新型電力系統(tǒng)建設下電力多元化服務發(fā)展機遇分析

　　隨著大規(guī)模集中式、分布式新能源逐步接入，電力系統(tǒng)在供需平衡、清潔能源消納等方面面臨重大挑戰(zhàn)。改變以火電為主的傳統(tǒng)電力系統(tǒng)運行方式，主動構(gòu)建適應新能源占比逐漸提高的新型電力系統(tǒng)，是“雙碳”戰(zhàn)略目標指引下實現(xiàn)能源電力領域綠色低碳轉(zhuǎn)型的必由之路。

　　發(fā)展綜合服務是支撐新型電力系統(tǒng)構(gòu)建的重要舉措。綜合能源服務可以在多能協(xié)同互補、分布式能源開發(fā)利用、微電網(wǎng)建設應用等方面發(fā)揮積極作用，推動源網(wǎng)荷儲協(xié)同互動，提高終端電氣化及能效水平，是加快能源產(chǎn)業(yè)數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型的重要路徑，是提升能源系統(tǒng)效率和可再生能源比重的重要手段，有利于電力系統(tǒng)安全高效運行。

　　市場環(huán)境變化

　　在新型電力系統(tǒng)建設背景下將面臨很多新的環(huán)境變化，主要涉及政策、市場、技術(shù)、用戶端變化。

　　一是政策趨勢變化：低碳化成為必然趨勢?！?ldquo;十四五”可再生能源發(fā)展規(guī)劃》提出，“十四五”期間可再生能源在一次能源消費量增量中占比超過50%，可再生能源發(fā)電量增量占比超過50%的目標。這意味著可再生能源將成為能源消費增量主體，必然要求推動構(gòu)建新型的電力系統(tǒng)，這為綜合能源服務開展多能互補、源網(wǎng)荷儲一體化提供了新的商機。

　　二是市場變化：全國統(tǒng)一電力市場體系建設提速。這將打破跨省跨區(qū)交易壁壘，現(xiàn)貨市場、綠電交易將迎發(fā)展新機遇，為綜合能源服務發(fā)展開拓了新的市場。

　　三是技術(shù)變化：數(shù)字技術(shù)與能源技術(shù)深度融合。根據(jù)《“十四五”數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃》，到2025年，數(shù)字經(jīng)濟核心產(chǎn)業(yè)增加值占國內(nèi)生產(chǎn)總值比重達到10%。數(shù)字化與能源技術(shù)融合，成為今后綜合能源服務業(yè)務的重點拓展方向。

　　四是用戶需求變化：從“以生產(chǎn)為中心”向“以用戶為中心”轉(zhuǎn)變。新能源大規(guī)模接入電網(wǎng)要求必須構(gòu)建源網(wǎng)荷儲友好互動體系，倒逼綜合能源服務提高用戶滿意度，重點在節(jié)能等服務環(huán)節(jié)上提高核心競爭力。

　　面臨的新挑戰(zhàn)

　　同時，針對新型電力系統(tǒng)的高滲透可再生能源、高比例電力電子設備、高增長的電力負荷需求特點，同樣面臨著諸多挑戰(zhàn)：一是能源供應。新能源“小發(fā)電量、弱穩(wěn)定性”特點突出，冬夏期間電力需求存在較大缺口。二是安全運行。系統(tǒng)運行特性日趨復雜，電壓、頻率調(diào)節(jié)能力方面面臨嚴峻考驗。三是清潔消納。新能源出力與負荷存在反調(diào)峰特性，系統(tǒng)調(diào)峰能力明顯不足。

　　就電網(wǎng)而言，由于其“雙高”、“雙峰”特性明顯，備用容量明顯不足。極端情況下，2030年電網(wǎng)備用容量缺口將達到2億千瓦。新型電力系統(tǒng)背景下，電網(wǎng)將面臨更大挑戰(zhàn)：

