先立后破-迈向零碳电力：探索适合中国国情的新型电力系统实现路径

2022.12先立后破 迈向零碳电力探索适合中国国情的新型电力系统实现路径 rmi.org / 2先立后破 迈向零碳电力——探索适合中国国情的新型电力系统实现路径关于落基山研究所（RMI）落基山研究所(RMI)，是一家于1982年创立的专业、独立、以市场为导向的智库。我们与政府部门、企业、科研机构及创业者协作，推动全球能源变革，以创造清洁、安全、繁荣的低碳未来。落基山研究所致力于借助经济可行的市场化手段，加速能效提升，推动可再生能源取代化石燃料的能源结构转变。落基山研究所在北京、美国科罗拉多州巴索尔特和博尔德、纽约市、加州奥克兰及华盛顿特区设有办事处。 rmi.org / 3先立后破 迈向零碳电力——探索适合中国国情的新型电力系统实现路径作者与鸣谢作者陈梓浩 高硕 李婷 刘雨菁 刘子屹 姚远 周勤其他作者李洁* 彭丽楠* 周锋* 作者姓名按姓氏首字母顺序排列。除非另有说明，所有作者均来自落基山研究所。带*的作者来自能源基金会。联系方式高硕，sgao@rmi.org版权与引用高硕,周勤,刘雨菁,李婷等，先立后破,迈向零碳电力——探索适合中国国情的新型电力系统实现路径，落基山研究所，2022年12月，https://rmi.org.cn/insights/new_power_system_report/鸣谢本报告作者特别感谢以下来自企业和研究机构的专家对报告撰写提供的洞见与建议。 （按姓氏拼音排序）丁振华 东方电子股份有限公司韩雪 国务院发展研究中心资源与环境政策研究所李宁君 中国水电工程顾问集团有限公司王春森 华能集团市场营销部王晓波 California Independent System Operator （CAISO）魏昭峰 中国电力企业联合会杨宇 国网电力科学研究院（南瑞集团）袁家海 华北电力大学张永平 百度智能云本报告所述内容不代表以上专家及其所在机构观点。RMI感谢能源基金会对“构建新型电力系统—从成功实验到加速实践”项目的支持。 rmi.org / 4先立后破 迈向零碳电力——探索适合中国国情的新型电力系统实现路径目录执行摘要 ................................................................................7第一章 应对全球气候变化与实现电力脱碳 ..................................10 1.1 电力脱碳是全球应对气候变化的切入点 .................................................................10 碳中和已成为全球主要经济体的重要战略目标，其核心是实现能源系统转型 ...................10 能源系统转型的关键是电力生产零碳化和终端用能电气化 ..............................................10 1.2 构建新型电力系统，实现电力系统脱碳 ...................................................................12 新型电力系统支撑高比例可再生能源的生产、输送与消纳 ................................................12 构建新型电力系统是全球各国都面临的崭新课题 ............................................................12 中国的探索与实践将提供具有普遍借鉴意义的方案 .........................................................14第二章 构建中国特色新型电力系统 – 特征与难题 .........................15 2.1 新型电力系统理念的诠释 ....................................................................................17 2.2 构建新型电力系统亟需攻克的四大难题 .................................................................18第三章 破解构建新型电力系统难题的八项建言 ............................20 3.1 长周期性交易机制是促进可再生能源投资的重要抓手 ...............................................21 新型电力系统中，可再生电源需实现市场化发展 ..............................................................21 传统电力市场经济学理论与实践的局限 ...........................................................................22 利用拍卖或竞争机制形成长期合同，对冲短期电力市场价格波动风险，为可再生能源规模发 展提供更强的确定性 ........................................................................................................23 尽快推出并不断优化省间绿电直购模式，明晰环境外部性权属与认证，发挥用户参与碳中和 实践的意愿 ......................................................................................................................25 3.2 就近开发与“西电东送”相辅相成是可持续发展的最佳模式 .........................................27 通过市场化机制提升“西电东送”能力 ..............................................................................27 完善激励机制以优先就近集中开发海上风电 ....................................................................28 以分布式市场化交易及绿色属性认证为激励，推广以光伏为代表的分布式能源就地开发 .30 3.3 有的放矢，因地制宜的辅助服务市场设计是充分利用灵活性资源的最有效手段 ...............32 高比例可再生能源的开发与消纳大幅度增加了对系统灵活性能力的需求.........................32 建立辅助服务市场是充分利用资源以满足系统灵活性需求的当务之急 ............................32 rmi.org / 5先立后破 迈向零碳电力——探索适合中国国情的新型电力系统实现路径 辅助服务市场与价格机制设计需秉持有的放矢，因地制宜的理念 .....................................36 3.4 氢能是具有综合优势的系统灵活性技术选择 ...........................................................37 实现电能的大规模存储是解决系统灵活性需求的革命性手段...........................................37 氢能是具有综合优势的储能技术选择，掌握具有自主知识产权的核心技术是关键 ............38 3.5 扩大电力平衡区域与区域市场化调度应是电网优化资源以消纳可再生能源的范式 ..........41 电网大规模消纳可再生能源的能力取决于其对资源的调度能力与方式 ............................41 扩大电力平衡区域边界以提升可再生能源的消纳能力 .....................................................41 打破省间壁垒的区域现货市场可实现电力资源在更大地理尺度下灵活优化配置 ..............43 一体化的电能量与辅助服务市场才能实现可再生能源消纳系统成本的最优 .....................44 3.6 数智技术的广泛应用才能大幅增强电网应对供需剧烈变化的能力................................46 采用数字孪生技术实现电网全天候360度掌控 .................................................................46 基于机器学习技术提升电网的实时运行能力 ....................................................................47 发挥大数据技术优势应对电网运行的安全风险 ................................................................48 3.7 模块化的可观可控是需求侧弹性化的理想技术形态 ..................................................49 实现需求侧的可观可控是电力用户、分布式能源及储能参与电力平衡的必须条件 ............49 大力推动微电网是实现需求侧可观可控且多能互补的理想方式 .......................................49 发展虚拟电厂是短期内加速挖掘需求侧灵活性的有效手段 ..............................................53 3.8 全方位成为市场主体是需求侧能弹性地参与电力平衡的前提 ......................................55 缺乏市场参与的机遇严重制约了需求侧参与电力平衡的能力...........................................55 全面放开用户侧参与电力市场准入资格 .....................................