目前我國(guó)正處于能源生產(chǎn)與消費(fèi)模式的關(guān)鍵轉(zhuǎn)型期，在這個(gè)關(guān)鍵轉(zhuǎn)型期，電力管理體制和運(yùn)行機(jī)制如何改革，或者說(shuō)如何革命是一個(gè)非常重要的問題。目前普遍認(rèn)為，要想節(jié)能環(huán)保地滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)以及全社會(huì)的發(fā)展對(duì)于電力的需求，就必須向以可再生能源為主的新能源開發(fā)與利用時(shí)代過渡，也就是逐步將傳統(tǒng)的化石能源供應(yīng)體系轉(zhuǎn)變?yōu)榍鍧嵞茉垂?yīng)體系。但是，實(shí)現(xiàn)這樣的能源轉(zhuǎn)型，需要經(jīng)歷一個(gè)漫長(zhǎng)的“混合能源時(shí)代”。

一、混合能源時(shí)代

目前我國(guó)已經(jīng)初步形成了以煤炭為主體、電力為中心、石油天然氣和可再生能源全面發(fā)展的能源開發(fā)利用總體格局。近幾年來(lái)，我國(guó)能源生產(chǎn)與消費(fèi)總量迅速增長(zhǎng)，隨之而來(lái)的是大量的污染排放與環(huán)境的日益惡化。針對(duì)這些問題，政府出臺(tái)了多項(xiàng)促進(jìn)清潔能源發(fā)展的政策措施，取得了一定的成果，但是清潔能源安全高效地發(fā)電、并網(wǎng)、消納等一系列關(guān)鍵問題仍未得到有效的解決。

從全球范圍來(lái)看，人類正在進(jìn)入一個(gè)混合能源時(shí)代，我國(guó)也是。也就是說(shuō)未來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，我國(guó)將處于清潔能源與傳統(tǒng)化石能源并存的時(shí)代。從我國(guó)情況來(lái)看，雖然我們現(xiàn)在看到更多的是化石能源過度利用所帶來(lái)的問題，而未來(lái)預(yù)計(jì)傳統(tǒng)化石能源消費(fèi)比重會(huì)有所下降，風(fēng)電、核電等清潔能源的比例會(huì)有所上升，但是“以煤為主”的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)還將長(zhǎng)期存在。這就意味著，在努力開發(fā)利用清潔能源的同時(shí)，還絕對(duì)不能忽視對(duì)傳統(tǒng)化石能源的清潔、高效利用。

我們認(rèn)為，造成當(dāng)前大規(guī)模清潔能源并網(wǎng)困難問題的根本原因是人們對(duì)清潔 能源電力開發(fā)利用的認(rèn)識(shí)還沒有到位。很多的認(rèn)識(shí)以及解決問題的思路和方法還是基于對(duì)傳統(tǒng)化石能源的開發(fā)與利用的思維模式。傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的本質(zhì)是使發(fā)電輸出功率通過電網(wǎng)來(lái)隨時(shí)滿足隨機(jī)波動(dòng)的用電需求。當(dāng)大規(guī)模隨機(jī)性波動(dòng)的清潔能源并網(wǎng)后，這個(gè)系統(tǒng)既要面對(duì)用戶用電需求的不確定性，又要面對(duì)發(fā)電出力的不確定性，也就是電力系統(tǒng)從“單側(cè)隨機(jī)系統(tǒng)”轉(zhuǎn)變?yōu)?ldquo;雙側(cè)隨機(jī)系統(tǒng)”了。對(duì)這樣的系統(tǒng)而言，其運(yùn)行、分析、控制都與傳統(tǒng)電力系統(tǒng)有著本質(zhì)的差異。由此可見，清潔能源的開發(fā)利用與傳統(tǒng)能源的開發(fā)利用存在著本質(zhì)區(qū)別。