　　一是電網(wǎng)傳統(tǒng)同步穩(wěn)定和新形態(tài)穩(wěn)定問題交織。高比例新能源機組連鎖脫網(wǎng)加大了故障沖擊，高比例電力電子設備帶來寬頻振蕩、無法實現(xiàn)鎖相同步等問題，對電網(wǎng)頻率穩(wěn)定造成威脅。

　　二是電壓控制和電壓穩(wěn)定問題突出。大規(guī)模新能源并網(wǎng)地區(qū)電壓調(diào)節(jié)壓力顯著增加，直流集中饋入地區(qū)電壓調(diào)節(jié)性能下降，存在直流與新能源的電壓協(xié)調(diào)控制問題，交流短路容量不足時，協(xié)調(diào)控制十分困難。

　　三是頻率調(diào)節(jié)和頻率穩(wěn)定問題突出。直流及新能源替代常規(guī)電源，系統(tǒng)頻率調(diào)節(jié)能力顯著下降。單一直流故障、多回直流同時換相失敗，對送受端電網(wǎng)產(chǎn)生巨大有功功率沖擊。

　　市場發(fā)展機遇及市場潛力預測

　　新型電力系統(tǒng)建設下，挑戰(zhàn)與機遇并存，既需要我們重點解決當前新能源消納與系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力不足的矛盾、各領域高耗能、高污染的困境，又需要我們順應數(shù)字化、電力市場化大趨勢，提前籌劃布局并挖掘新的市場潛力。

　　靈活調(diào)節(jié)資源市場亟待建立

　　當前，國內(nèi)可再生能源發(fā)展迅猛，社會用電短期峰值負荷不斷攀升，新能源消納與系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力不足的矛盾越發(fā)凸顯，系統(tǒng)靈活性提升的重要性也日益提升。據(jù)統(tǒng)計，截至2020年底，全國靈活調(diào)節(jié)電源占比達到18.5%。而《十四五現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》提出，到2025年，靈活調(diào)節(jié)電源占比達到24%左右。在全國統(tǒng)一電力市場體系頂層設計下，具備靈活調(diào)節(jié)能力的火電、儲能、抽蓄、用戶側(cè)需求響應等或優(yōu)先受益。

　　開展需求響應是近期提升電力系統(tǒng)靈活調(diào)節(jié)能力的重要途徑，潛力大、前景好。

　　新型電力系統(tǒng)具有多元化、小型資源化、分散化的特點，通過以綜合能源服務商或VPP身份參與需求響應是支撐新型電力系統(tǒng)用好的有效手段。隨著可再生能源大規(guī)模接入，電網(wǎng)“雙高”、“雙峰”特性明顯，備用容量不足。有專家預計中國2030年可再生能源裝機將達16.5億千瓦，這意味著電力系統(tǒng)也需要相應地加速提升靈活調(diào)節(jié)能力，但僅僅依靠煤電靈活性改造是無法完全滿足未來新型電力系統(tǒng)的靈活性需求的。

　　預計“十四五”期間電網(wǎng)負荷最大日峰谷差率將達到36%，“十五五”期間將達到40%，電網(wǎng)調(diào)峰壓力持續(xù)增加。預計2025年、2030年全社會用電最大負荷將達到15.7、17.7億千瓦，需構(gòu)建可調(diào)負荷資源庫約分別為7850萬千瓦、10620萬千瓦，測算屆時投資規(guī)模規(guī)模分別至少約為785億元、1062億元。

　　抽水蓄能是當前技術(shù)最成熟、經(jīng)濟性最優(yōu)、最具大規(guī)模開發(fā)條件的綠色低碳清潔的電力系統(tǒng)靈活調(diào)節(jié)電源，與風電、太陽能發(fā)電、核電等聯(lián)合運行效果最好。

