中国科学院院士周孝信：新型电力系统建设面临的挑战及应对措施

新型电力系统是实现“双碳”目标的关键载体，也是新型能源体系的重要组成部分。围绕新型电力系统建设，《南方能源观察》（以下简称“eo”）专访了中国科学院院士、中国电力科学研究院名誉院长周孝信。

在周孝信看来，新型电力系统具有高比例可再生能源和高比例电力电子设备两个重要特征，这对电力系统提出了灵活性、韧性、稳定性、可靠性、经济性五大方面的性能要求。提高系统灵活性以应对相关挑战，是当前新型电力系统建设的迫切需要。

eo：在您看来，目前新型电力系统建设面临哪些挑战？

周孝信：建设新型电力系统目标下，随着风电、光伏为代表的新能源不断开发利用，可再生能源发电占比将大幅上升。无论是新能源发电并网，还是大规模远距离外送，都将带来电力电子设备的广泛应用。这一背景下，为保证系统安全稳定和经济运行，新型电力系统面临灵活性、韧性、稳定性、可靠性、经济性等5项性能要求和挑战。

灵活性方面，以风电、太阳能发电为主的电源具有较强的间歇性、波动性和随机性，调节能力相对较弱，其大规模并网将显著增加电力系统对灵活性资源的需求。源网荷储协同配合，提高系统灵活性，是当前新型电力系统建设的迫切需要。

韧性方面，风力、太阳能、水力发电受天气变化影响大，源侧发电资源可控性降低将影响电力系统电力供应快速恢复能力，在极端天气多发频发趋势下，电力系统韧性提升需求也将日益迫切。

稳定性方面，电力电子设备与传统电磁变换装备相比，抗扰动能力差，大量应用将带来电力系统低惯性、宽频振荡、电压频率不稳定等问题。

可靠性方面，电力电子设备过载能力弱、抵御故障能力差及新能源发电不确定性，都将影响风电、太阳能发电并网设备和系统供电的可靠性。

经济性方面，为积极应对新型电力系统建设面临的上述问题，电力系统需新增部署储能装置、控制系统及其他设备，由此将带来电力系统总成本增加，需建立有效疏导成本的市场机制。

eo：要提高电力系统的灵活性和韧性，您认为需要的关键技术有哪些？

周孝信：一方面，需积极发展电化学储能、抽水蓄能、压缩空气等各类储能，持续推动技术进步，高度重视并加强储能安全性，突破长周期储能关键核心技术，提高极端天气下电力系统韧性；进一步提升储能灵活调节能力，加强对电力系统安全稳定运行的支撑。另一方面，需深度挖掘电力系统存量灵活性资源，如负荷侧调节资源、煤电灵活性改造等。

eo：如何理解您提出的综合能源生产发电单元（IEPU）设想？

周孝信：“双碳”目标下，我国能源电力系统清洁低碳转型任务艰巨，如何科学推进传统煤电升级改造及有序退出、同时促进新能源消纳成为能源转型路径规划和相关战略制定的重要议题。我国目前在运的燃煤发电装机还比较多，若采用简单关停方式处理，可能造成大规模存量资产闲置浪费，也不利于一定时期内能源供应平稳过渡，需寻求合理手段推进煤电机组升级改造并充分发挥其基础性保障和调节作用。这是IEPU设想提出的出发点。

在IEPU中，将传统燃煤发电与风电、光伏发电结合，捕集燃煤发电排放的二氧化碳，采用风电、光伏发电进行电解水制氢，最终利用二氧化碳与绿氢合成甲醇/甲烷等绿色燃料/原料。一方面，IEPU可以发挥煤电的基础性保障和调节作用，充分利用电解制氢等装置的可调节特性，为高比例新能源电力系统提供灵活性支撑；另一方面，IEPU所生产的氢气及合成的甲烷、甲醇等产品可作为绿色燃料或化工原料产品，为化石能源替代提供一定的来源补充，也可作为未来新型电力系统的一种储能介质，在保证短期及中长期能源电力可靠供应中发挥重要作用。

目前IPEU的发展受可再生能源制氢及各类技术经济性的制约。此外，这个设想的实现还需要体制机制的突破和创新，需要电力、化工等行业共同参与。

eo：氢能正从工业领域走向能源领域，您认为未来氢能在新型电力系统中能够发挥什么作用？其发展面临什么挑战？

周孝信：氢能是未来能源系统的重要组成部分。在我看来，未来一次能源消费结构的发展趋势是“绿电替代+绿氢替代”，“绿电替代”即非化石能源发电逐步替代化石能源发电和部分非电利用；“绿氢替代”是指针对工业、交通等领域中绿电替代比较困难的情况，用绿氢替代化石燃料利用。

我国已正在大力推进“绿电替代”相关工作，“绿氢替代”目前初步开展了一些研究及工程示范。2022年3月印发的《氢能产业发展中长期规划（2021—2035年）》明确了氢的能源属性，目前氢能相关技术、设备、工业应用场景仍在研究探索中，经济性问题也有待解决。

eo：根据资源禀赋特点，您认为在建设新型电力系统过程中，南方区域的优势是什么？未来重点应在哪些方面推进工作？

周孝信：近年来，南方电网大力加强电网基础设施建设，有力提升了电网安全稳定性。在建设新型电力系统的过程中，南方区域的海上风电、核电、天然气发展均具有独特优势。广东在分布式能源建设上具有一定经验，未来可在这一方面继续开展进一步的技术研究和工程实践。另外，建议推进南方区域能源供应的多元化发展，可考虑开展氢能示范工程，例如利用目前广东海上风电快速发展优势，探索海上风电制氢应用。在“绿电替代+绿氢替代”方面，多措并举，为能源电力转型提供支撑。