隨著(zhù)全球各種自然災害和極端天氣事件的頻繁發(fā)生，氣候問(wèn)題已經(jīng)受到各國政府和民眾越來(lái)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。2020年9月，習近平主席在第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年前達到峰值，努力爭取2060年前實(shí)現碳中和。2021年3月的中央財經(jīng)委第九次會(huì )議對落實(shí)“雙碳”目標做出了重要部署，并提出了構建以新能源為主體的新型電力系統，為“雙碳”背景下我國能源電力轉型發(fā)展指明了方向。構建以新能源為主體的新型電力系統，需要加速能源供給革命，加快推動(dòng)風(fēng)電、太陽(yáng)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”國家能源安全新戰略在新發(fā)展階段的內涵延伸。通過(guò)推動(dòng)能源結構優(yōu)化促進(jìn)低碳綠色發(fā)展，是踐行構建人類(lèi)命運共同體承諾的重要舉措，是為應對全球氣候變化、推進(jìn)全球氣候治理提供“中國方案”。
       （來(lái)源：微信公眾號"中國電力企業(yè)管理" 作者：張林等）
       未來(lái)的新型電力系統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荷多元互動(dòng)和基礎設施多網(wǎng)融合數字賦能的形態(tài)特征，而現有的電力系統也將發(fā)生多個(gè)維度上的演化，從確定性系統演變?yōu)閺姴淮_定性系統、從機電裝備主導向電力電子裝備主導、從單一電力系統向綜合能源系統發(fā)展。上述形態(tài)特征和演化，將會(huì )對電力系統和輸配電價(jià)產(chǎn)生深刻的影響。
       新型電力系統建設對電力系統的影響
       對發(fā)電環(huán)節的影響
       截至2020年底，我國風(fēng)電、光伏等新能源發(fā)電累計裝機容量達到5.35億千瓦，約占全國總裝機容量的24.3%；新能源年發(fā)電量達到7276億千瓦時(shí)，約占全國總發(fā)電量的10%。在“雙碳”目標下，新型電力系統的構建將推動(dòng)新能源以集中式與分布式并舉的方式實(shí)現跨越式發(fā)展，新能源裝機、發(fā)電量占比都將出現大幅度的提升，在電力系統裝機、電力電量供應中占據主導地位。根據有關(guān)研究的預測，到2030年，風(fēng)電、太陽(yáng)能總裝機的比重達到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)電裝機比重將超過(guò)82%。
       屆時(shí)，新能源將不僅成為新型電力系統安全穩定運行的主體，同時(shí)還將具備一定的主動(dòng)支撐、系統調節與故障穿越能力，從而能夠基本實(shí)現電力系統平衡，避免需要其他電源提供系統平衡服務(wù)造成的供電成本上升。抽水蓄能電站、氫能和儲能設施的建設，則可以增強系統靈活調節能力，提高新能源消納和存儲能力。而傳統的化石能源電源占比將不斷下降，逐步從基礎電源向調節電源轉變，主要為電力系統提供兜底保障、調節與支撐功能，并在遠期逐步實(shí)現退出。
       對電網(wǎng)環(huán)節的影響
       傳統的電力系統以大電網(wǎng)模式為主，負荷側的用電是無(wú)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(lái)匹配負荷的變化，并在實(shí)際運行過(guò)程中滾動(dòng)調節，從而實(shí)現電力系統安全可靠運行。與之相適應的，是在電力系統的控制環(huán)節，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下，風(fēng)電、光伏等新能源具有波動(dòng)性、隨機性、間歇性的特點(diǎn)，傳統的電網(wǎng)運行模式已經(jīng)無(wú)法適應新型電力系統運行的需求，電力系統平衡模式也將向源網(wǎng)荷儲協(xié)同互動(dòng)的非完全實(shí)時(shí)平衡轉變，與之相適應的控制模式，也將向大電網(wǎng)與微電網(wǎng)協(xié)同控制轉變。
