碳达峰和碳中和目标下电力系统特征分析

“不谋万世者，不足谋一时；不谋全局者，不足谋一域”，随着能源电力转型的推进，电力系统的形态必然会发生一些重要变化，我们现在还难以对转型细节进行描述，但对一些客观规律和重大变化还是可以把握的。把握这些规律和特征，有助于提前作好一些准备。

由于碳中和包括源和汇两个方面，从现有认识水平看，能源电力发展过程自身难以实现碳中和，初步分析，达到碳中和时的电力系统有可能有以下演变和特征：

——能源消费总量会在碳排放量达到峰值后逐步下降，但电能消费总量一直呈上升趋势。上升的主要动力是总体消费水平提高，通过改变生活用能方式、交通用能方式、动力用能方式等替代煤、油、气、分散使用的生物质能，以及用电能生产氢能和其他合成原材料。年人均用电量将会达到1万千瓦时/人以上。

——低碳能源尤其是光伏发电、风电替代煤炭成为主体能源，其电能占比65%左右。

——能源结构多元化，其中核电、水电是低碳电力的重要构成，其电能占比20%左右；必要的气电、煤电，对电网和重大负荷中心起着极为重要的电源支撑作用，其电能占比约10%左右；生物质能和其他综合利用发电约占5%左右。

——坚持大电网支撑下的分布式能源协同发展。中国能源资源格局、能源负荷格局、能源安全稳定要求，决定了低碳能源的大范围优化配置与就地平衡共存的特点，决定了分布式能源系统将是促进碳中和的重要能源供应形态，也决定了大电网与分布式能源系统是互补关系，好似骨骼和肌肉的关系，二者共同构成了能源电力系统的安全支撑。

——多种方式的储能成为电力系统灵活性运行的主体。如水电站提高储能功能、抽水蓄能、化学电池储能、电动汽车参与储能、压缩空气储能、电热冷储能等技术广泛应用于发电侧、电网侧和用户侧，与电网调节、发电侧机组调节一起形成季、月、周、日、时、分、秒等不同时间尺度的电力、频率、电压、功角等各种电力平衡需求。

——由于储能的高度发展，使得传统的“发→输→变→配→用”的单方向链式电能配置方式，通过储能装置连接形成了多向电能配置模式，也使电力供需主体属性更加模糊，生产方式的变化反过来会促进生产关系的调整。

——电力供需平衡高度耦合，智能化的需求响应融入常态的电力供需平衡；综合能源服务成为园区、社区、小型区域等用能主体的主要供能形态。

——就全国而言，终端能源使用以电能为主，占能源消费量的60%左右。

——中国仍然是世界上商品生产、流通和高端制造业大国，以现在产业划分看，第二产业、第三产业和居民用电比例大致为40%、30%、30%左右（第一产业约为1%左右）。

——更多的电能成为中间能源产品。未来人均用电量的概念与现在已经不同，主要区别是电能不只是终端能源，还会成为能源中间产品用来优化终端用能（如储能）、维护电力系统安全和改变终端用能结构（如电制氢及合成原料等），且作为中间产品的电能需求会大幅度增加。

——由于产业形态的重大变化，一些产业会消失，而一些新兴产业会出现，三个产业的划分会多次调整，甚至将信息和智能化产业分离出来，而储能的电能交换会单独统计和分析，由低碳、绿色电能生产出的二次能源如氢能，再由氢能生产出其他原料、产品所用的电能持续增加，会成为电能增量的重要主体。

——新基建的内涵根据转型的需要不断完善，其外延不断变化，电网也不断根据需求进行完善升级，使之成为真正的智能化电网，“大云物移智”在几年后就已平淡无奇成为常态。