　　為落實新型電力系統(tǒng)要求，構(gòu)建以抽蓄作為儲能主體推動風光大規(guī)模發(fā)展的重要舉措迎來發(fā)展新局面。截至2021年底，全國已建抽水蓄能裝機容量3639萬千瓦，同比增長15.6%。2021年9月，國家能源局發(fā)布《抽水蓄能中長期發(fā)展規(guī)劃(2021-2035年)》，到2025年抽水蓄能投產(chǎn)總規(guī)模達到6200萬千瓦以上;到2030年投產(chǎn)總規(guī)模達到1.2億千瓦左右。據(jù)此測算，“十四五”期間投資額約為3700億元，投資增幅達150%，之后投資增速逐漸下降，至2040年總投資約2.1萬億元。

　　新型儲能是建設新型電力系統(tǒng)、推動能源綠色低碳轉(zhuǎn)型的重要裝備基礎和關(guān)鍵支撐技術(shù)，也是實現(xiàn)碳達峰、碳中和目標的重要支撐。

　　“十三五”以來，我國新型儲能實現(xiàn)由研發(fā)示范向商業(yè)化初期過渡，實現(xiàn)了實質(zhì)性進步。電化學儲能、壓縮空氣儲能等技術(shù)創(chuàng)新取得長足進步，2021年底新型儲能累計裝機超過400萬千瓦。根據(jù)2021年4月國家發(fā)改委、國家能源局發(fā)布的《關(guān)于加快推動新型儲能發(fā)展的指導意見》指出，到2025年，實現(xiàn)新型儲能從商業(yè)化初期向規(guī)?；l(fā)展轉(zhuǎn)變，裝機規(guī)模達3000萬千瓦以上;到2030年，實現(xiàn)新型儲能全面市場化發(fā)展。據(jù)此測算，到2025年，電化學儲能新增投資約520億元。

　　近中期煤電運行靈活性改造仍舊是2021-2030年電力系統(tǒng)脫碳過渡時期的重要靈活性資源。

　　由于目前我國火電占比較高，且火電機組靈活性改造具有調(diào)峰能力提升顯著、單位調(diào)節(jié)容量投資小、周期短見效快等優(yōu)點，因而實施火電靈活性改造是提升電力系統(tǒng)靈活性較為現(xiàn)實可行的選擇。2021年10月，國家發(fā)展改革委、國家能源局聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于開展全國煤電機組改造升級的通知》。通知提出，存量煤電機組靈活性改造應改盡改，“十四五”期間完成靈活性改造2億千瓦，可增加系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力3000-4000萬千瓦。

　　據(jù)中電聯(lián)統(tǒng)計，煤電靈活性改造單位千瓦調(diào)峰容量成本約在500-1500元。根據(jù)國家規(guī)劃及中電聯(lián)所統(tǒng)計的單位成本進行測算，“十四五”期間煤電靈活性改造投資額約為 150-600億元。

　　節(jié)能市場是長期奮斗戰(zhàn)場

　　工業(yè)領域由于其巨大的能耗占比，成為首當其沖的節(jié)能對象。目前，工業(yè)部門能源消費占全國總終端能耗的65%，工業(yè)碳排放接近全國排放總量的40%左右，是我國最主要的碳排放部門之一，其中鋼鐵生產(chǎn)占15.2%，為全國第二大排放源和工業(yè)領域第一大排放源。

　　根據(jù)2022年6月工信部等六部門印發(fā)的《工業(yè)能效提升行動計劃》提出，到2025年，重點工業(yè)行業(yè)能效全面提升，數(shù)據(jù)中心等重點領域能效明顯提升，綠色低碳能源利用比例顯著提高，節(jié)能提效工藝技術(shù)裝備廣泛應用，標準、服務和監(jiān)管體系逐步完善，鋼鐵、石化化工、有色金屬、建材等行業(yè)重點產(chǎn)品能效達到國際先進水平，規(guī)模以上工業(yè)單位增加值能耗比2020年下降13.5%。重點持續(xù)提升用能設備系統(tǒng)能效，實施電機、變壓器、鍋爐等設備能效提升計劃，加強重點用能設備系統(tǒng)匹配性節(jié)能改造和運行控制優(yōu)化。

