新业态持续涌现。比如可再生能源制氢,这种模式通过可再生能源发电,再电解水来制取零碳排放的氢气,可广泛用于工业领域,环境友好程度高。

 在浙江慈溪,国家重点研发计划项目——国家电网“紧凑型可再生能源电热氢联产系统模块关键技术”配套工程,让绿电和绿氢便捷转化。“工业园区对于绿色能源的需求量很大,传统制氢装置‘个头大’,但土地资源有限。我们对制氢装置进行‘瘦身’,并改造燃料电池,把绿氢制造技术装进集装箱,通过氢能与风力、光伏等可再生能源耦合运行,为用户提供电、氢、热等多种能源。”国网慈溪市供电公司科数部主任何整杰说。

 据介绍,这个可再生能源制氢项目,如同一个能量“蓄水池”:当风光发电富余时,利用电能电解水,制造氢气并储存;当用电高峰或阴雨无光时,再让这些储存的氢气通过燃料电池变为电能,过程中产生的热量也能高效利用。该项目每天能就地消纳2500千瓦时光伏发电,产出45千克高纯氢,可满足4—5辆氢能大巴的加氢需求,还能在用电高峰时反向为园区提供700余千瓦时电力。

 “十五五”时期,类似的可再生能源制氢项目将越来越多。万劲松表示,将加快布局新技术新模式带动的能源基础设施,包括可再生能源制氢、绿色燃料、充电设施、核能综合利用、虚拟电厂、综合能源站等。从具体建设目标来看,到2030年,我国充电基础设施将达到4000万个、实现倍增发展,未来充电将更加方便。可再生能源制氢规模将达到200万吨,用于钢铁化工生产等,重工业将更加清洁。虚拟电厂的调节能力将达到5000万千瓦以上,相当于50台不烧煤的大型火电机组。

 “建设新模式带动下的能源基础设施,出于我国能源发展的实际。”叶小宁说,以虚拟电厂为例,我国分布式光伏、工商业可调负荷、用户侧储能、充电桩等资源数量庞大,但单体容量小、布局分散,难以直接参与电网调度。虚拟电厂通过数字化聚合技术,将海量分散可调资源整合为统一可控主体,以较低成本挖掘用户侧调节潜力。

 “一方面,高比例新能源接入后,系统调节资源供需缺口持续扩大,虚拟电厂能拓展调节资源来源。另一方面,虚拟电厂可参与电力现货、辅助服务市场,打通需求响应市场化通道,提升资源利用效率。虚拟电厂还能缓解局部时段供电紧张,实现源荷双向互动。在系统安全保供、新能源消纳、降低系统调节成本方面具备独特价值。”叶小宁说。

 让传统基础设施“变聪明”

 ——加快传统能源基础设施数智化转型,持续深化“人工智能+”能源高价值应用场景开放,加快推动场景落地

 建设新型能源基础设施,不是将传统能源基础设施彻底“推倒重来”。新建的同时,要让“老树发新芽”,让传统基础设施进一步转型。

 万劲松表示,“十五五”时期,将加快传统能源基础设施数智化转型。近期,国家能源局组织开展了“人工智能+”能源融合试点,推出智能电网、智能煤矿、智能油气田、智能电厂等领域51个高价值应用场景,全方位提升基础设施智能化水平。

 具体如何智能?举例来说,更智能的电网,能高效预测用电需求,自动调度发电和储能;也能结合天气情况、电力需求等,保障极端天气下的供用电稳定。

 在广东深圳,南方电网深圳供电局生产指挥中心,有一套深圳电网防灾的“中枢神经”。以往面对极端天气,值班工程师需要耗费大量精力在多个系统间调取、匹配数据,跨系统分析难度大,风险研判效率受限于人工流转。现在,深圳供电局电力科学研究院团队联合深圳市气象局、水务局打通了气象、水文、电力设备三大数据孤岛,让数据流动更高效。

 “我们推出了‘防灾AI驾驶舱’等119名‘数字员工’。以‘防灾AI驾驶舱’为例,它基于视觉大模型对深圳全市视频流进行实时分析,不仅能自动辨识树木倾倒、异物飘挂,还能敏锐捕捉设备周边的环境风险,连‘窗户未关紧’这类细微异常情况也能秒级预警。一旦发现隐患,数字系统立即辅助生产指挥中心决策,抢修班组据此快速出击,确保电力稳定供应。”南方电网深圳供电局副总经理蒋远东说。

 万劲松表示,接下来,将持续深化“人工智能+”能源高价值应用场景开放,加快推动场景落地。业内人士分析,部分AI应用场景,或将大规模较快落地。

 “比如,新能源智能运维和功率预测场景,或能较快推广应用。AI可提升风电光伏短期、超短期出力预测精度,降低调度压力,同时实现场站设备故障提前预警,商业模式清晰,市场需求旺盛。”叶小宁说,“电网智能调度和安全管控场景也有较大推广空间,依托AI实现故障快速识别等,以此支撑高比例新能源电网实时调控。此外,工商业虚拟电厂、负荷智能调控场景,利用AI优化用户用电、储能充放电策略,帮助主体参与需求响应获取收益,也有很强的实用性。”

 业内人士表示,伴随技术进步,未来,煤矿、油气田、电厂等传统设施,将“长出”智能大脑,充电桩遍布城乡、绿氢进入工厂、虚拟电厂调峰自如,新型能源基础设施将逐渐“长成”。