       未來(lái)新型電力系統環(huán)境下，輸配電網(wǎng)絡(luò )都將出現顯著(zhù)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，而負荷中心則主要分布在東部、南部地區，新能源的大規模消納必須要進(jìn)行遠距離的輸送，因此需要進(jìn)行規模龐大的遠距離輸電通道的投資建設；另一方面為了滿(mǎn)足分布式新能源、新型儲能設施、電動(dòng)汽車(chē)以及各類(lèi)型可控負荷的接入，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)，新型電力系統下海量數據和廣泛連接，使得基于數字化的信息與物理系統有機融合的數字電網(wǎng)成為現實(shí)，并且成為承載新型電力系統的最佳形態(tài)，使得電網(wǎng)更加安全、智能、高效、低碳。所有這些無(wú)疑都將帶來(lái)輸配電網(wǎng)投資規模的增大。
       對負荷環(huán)節的影響
       在“雙碳”背景下，我國電力系統的負荷側未來(lái)將面臨更多的不確定性。一方面，新型電力系統的構建，必然會(huì )開(kāi)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的高碳能源，電能逐步成為最主要的能源消費品種。根據有關(guān)研究的預測，到2035年和2060年，電能在終端能源消費中的比重將達到45%和70%。因此，未來(lái)的電量增長(cháng)將是一個(gè)不可避免的趨勢，在這個(gè)過(guò)程中，因為各類(lèi)型用電設備的增長(cháng)，不同設備的負荷特性也存在非常大的差異，尤其是部分負荷已經(jīng)具備了主動(dòng)參加系統調節的能力，影響負荷的因素也相應地變多了，負荷的不確定性也就隨之增加，傳統電力系統“源隨荷動(dòng)”的平衡模式將難以持續。
       另一方面，“雙碳”目標下的能源消費“雙控”政策，也將給高載能行業(yè)的用電及其增長(cháng)帶來(lái)較高的不確定性，給整個(gè)系統的電力電量平衡帶來(lái)較大困難。綜合以上兩方面的因素，新型電力系統下的負荷預測的復雜度和難度將遠遠高于傳統電力系統。
       適應新型電力系統發(fā)展的
       輸配電價(jià)體系分析與建議
       當前，我國輸配電價(jià)監管主要遵循“合理成本合理利潤”的原則，并以公平分攤輸配電準許收入為目標形成輸配電價(jià)結構和水平。伴隨著(zhù)新型電力系統的建設，未來(lái)將會(huì )有越來(lái)越多的新能源接入電力系統，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建設帶來(lái)的電價(jià)水平上漲。因此，未來(lái)的輸配電價(jià)需從電價(jià)結構優(yōu)化、電價(jià)機制創(chuàng )新等方面尋求突破，以實(shí)現上述的目標。
       電價(jià)結構優(yōu)化
       首先，大規模集中式新能源的開(kāi)發(fā)對電網(wǎng)接入和主干網(wǎng)架建設和擴容提出了更多的需求，而海量的分布式新能源的發(fā)展則需要投資建設更加堅強靈活的配電網(wǎng)。因此，為了適應新能源集中式與分布式并舉的大規模接入，必然帶來(lái)新的額外的輸配電網(wǎng)投資需求。從“誰(shuí)受益、誰(shuí)付費”的原則出發(fā)，上述投資帶來(lái)的成本費用應該由接入的發(fā)電企業(yè)以“接入費”的形式進(jìn)行承擔。然而，為了鼓勵新能源的發(fā)展，我國在多項政策中明確要求，對于新能源發(fā)電設施的接入費用由電網(wǎng)承擔，即納入電網(wǎng)企業(yè)的準許收入，并通過(guò)共用網(wǎng)絡(luò )輸配電價(jià)由全體終端用戶(hù)進(jìn)行分攤。這在新能源發(fā)展的初期，由于其裝機和接入規模相對較小，接入工程的相關(guān)成本相對較低，給整體的輸配電價(jià)水平和終端用戶(hù)帶來(lái)的影響比較小，因此確實(shí)是一項降低新能源投資建設成本的有效政策。然而，隨著(zhù)新能源裝機和接入規模的逐步擴大，甚至發(fā)展成為我國主要的電源類(lèi)型，若接入等成本費用仍完全由終端用戶(hù)承擔，一來(lái)將顯著(zhù)提升整體的輸配電價(jià)水平，給終端用戶(hù)帶來(lái)較大的負擔；二來(lái)也不利于實(shí)現新能源在電力市場(chǎng)中的公平競爭。
       因此，可以結合我國未來(lái)新能源電源的實(shí)際發(fā)展情況，在未來(lái)的改革中對輸配電價(jià)進(jìn)行結構上的優(yōu)化，按照“誰(shuí)受益，誰(shuí)付費”的原則，根據不同發(fā)展階段、采用不同回收方式向包括新能源發(fā)電在內的電源收取接入費，例如在政策初期可對新能源發(fā)電采用打折收取接入費的方式，減少政策變化給新能源發(fā)展產(chǎn)生的潛在影響，并逐步提高接入費的收取水平，最終逐步實(shí)現接入工程相關(guān)成本分攤的公平性。