　　公共機構(gòu)節(jié)能推廣是目前較易推廣的重要節(jié)能領域。一是國家對公共機構(gòu)節(jié)能率先垂范有要求。二是開展公共機構(gòu)的節(jié)能業(yè)務風險相對較小，公共機構(gòu)用能費用靠國家財政撥付，用能穩(wěn)定。據(jù)統(tǒng)計，全國目前有158.6萬家公共機構(gòu)(由中央或地方財政全部或部分支出運行成本的公共建筑，包括政府機關(guān)、醫(yī)院、學校、場館設施)，2020年能源消費總量1.64億噸標煤，占全國總能耗3%左右，預計公共機構(gòu)能源托管業(yè)務市場規(guī)模在5000億元以上。公共機構(gòu)用能也是參與需求響應、實現(xiàn)綠電交易的負荷資源，節(jié)能和能效服務市場空間和潛力大。據(jù)國家發(fā)改委、能源局今年5月發(fā)布的《關(guān)于促進新時代新能源高質(zhì)量發(fā)展的實施方案》提出，到2025年，公共機構(gòu)新建建筑屋頂光伏覆蓋率力爭達到50%。

　　數(shù)據(jù)中心、5G基站等新型基礎設施將成為今后最具節(jié)能潛力市場的新寵。數(shù)據(jù)中心是高耗能的行業(yè)，電力成本占數(shù)據(jù)中心營運成本50%以上。隨著云計算、5G、虛擬貨幣等技術(shù)迅猛發(fā)展，數(shù)據(jù)需求呈幾何級增長，數(shù)據(jù)中心的數(shù)量及用電規(guī)模也急劇攀升。國家能源局數(shù)據(jù)顯示，2020年中國數(shù)據(jù)中心耗電量突破2000億千瓦時，創(chuàng)歷史新高，耗能占全國總用電量2.7%，預計到2030年數(shù)據(jù)中心用電量可能在2020年基礎上增一倍。另外，隨著我國的5G技術(shù)迅猛發(fā)展，5G基站的能耗同樣驚人。截至2021年底,我國累計建成并開通5G基站142.5萬座,基本實現(xiàn)鄉(xiāng)鎮(zhèn)以上覆蓋。值得注意的是,2021年5G網(wǎng)絡整體能耗約250億度,碳排放超過1500萬噸。預計2026年4G全部升級為5G后，基站耗電量將占全社會用電量的2.1%，運營商將承擔較大的電費成本。

　　數(shù)字化市場成為未來主攻方向

　　數(shù)字化是能源領域重點發(fā)展方向，未來市場規(guī)模更大?！?ldquo;十四五”數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃》的出臺為我國數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展提供了良好的政策和資金保障。預計未來5年數(shù)字經(jīng)濟相關(guān)的總投資在15-20萬億元人民幣。

　　根據(jù)彭博新能源財經(jīng)(BNEF)的數(shù)據(jù)，數(shù)字技術(shù)在能源領域應用廣泛，2017年的市場規(guī)模達到520億美元，約占全球數(shù)字技術(shù)應用市場的44%。在這520億美元中，有46%(240億美元)用于化石能源電廠的運行管理(如傳感器、數(shù)字采集和解析以提高電廠效率)，35%用于智能電表(180億美元)。

　　預計到2025年，全球能源領域的數(shù)字化市場規(guī)模將增長到640億美元，該數(shù)字技術(shù)應用包括大數(shù)據(jù)、機器學習/人工智能、云計算、區(qū)塊鏈等。其中，電網(wǎng)自動化預計將占100億美元，家庭用能系統(tǒng)的規(guī)模也將達到110億美元，超過風電光伏運行以及間歇性接入60億美元的市場規(guī)模。