因此，原有的思路和方法顯然無(wú)法滿足大規(guī)模消納清潔能源發(fā)電的需求。我們認(rèn)為，清潔能源的開發(fā)和利用應(yīng)當(dāng)是一個(gè)包含“電源、電網(wǎng)、負(fù)荷”的整體解決方案。一方面，如上所述，我國(guó)將長(zhǎng)期處于混合能源時(shí)代，因此，可再生的、清潔能源的開發(fā)利用不能與傳統(tǒng)化石能源的開發(fā)利用相脫離，因此相應(yīng)的解決方案要實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)化石能源與清潔能源之間的相互協(xié)調(diào)，并且要將電源、電網(wǎng)、用戶統(tǒng)一為一個(gè)整體，實(shí)施綜合資源規(guī)劃，這個(gè)理念我們稱之為“區(qū)域多能源體”理念;另一方面，這個(gè)整體解決方案需要通過智能電網(wǎng)技術(shù)、先進(jìn)輸電技術(shù)、負(fù)荷響應(yīng)技術(shù)以及先進(jìn)的儲(chǔ)能技術(shù)作為支撐，實(shí)現(xiàn)電源與電網(wǎng)、電網(wǎng)與用戶、電源與用戶之間的資源優(yōu)化配置，這個(gè)管理模式與相關(guān)技術(shù)我們稱之為 “源—網(wǎng)—荷—儲(chǔ)”協(xié)調(diào)優(yōu)化模式與技術(shù)。

我們認(rèn)為，區(qū)域多能源體的理念和“源—網(wǎng)—荷—儲(chǔ)”協(xié)調(diào)優(yōu)化的模式與技術(shù)是我國(guó)由傳統(tǒng)電力系統(tǒng)向新能源電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型的兩個(gè)關(guān)鍵。

二、“區(qū)域多能源體”理念及其作用

1.“區(qū)域多能源體”的理念!!“區(qū)域多能源體”是指一定區(qū)域內(nèi)由能源供應(yīng)主體、能源傳輸主體和能源消費(fèi) 主體構(gòu)成的，各類能源資源多維協(xié)同、多方互動(dòng)的一體化能源供用實(shí)體，是如上所述的“電源、電網(wǎng)、負(fù)荷”整體協(xié)調(diào)、相互配合的具體實(shí)現(xiàn)途徑。

從區(qū)域上講，“區(qū)域多能源體”中的區(qū)域不單純是我國(guó)的行政區(qū)域劃分，而是以能源資源稟賦、地理位置、國(guó)家能源發(fā)展戰(zhàn)略為主要考慮因素劃分的地域范圍，主要分為區(qū)域內(nèi)部與跨區(qū)域兩個(gè)層面。首先，在區(qū)域內(nèi)部層面上，構(gòu)建包括能源開發(fā)利用、電能生產(chǎn)、電能傳輸、需求側(cè)用電4個(gè)環(huán)節(jié)的多能源實(shí)體，實(shí)現(xiàn)以上4個(gè)環(huán)節(jié)的有效協(xié)同。其次，在跨區(qū)域?qū)用嫔希浞挚紤]多個(gè)“區(qū)域多能源體”之間的資源稟賦差異，依托高效電能傳輸平臺(tái)(如特高壓電網(wǎng))，實(shí)現(xiàn)多個(gè)“區(qū)域多能源體”之間的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)與有效協(xié)同。

從能源的供應(yīng)與使用上講，“區(qū)域多能源體”一方面要求在一定區(qū)域內(nèi)部實(shí)現(xiàn)能源資源的統(tǒng)籌規(guī)劃、整體開發(fā)、協(xié)同建設(shè)，形成各類能源資源的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ);另一方面要求實(shí)現(xiàn)電能生產(chǎn)與傳輸?shù)挠行浜?，同時(shí)將需求側(cè)資源納入到電力系統(tǒng)調(diào)控的范圍中來(lái)，配合儲(chǔ)能設(shè)施的有序(智能)充放電，實(shí)現(xiàn)“源—網(wǎng)—荷—儲(chǔ)”的有機(jī)協(xié)調(diào)。

