2022碳达峰碳中和论坛暨深圳国际低碳城论坛近日在深圳国际低碳城正式拉开帷幕。中国工程院院士、第二十届中央委员会候补委员、电力系统电力电子技术专家汤广福发表了电力系统相关主题演讲。以下为演讲全文。

一、我国能源发展现状及挑战

从能源的总体情况来看，2021年我国能源生产和消费总量均居世界首位。能源整体对外依存度达20%。2021年我国原油对外依存度达到72%。天然气对外依存度超过44%。能源对外依存度在不断攀升。

在能源的消费结构中，非化石能源消费仅占比16.6%，总的占比偏低。

近年来以光伏为代表的可再生能源增长数占比较低，目前风电光伏的发电量占比只有7.2%，至于欧洲，像英国、德国发电量占比30%到40%，我们发展的差距还是比较大。

从世界范围来看，发达国家能源已经实现了从化石能源到石油天然气转变，正在向可再生能源加速对接。而我国的能源现在仍然以煤炭销售为主，可再生能源占比只有11.1%。

与此同时，还要把2020年百亿吨的二氧化碳排放大幅度的降低，直到2060年实现近零排放。完成这个目标，明年生产侧须大力发展清洁能源，推动清洁化转型，构建新型电力手段实现能源传输的人性化，在能源消费层面通过数字赋能等措施实现能源消费的高效化。

碳中和目标下能源结构中化石能源占比80%以上，转变为非化石能源占比超过80%以上。

电力系统在明年转型中起决定性的作用，但电力系统在运行的安全性、容量的充裕性和系统韧性等传统安全运行的基础上面临着大规模极端气候带来的新挑战，对现有的系统安全带来威胁。

澳洲、英国、美国几次大停电均是如此，为此我们要把握好转型的节奏，重新审视煤电、水电和天然气各类发电资源定位和基础支撑作用。

二、电力系统转型发展路径

电力系统转型发展路径包括三个阶段，在转型期，新能源装机规模占据主要地位，灵活性电源和需求稳步提升，在形成期，新能源电量占比跃居首位，成熟期风光发电量占比提升60%，新能源成为电力、电量、责任主体。

在能源清洁生产方面，2020年我国火电发电量占比71.2%，在发挥火电基础作用的同时，充分提升清洁化和灵活性的调整能力。

大规模发展风光发电，预计到2035年风光装机总量占比为52.5%，2060年装机占72.5%。风光装机到2030年会超过火电，成为第一大装机主体，风光发电量到2040年超越火电，成为第一大电量的主体。

非化石能源电量到2030年占46%，2060年占比94%，这就是我们的目标。火电2030年达峰11.8亿千瓦，其中煤电2030年达到峰值13.7亿千瓦，然后是快速下降通道。

气电2040年达到峰值约3亿千瓦，所以水电在2040年基本开发完毕，之后有5亿千瓦左右，主要是经济，开发量可能不到5亿。水电2050年达峰约2.3亿千瓦，我们将稳步推进2060年可以增值4亿千瓦以上。

当前我国灵活电以储电和燃气为主，占比不足4%，难以支持新一年的销量。因此需要大力发展燃气和储电发展，预计2030年储电的装机将超过1.2亿千瓦，2060年各种机构预测差距比较大，预测可能超6亿到8亿千瓦，成为重要的融合电源。

与此同时还要研制具有灵活调整能力的火电机组，到2060年7亿千瓦装机的火电大部分转变为灵活电源，同时还有储能和氢能结合，使电源容量达到20亿千瓦以上，可以有效支撑到2060年风电光伏装机大约50亿千瓦左右，这些能保证销量。

需要突破的关键技术有：

一是开展风电厂，开发关键技术研究及示范，实现分机电浆系统，超长叶片等卡脖子组件和材料的自主化，为风能规模化开发提供支撑。

二是开发变革性发电技术。预测光伏效率提高1个点，到2030年，全国30%采用提升的光伏效益达到1000亿，实现30%的高效制备是推动变革性技术光伏的规模化应用，促进了清洁化发展。

