“新型电力系统”与储能

3月15日，中共中央总书记、国家主席、中央军委主席、中央财经委员会主任习近平主持召开中央财经委员会第九次会议，研究促进平台经济健康发展问题和实现碳达峰、碳中和的基本思路和主要举措。

会议指出，要构建清洁低碳安全高效的能源体系，控制化石能源总量，着力提高利用效能，实施可再生能源替代行动，深化电力体制改革，构建以新能源为主体的新型电力系统。新能源在未来电力系统中的主体地位，首次得以明确。

这是一个至关重要的定义。此前能源电力行业包括国家能源局的提法是，构建适应高比例可再生能源发展的新型电力系统，也就是新一代电力系统。此次会议则进一步定调，称为构建以新能源为主体的新型电力系统。

构建以新能源为主体的新型电力系统，意味着风电和光伏将是未来电力系统的主体，煤电降成辅助性能源。

去年12月12日，习近平在气候雄心峰会上表示，到2030年，中国风电、太阳能发电总装机容量将达到12亿千瓦以上。而业内则普遍预测，12亿千瓦只是下限。主要智囊机构预测，到2030年风电和光伏装机可能在16-18亿千瓦左右。

但是如此之高的新能源装机，对于电力系统构成了史无前例的巨大挑战，因此需要构建新型电力系统。

02 传统电力系统的特点

我们知道，电力系统是一个超大规模的非线性时变能量平衡系统，电能以光速传播，发电、输电、用电瞬时完成，而且要时刻保持平衡。

而传统电力系统采取的生产组织模式是“源随荷动”，简单说叫发电跟着用电走。在发电侧，常规发电机组，比如火电，可以进行精准的控制；在用电侧，千家万户的用电无法自由控制。传统电力系统，是根据日常经验的积累、大数据的分析、天气预报和节假日及不同季节负荷特性，对第二天用电趋势做出一个比较准确的预测，这个预测准确率一般高于95%。用一个精准可控的发电系统，去匹配一个基本可测的用电系统，并在实际运行过程中滚动调节，可以实现电力系统安全可靠运行。

03 高占比新能源所面临的挑战

新能源大规模接入后改变了这一切。应该说从根本上改变了“源随荷动”的运行模式。在新能源高占比电力系统中，因为集中式的风电、光伏大规模接入，发电侧的新能源随机性、波动性影响巨大，“天热无风”、“云来无光”，发电出力无法按需控制。同时在用电侧，尤其是大量分布式新能源接入以后，用电负荷预测准确性也大幅下降。这意味着，无论是发电侧还是用户侧都完全不可控，所以传统的技术手段和生产模式，已经无法适应高占比新能源电网的运行需求。

同时，新能源本质上是电力电子设备，不具备传统发电机的机械转动惯量，本身抗扰动性能就差，而整个系统转动惯量下降后，全系统抗故障冲击的能力也大大降低。

国家电网调度部门给过一个形象的比喻——过去电网像一艘航空母舰，现在改成了一个小吨位的货轮加上无数艘小帆船来运行，大海里边一个大浪过来，首先小帆船就翻了，小吨位货轮也会产生大幅摇摆，对电网安全造成巨大的影响。

因此，需要对传统电力系统进行革命，构建新型电力系统。

04 储能的使命

电力即产即用的特性，任何时候生产量和需求量都需要严格匹配。像光伏如果白天发的电如果太多，不能及时存储下来并网就只能白白浪费，这也是“弃光”严重的原因之一。而要解决“弃光”的问题，很重要的一个手段就是储能。仅从2019年上半年看，弃风较为严重地区：新疆、甘肃和内蒙古，弃风率分别为17.0%、10.1%和8.2%。而目风电、光伏的发电量占比还处于个位数阶段，预计2030年将提升至25%，到那时候，这个矛盾会更加凸显。

简单理解，储能的重要性就相当于吃饭为什么需要碗——如果把电力比做“工业粮食”，光伏、风电是“生产机”（帮忙生产更多粮食），特高压电网是“大运河”（帮忙输送了更多粮食），储能就相当于“大粮仓”（帮忙存储更多粮食）。

而在各种储能方式中，锂电池储能无疑是最方便的，但缺点到也很明显：贵。每度电储能成本高达0.6~0.8元，这个价格比电价还高了一倍。这就直接导致多发出来的电与其存起来，还不如弃掉划算。但如果能够大幅降低储能成本，“弃风弃光”就可以得到解决。

怎么降低锂电池的成本？一个叫莱特定律的公式可以帮助解决这个问题。

1936年，西奥多-莱特在研究生产成本时，发现飞机生产数量每累计增加一倍，制造商就会实现成本按百分比持续下降，比如生产第2000架飞机的成本比生产第1000架飞机的成本低15%，生产第4000架飞机的成本，比生产第2000架飞机的成本低15%。

锂电池也符合这个定律：电池产量每次翻倍，其成本会下降28%。随着电动车爆发带来的推动，储能成本正持续下降，新能源电站+锂电池储能成本会不断降低，根据GTM数据，2012年到2017年电化学储能电站成本大幅下降78%。而且未来到2030年，储能成本会下降到1000元/kWh，我国大部分地区风储光储结合就能实现平价。

储能解环新型电力系统对发输配用的即时性，并形成在新能源高占比的电力系统的“生产-传输-储存-利用”的闭环，逐步实现自我造血，不断正向加强。

在国家电网公司发布“碳达峰、碳中和”行动方案中，明确加强系统调节能力建设，大力推进抽水蓄能电站和调峰气电建设，推广应用大规模储能装置，提高系统调节能力。未来5年，国家电网将年均投入超过700亿美元，推动电网升级，促进能源清洁低碳转型，助力实现碳中和目标。

国网能源研究院预计，中国新型储能（所谓新型储能，即为抽水蓄能之外的各类储能总称）在2030年之后会迎来快速增长，2060年装机规模将达4.2亿千瓦（420GW）左右。而截至2019年，我国中国的新型储能累积装机规模为2.1GW。这意味着，2060年中国新型储能装机规模将飙升近200倍。

构建以新能源为主体的新型电力系统，是实现碳达峰、碳中和最主要举措之一，储能必将肩负重任。未来，新型电力系统的规划建设需要建立多层次，集中式与分布式并举，调频调峰与削峰填谷高渗透的储能系统。