2.“區(qū)域多能源體”的作用能源開發(fā)利用方式與國(guó)家經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、科學(xué)技術(shù)水平以及能源資源稟賦密切相關(guān)。在傳統(tǒng)方式無(wú)法解決清潔能源開發(fā)利用所面臨的問題的情況下，“區(qū)域多能源體”將成為加快我國(guó)能源轉(zhuǎn)型、協(xié)調(diào)各能源領(lǐng)域改革影響因素的必然選擇。主要體現(xiàn)在以下3個(gè)方面。第一，“區(qū)域多能源體”是實(shí)現(xiàn)清潔能源有效利用、多種能源協(xié)調(diào)配合的重要手段。在混合能源的時(shí)代，大量的實(shí)踐已經(jīng)證明，如果缺少協(xié)調(diào)，那么傳統(tǒng)化石能源的開發(fā)利用與清潔能源的大規(guī)模并網(wǎng)消納是存在明顯抵觸的。而“區(qū)域多能源體”理念強(qiáng)調(diào)清潔能源與傳統(tǒng)化石能源之間的協(xié)調(diào)配合，一方面，利用傳統(tǒng)化石能源發(fā)電的可調(diào)控性、靈活性來(lái)彌補(bǔ)清潔能源的間歇性、波動(dòng)性，形成不同類電源之間的有效協(xié)調(diào)配合與資源優(yōu)化配置，消除清潔能源并網(wǎng)障礙;另一方面，通過構(gòu)建高效能源傳輸平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)各能源體之間的相互協(xié)調(diào)配合，促進(jìn)清潔能源電力的高效外送和消納。因此“區(qū)域多能源體”機(jī)制將是突破傳統(tǒng)模式桎梏，實(shí)現(xiàn)清潔能源電力優(yōu)化、合理開發(fā)利用的重要機(jī)制。

第二，“區(qū)域多能源體”是優(yōu)化我國(guó)能源總體布局、促進(jìn)能源開發(fā)利用一體化的突破口。我國(guó)能源資源與能源需求具有典型的逆向分布特性，長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)各區(qū)域能源開發(fā)利用的“分散化”和“無(wú)序性”問題嚴(yán)重，造成能源利用效率低下、資源浪費(fèi)嚴(yán)重等問題。而“區(qū)域多能源體”強(qiáng)調(diào)根據(jù)各區(qū)域能源資源稟賦進(jìn)行“區(qū)域化”的能源開發(fā)利用，突破時(shí)間和空間上的限制，在一定程度上實(shí)現(xiàn)區(qū)域能源一體化，提高能源利用效率，優(yōu)化我國(guó)能源總體布局。

第三，“區(qū)域多能源體”是實(shí)現(xiàn)能源供需全國(guó)性平衡、能源運(yùn)輸體系有機(jī)協(xié)調(diào)的關(guān)鍵切入點(diǎn)?；谀壳暗膫鹘y(tǒng)能源開發(fā)利用方法，并且受制于我國(guó)能源資源的典型逆向分布特性，各區(qū)域難以實(shí)現(xiàn)能源開發(fā)利用的自我平衡。我國(guó)西北部地區(qū)有大量、優(yōu)質(zhì)的清潔能源，但是這些清潔能源無(wú)法實(shí)現(xiàn)就地消納，傳統(tǒng)的能源傳輸模式也難以將清潔能源產(chǎn)生的電力送到東部地區(qū)，因此“棄風(fēng)”“棄光”現(xiàn)象大量發(fā)生。而“區(qū)域多能源體”強(qiáng)調(diào)區(qū)域之間的能源優(yōu)勢(shì)協(xié)調(diào)互補(bǔ)，要求在加快建設(shè)鐵路、公路交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的同時(shí)，運(yùn)用特高壓輸電線路等高效能源傳輸平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)輸煤、輸電并舉，將西北部的優(yōu)質(zhì)清潔能源轉(zhuǎn)化為電的方式輸送到東部加以有效利用，這無(wú)疑將顯著提高我國(guó)的綜合能源利用效率，因此“區(qū)域多能源體”將是實(shí)現(xiàn)全國(guó)能源供需平衡的必然選擇。

