当酷暑高温频繁考验电网韧性、当“弃风弃光”在新能源富集区反复上演、当沙戈荒大基地遭遇春秋季电力“共同富裕”、当数字化浪潮席卷全球而电力系统仍在局部孤岛中挣扎……我们不得不承认,“双碳”目标当前、转型重任在肩,电力行业须向更深层次的创新与融合寻求破局之道。电力行业转型,已从单纯的技术升级演变为一场系统性的融合革命。

电气化作为实现经济社会发展绿色低碳转型的主要抓手,以及现代文明进步的重要标志,近年来发展态势持续向好,推动电能尤其是清洁电能,在能源消费结构中的地位显著提升。

从需求端看,“十四五”以来,我国电力需求呈现刚性增长,电能占我国终端能源消费比重从2020年的25.5%增加到2024年的29%左右。“十四五”前四年,我国年均用电增速保持在6%至7%之间。其中2024年,我国全社会用电量达到9.85万亿千瓦时,同比增幅达6.8%,年增量超过6600亿千瓦时。形象地说,一年的用电增量超过一个德国的总用电量。

从供应端看,在“双碳”目标引领下,“十四五”以来,我国风电、光伏等新能源产业发展势头强劲,能源结构含“绿”量不断提升。2020年至2024年,我国风光发电装机年均新增2.2亿千瓦, 2024年更是达到创纪录的3.57亿千瓦,成为全国新增电力装机的绝对主力。从装机量上看,截至2024年底,我国可再生能源累计装机容量已达18.89亿千瓦,占全国发电总装机的56.4%,其中风光装机14.07亿千瓦,占比达到42%;从发电量上看,2024年,我国可再生能源发电量达到3.47万亿千瓦时,占到全部发电量的35%,其中风光发电量合计达到1.83万亿千瓦时,占发电总量比重达到18.6%,高于全球平均水平。不难看出,在我国,可再生能源发电的“主力电源”属性日益凸显。

经济社会发展全面绿色低碳转型的要求,决定了我国在“十五五”时期新能源电量渗透率仍将持续提升,风电和光伏将继续保持高速发展态势。权威预测显示,要确保到2030年“我国非化石能源消费比重达到25%、单位GDP碳排放比2005年下降65%”,“十五五”全国年均新增风光发电装机仍需达到2亿千瓦以上。到2030年,全国风光发电合计装机要达到25亿至30亿千瓦,同比2024年的14亿千瓦,接近翻番。

电力需求的刚性增长、新能源的大规模接入,均对未来新型电力系统建设与稳定安全运行提出更高要求。从表征经济与用电量增长关系的重要指标——电力弹性消费系数看,“十四五”以来,其已经重新回到并维持在1以上的高位,“十四五”前三年平均达到1.27,这意味着用电增速持续高于经济增速,从而为电力系统保供,以及电力行业自身降碳带来巨大压力。而当电力系统进入“波动性的可再生能源决定电力系统运行方式”的阶段,意味着主导系统运行特性的物理基础将发生重大变化,其中隐藏的风险挑战不容小觑。

比如,随着第三产业快速发展,用电负荷增长模式将由整体基数增长向峰值拉伸式转变,尖峰负荷拔高且短暂;而新能源装机快速大规模接入系统,极大增加了运行工况复杂性。目前部分区域的新能源电力在极端条件下波动速率接近系统最大调节能力,使得系统运行控制难度增加,抵御故障冲击的能力亦大幅削弱。

再比如,当下新型网络攻击技术层出不穷,以电力电子化和数字信息化为典型特征的高比例新能源应用带来的网络安全风险也不容忽视。

值得一提的是,未来随着新能源装机占比不断提升,电力系统安全稳定运行成本也将增加。公开报道显示,当新能源渗透率超过15%,电力系统就会进入成本高涨临界点,如何疏导,以化解安全、环保、经济的“不可能三角”矛盾也是一项艰巨且长期的任务。

“十五五”是我国“碳达峰”的关键期,也是构建新型电力系统的重要窗口期,电力行业高质量发展面临消费侧电力需求不确定、供给侧保供能力不确定、重大技术路线不确定、刚性保供难、特性认知难、安全稳定难、统一规划难等复杂局面,挑战和压力前所未有。

回归到新型电力系统建设的最初使命,清洁低碳、安全充裕、经济高效、供需协同、灵活智能是它的典型特征,所以它应该是一个开放包容的系统、一个各品类电源高度协同的系统、一个新型数字技术与传统技术深度融合的系统,而这离不开源网荷储、技术、市场、政策协同发力。

在技术方面,不能再囿于单一技术突破,要从“单兵突进”升级到“智能多维协同”;在模式方面,要拥抱“跨界融合”,打破行业壁垒与信息孤岛;在政策方面,要破除体制机制藩篱,为各种创新业态提供合理发展空间……

事实上,随着新能源与传统能源加快协同融合,近年来,我国终端综合能源系统、源网荷储一体化以及工业绿色微网等新模式、新业态正不断涌现,推动可再生能源应用场景持续拓展,一批绿电制氢、绿色数据中心等项目加速落地,可以说,电力行业的未来,将不再仅是“电”的行业,而是一个深度融合数字智能、多种能源载体与充满市场活力的“新型能源系统”。这就意味着,未来的新型电力系统不仅要有一个“强健的身体”,还要有一个“灵活的大脑”。而融合的深度决定创新的广度与发展的高度,这样方能在深水区开辟“新航道”,点亮一个更清洁、高效、韧性的能源未来。这不仅是发展模式的转变,更是人类面向未来的战略抉择与规律使然。