       其次，我國現行的省級電網(wǎng)共用網(wǎng)絡(luò )輸配電定價(jià)采用的是分電壓等級傳導的方式，即“某一電壓等級總準許收入由本電壓等級準許收入和上一電壓等級傳導的準許收入構成”。然而，隨著(zhù)負荷側電能替代和海量分布式新能源接入電力系統，加上分布式電源的出力具有隨機性，傳統電力系統電量從高電壓等級向低電壓等級傳輸的模式將發(fā)生顯著(zhù)的變化，電力電量將會(huì )更多地以分層、分級、分群的模式平衡，高電壓等級向低電壓等級傳輸的電量將大大減少，分布式新能源所在局域電網(wǎng)對于主干輸電網(wǎng)絡(luò )的需求，也將從電量需求向電力需求轉變。特別是隨著(zhù)分布式新能源規模的進(jìn)一步發(fā)展，將在部分時(shí)段出現分布式新能源出力超過(guò)其所在局域電網(wǎng)的負荷，將可能出現低電壓等級向高電壓等級“輸電”的情況，此時(shí)對輸配電網(wǎng)的需求和使用模式將發(fā)生質(zhì)的改變，現有的輸配電價(jià)制定分電壓等級傳導模式，難以體現新型電力系統下不同用戶(hù)對輸配電資源的占用程度，無(wú)法實(shí)現公平分攤輸配電成本的目標，需要對輸配電價(jià)結構和定價(jià)方法進(jìn)行重新設計。
       電價(jià)機制創(chuàng )新
       現行的很多電價(jià)機制都是針對傳統電力系統的特征進(jìn)行設計的，因此這些電價(jià)機制也并不能很好地適應以新能源為主體的新型電力系統的需要，并且還會(huì )造成輸配電準許收入難以回收、成本不公平分攤、網(wǎng)絡(luò )利用率低等問(wèn)題。
       首先，在傳統的電力系統當中，負荷高峰時(shí)需要調用邊際成本高的機組，負荷低谷時(shí)則可以只調用邊際成本低的機組，因此系統負荷和系統邊際發(fā)電成本呈現出明顯的正相關(guān)性。這與主要由系統高峰負荷決定輸配電資源的需求這一客觀(guān)規律保持了高度的一致性，因此傳統的峰谷電價(jià)能夠同時(shí)引導對發(fā)電和輸電資源的優(yōu)化利用。然而，在新型電力系統下，負荷高峰可能與風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電等新能源發(fā)電的出力高峰重合，此時(shí)較低的系統邊際發(fā)電成本即可滿(mǎn)足高峰負荷的需求；而在系統負荷低谷的時(shí)候，由于風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電等新能源發(fā)電的出力可能恰好大幅降低，因此凈負荷（系統負荷扣減新能源發(fā)電出力）可能相對更高，需要調用那些邊際成本高的機組才能滿(mǎn)足系統的平衡，此時(shí)系統負荷和系統邊際發(fā)電成本的高峰、低谷的出現場(chǎng)景就可能變得不一致了。引導用戶(hù)優(yōu)化利用發(fā)電資源，消凈負荷的峰，填凈負荷的谷，可能增加額外的輸配電容量需求，帶來(lái)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)機制。
       其次，新能源項目在選址布局上往往都會(huì )選擇在風(fēng)光資源相對豐富、發(fā)電利用小時(shí)更高的地區，這類(lèi)地區的項目往往可以獲得更高的投資收益。然而，這些地區一般都遠離負荷中心，需要占用更多的輸配電資源。在我國現行的輸配電價(jià)機制下，這種對輸配電資源差異化的占用并不能在價(jià)格中得到體現，一方面造成了不同位置電源不公平競爭的局面，另一方面由于缺乏對電源布局的價(jià)格引導，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新型電力系統發(fā)展可能帶來(lái)的輸配電價(jià)上漲壓力，需要對現行的電價(jià)機制中不相適應的部分進(jìn)行提前研究和創(chuàng )新，通過(guò)經(jīng)濟激勵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(guò)引入峰荷責任思想、基于負荷率等輸配電價(jià)定價(jià)機制，給予輸配電價(jià)時(shí)間維度上的引導信號，激勵電網(wǎng)用戶(hù)主動(dòng)避開(kāi)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(guò)引入分區定價(jià)等輸配電價(jià)機制，給予輸配電價(jià)空間維度上的引導信號，體現不同區域對于輸配電資源的使用情況，從而合理引導新能源電源及用電負荷的投資布局，降低對輸配電網(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)華東分部財務(wù)資產(chǎn)部，張洪、陶文斌供職于華北電力大學(xué)現代電力研究院

文章來(lái)源：北極星輸配電網(wǎng)