三、“源—網(wǎng)—荷—儲(chǔ)”協(xié)調(diào)優(yōu)化管理模式與技術(shù)

1.“源—網(wǎng)—荷—儲(chǔ)”協(xié)調(diào)優(yōu)化模式與技術(shù)的內(nèi)涵“源—網(wǎng)—荷—儲(chǔ)”協(xié)調(diào)優(yōu)化模式與技術(shù)是指電源、電網(wǎng)、負(fù)荷與儲(chǔ)能四部分通過多種交互手段，更經(jīng)濟(jì)、高效、安全地提高電力系統(tǒng)的功率動(dòng)態(tài)平衡能力，從而實(shí)現(xiàn)能源資源最大化利用的運(yùn)行模式和技術(shù)。該模式是包含“電源、電網(wǎng)、負(fù)荷”的整體解決方案的關(guān)鍵技術(shù)。該技術(shù)主要包含以下3個(gè)方面：

第一，源源互補(bǔ)。該技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)不同電源之間的有效協(xié)調(diào)互補(bǔ)，彌補(bǔ)可再生能源易受地域、環(huán)境、氣象等因素影響的缺點(diǎn)，克服單一的可再生能源發(fā)電固有的隨機(jī)性和波動(dòng)性缺點(diǎn)，形成多樣化、協(xié)調(diào)互動(dòng)的能源供應(yīng)體系。第二，源網(wǎng)協(xié)調(diào)。該技術(shù)將實(shí)現(xiàn)新能源發(fā)電與電網(wǎng)的協(xié)調(diào)配合，可通過微網(wǎng)、智能配電網(wǎng)等技術(shù)將數(shù)量龐大、形式多樣的電源進(jìn)行靈活、高效的組合應(yīng)用，同時(shí)提高電網(wǎng)運(yùn)行的自主調(diào)節(jié)能力，降低可再生能源并網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的影響。

第三，網(wǎng)荷儲(chǔ)互動(dòng)。該技術(shù)將需求側(cè)資源視為與儲(chǔ)能、供應(yīng)側(cè)資源相同的、可調(diào)控的資源，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能、需求側(cè)資源與電網(wǎng)之間能量的多向交互，從而將儲(chǔ)能、需求側(cè)資源能夠參與電網(wǎng)調(diào)控，引導(dǎo)需求側(cè)主動(dòng)追尋可再生能源出力波動(dòng)，配合儲(chǔ)能資源的有序(智能)充放電，增強(qiáng)電網(wǎng)運(yùn)行的安全穩(wěn)定性。

2.“源—網(wǎng)—荷—儲(chǔ)”協(xié)調(diào)優(yōu)化模式與技術(shù)的作用與傳統(tǒng)電力系統(tǒng)規(guī)劃、運(yùn)行、控制相比，“源—網(wǎng)—荷—儲(chǔ)”協(xié)調(diào)優(yōu)化技術(shù)具有以下幾方面作用：第一，充分發(fā)揮需求側(cè)資源在電網(wǎng)運(yùn)行中的調(diào)控作用。傳統(tǒng)電網(wǎng)按“發(fā)電跟蹤負(fù)荷”的常規(guī)電網(wǎng)運(yùn)行控制理論來(lái)滿足日益增長(zhǎng)的用電需求，沒有讓需求側(cè)資源成為電網(wǎng)調(diào)節(jié)和消納新能源的重要手段。而“源—網(wǎng)—荷—儲(chǔ)”協(xié)調(diào)優(yōu)化技術(shù)使電網(wǎng)、需求側(cè)資源形成真正的協(xié)調(diào)互動(dòng)，充分發(fā)揮需求側(cè)響應(yīng)資源的調(diào)控作用，保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