还要攻克煤炭高效灵活发电技术，实现煤炭发电调节范围、调节速度与燃气发电相当。支撑煤炭从多地保供向安全低碳高效灵活电能转变，关键突破碳捕集利用分析技术，实现低能耗二氧化碳捕集分层技术开发和2060年碳中和目标实现提供兜底保障。

在电力能源的传输方面，到2030年清洁能源必须加强调节能力，保障新型电力系统稳定性。2060年我国电网将以新能源电源为主，接入屏幕相对固定的交流电时需要大量电力电子技术，因此必须增强电网电平特性。跨区输电容量在2030年、2060年分别达到2.7亿到6亿千瓦，2060年西北跨区要素直流规模为当前的2.5倍以上，西电东送在相当时间内要持续增加。

2060年用电需求达到9.4万亿千瓦时，海上的风电、分布式光伏发电仍然不满足本地的电力需求，西电东送在一段时间后达到高点。跨省电力呈现出增大趋势，2040年以后趋于平稳。

2030年前混合大电网为主，局部电网仍分区，2040年以多端直流，多轮互补，基本是明确的，2060年多个区域同步电网，多个分区电网通过直流互连，重点突破的关键技术研究新型电力系统形态，有效提升50%以上，新能源从10%增加到50%。

攻克西电东送特高压关键技术，支持特高压直流的有效发展。突破柔性运电装备关键技术，大幅提升系统的柔性能力。另外要突破关键技术，实现储能的规模化电流存储，满足新型电力系统，消纳可再生能源需要。

在电力能源供需方面，通过电力系统的数字智能使消费侧灵活参与电网互动。电源占核心地位。占比由当年的27%提升到79%，设备量达到15.7万亿千瓦时，这是2020年，分布式电源提高，聚合发展，需求响应在2060年达15%，这是非常大的资源。

电力社会用电量2030年到2050年约3.5%到11.5%，2030年最大负荷要达到3.3%，相对值很小，但绝对值很大。数据装机在2030年占社会用电量25%，东输西送，缓解资源保障，2030年各类主体广泛参与市场，2050年以分散资源聚合平台参与电力市场。

突破打造电热氢气技术，实现多类型能源之间互联互通，构建覆盖产输储应全链条能源互联网，实现互联网系统平均能源降低20%以上。

突破人车桩网协同互动技术，构建源网荷储，形成互动平台，实现可调节资源、规模化介入、有序充电等等。要突破地理信息CPS以及数据虚拟技术，实现能源数据与物理闭环的感知分析控制，打造安全共享共赢的能源数字化应用生态。

三、小结

实现目标，能源是主战场，电力是主力军。构建以新能源为主体的新型电力系统，是实现能源清洁转型的重要手段，电力电源清洁化是推动能源转型的内在动力，电力系统柔性化要求我们转变电力系统传统发展方式，结合新能源的规划重塑电力系统形态。

电力系统数字化是升级电力系统的必要手段，实现数字赋能。电力电子化是重构电力系统的必然结果。针对新型电力系统发展需求，聚焦电力领域迫切需要攻关的堡垒布局，需要在能源清洁生产、能源传输、能源供需互动三个方面开展重点技术布局，开展长期系统性的攻关。

在未来较长时间内煤炭仍是我国主导资源，一定要保障能源安全前提下，实现清洁能源对化石能源有效转型。推动能源体系从高耗向低碳转型，在能源转型过程中无论是现有技术的升级替代还是技术研发都会面临一系列重大挑战，因此必须通过双碳行动打造国家战略科技力量，集中优势资源，开展有组织的科研，支撑构建清洁低碳安全高效的新型能源体系。

原标题：“双碳”目标下我国电力系统清洁转型发展路径