　　從業(yè)務拓展方向看，重點推動5G、云計算、邊緣計算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等數(shù)字技術(shù)在節(jié)能提效領域的研發(fā)應用，積極構(gòu)建面向能效管理的數(shù)字孿生系統(tǒng)。推動企業(yè)深化能源管控系統(tǒng)建設，基于能源管控系統(tǒng)探索實施數(shù)字化碳管理，協(xié)同推進用能數(shù)據(jù)與碳排放數(shù)據(jù)的收集、分析和管理。推動重點用能設備、工序等數(shù)字化改造和上云用云。推廣以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)為載體、以能效管理為對象的平臺化設計、智能化制造、網(wǎng)絡化協(xié)同等融合創(chuàng)新模式。這將成為今后開展綜合能源服務重點開拓領域。

　　能源交易市場是未來重要的新興市場

　　全國統(tǒng)一電力市場的建設提速，將打破跨省跨區(qū)交易壁壘，現(xiàn)貨市場、碳市場、綠電交易將迎發(fā)展新機遇。

　　電力現(xiàn)貨市場化交易電量占比將大幅提升，輔助服務費用或破千億。目前中國已經(jīng)初步建立了覆蓋中長期、現(xiàn)貨、輔助服務交易的電力市場體系。2022年上半年，全國各電力交易中心組織完成市場交易電量2.48萬億千瓦時，市場交易電量占全社會用電量的比重約為60.6%?，F(xiàn)貨市場試點逐步推廣，現(xiàn)貨電量比重或進一步提升。預計到2023年底，市場化交易電量占比將達到80%左右，參與交易的市場主體數(shù)量將增加到800多萬戶，是之前的80倍，屆時綠色電力交易占比也將逐漸提高。

　　同時，輔助服務市場機制逐漸完善，用戶側(cè)參與費用分攤，市場規(guī)模有望擴大，預計到2025年輔助服務費用或突破千億元規(guī)模。屆時，大量用戶入市有望帶來售電公司第二曲線，技術(shù)型售電公司、負荷聚合商、虛擬電廠等新業(yè)態(tài)有望脫穎而出。

　　全國統(tǒng)一碳市場將帶來千億級市場規(guī)模。目前我國碳排放總量超100億噸/年，以2025年納入碳交易市場比重30%-40%測算，未來中國碳排放配額交易市場規(guī)模將在30億噸以上，與歐盟總排放量水平相當?；谥袊颊搲癐CF國際咨詢公司共同發(fā)布的《2020中國碳價調(diào)查》的研究結(jié)果，2025年全國碳排放交易體系內(nèi)碳價預計將穩(wěn)定上升至71元/噸，全國碳排放權(quán)配額交易市場市值總規(guī)模將達到2840億元。全國碳市場首批以2225家發(fā)電行業(yè)起步，預計“十四五”期間，石油、化工、建材等八大行業(yè)控排企業(yè)大約有8000-10000家。

　　未來綠電需求或至萬億千瓦時，高耗能行業(yè)將成為綠電交易重點市場。根據(jù)中電聯(lián)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2021年度全國各電力交易市場綠色電力交易量達6.3億千瓦時，2022年一季度綠色電力交易量已經(jīng)達到21.7億千瓦時。

　　隨著全國碳市場擴大及歐盟碳稅啟動，將有更多鋁冶煉、化工、鋼鐵、水泥、石化加工、互聯(lián)網(wǎng)等高碳高耗能企業(yè)進入綠電市場。據(jù)國際能源署(IEA)預測，若要達成“雙碳”目標，中國在2020-2060年期間，電力行業(yè)快速低碳轉(zhuǎn)型的同時用電量將增加130%，2030年和2060年的用電量將分別超過9萬億千瓦時、16萬億千瓦時，其中可再生能源電力比重將從2020年的約25%上升到2030年的40%和2060年的80%。據(jù)此推算2030年來自可再生能源發(fā)電的綠電將超過3萬億千瓦時，與2021年我國新能源年發(fā)電量1萬億千瓦時相比，未來9年，綠電交易具有巨大的增長空間。（作者：封紅麗）