第二，實(shí)現(xiàn)常規(guī)電源與新能源電源的協(xié) 調(diào)配合。傳統(tǒng)電網(wǎng)通過火電、水電等常規(guī)能源被動(dòng)地為新能源進(jìn)行調(diào)峰，提供輔助服務(wù)。而“源—網(wǎng)—荷—儲(chǔ)”協(xié)調(diào)優(yōu)化技術(shù)使新能源與具有良好調(diào)節(jié)和控制性能的可控電源協(xié)調(diào)配合，因此使得新能源發(fā)電向可預(yù)測(cè)、可調(diào)控的方向發(fā)展。

第三，實(shí)現(xiàn)負(fù)荷、儲(chǔ)能與電源的協(xié)調(diào)互動(dòng)與動(dòng)態(tài)平衡。傳統(tǒng)電網(wǎng)運(yùn)行被動(dòng)地滿足用戶側(cè)的用電需求，而“源—網(wǎng)—荷—儲(chǔ)”協(xié)調(diào)優(yōu)化技術(shù)通過完善的信息交互，使電源側(cè)、需求側(cè)不僅能感知自身狀態(tài)的變化，同時(shí)還能獲知其他個(gè)體的全面的信息，從而使電源、負(fù)荷、儲(chǔ)能相互之間的全面互動(dòng)變成了可能。

四、關(guān)鍵實(shí)現(xiàn)路徑

要從傳統(tǒng)化石能源時(shí)代發(fā)展成為清潔能源時(shí)代，必須要經(jīng)歷混合能源時(shí)代這個(gè)中間體。為了能更好地利用“區(qū)域多能源體”理念及“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”協(xié)調(diào)模式與技術(shù)，我們提出以下幾點(diǎn)建議：第一，將電網(wǎng)企業(yè)逐步定位成為公用事業(yè)型企業(yè)，行使電力系統(tǒng)整體規(guī)劃職能，并且由電網(wǎng)企業(yè)實(shí)施綜合資源規(guī)劃模式。我國(guó)目前電力系統(tǒng)的規(guī)劃與決策過于分散，專業(yè)化程度嚴(yán)重不足，造成電源與電源建設(shè)不協(xié)調(diào)、電源與電網(wǎng)建設(shè)不協(xié)調(diào)等問題。因此我們建議將電網(wǎng)企業(yè)逐步定位為公用事業(yè)企業(yè)，實(shí)施綜合資源規(guī)劃，統(tǒng)籌進(jìn)行包括電源、電網(wǎng)規(guī)劃在內(nèi)的電力系統(tǒng)整體規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)清潔能源開發(fā)利用與傳統(tǒng)化石能源開發(fā)利用的協(xié)調(diào)配合、電源建設(shè)與電網(wǎng)規(guī)劃的協(xié)調(diào)配合，實(shí)現(xiàn)清潔能源與化石能源之間的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。同時(shí)，改變其傳統(tǒng)的考核與監(jiān)管機(jī)制，避免電網(wǎng)企業(yè)攫取壟斷利益。這樣電網(wǎng)企業(yè)就能擺脫目前定位不明的尷尬，同時(shí)也使電網(wǎng)企業(yè)的運(yùn)作更公開、更有效率，從而實(shí)現(xiàn)“區(qū)域多能源體”中要求的多種能源的協(xié)調(diào)配合以及電源與電網(wǎng)的協(xié)調(diào)配合。第二，建立多層次多元化的電力市場(chǎng)，通過市場(chǎng)化手段促進(jìn)清潔能源的開發(fā)與消納。目前大用戶直購(gòu)電試點(diǎn)工作已經(jīng)在多個(gè)地區(qū)開展。這種供需雙方直接見面的雙邊合約交易模式是比較符合我國(guó)實(shí)際情況，并且具有一定可操作性的電力市場(chǎng)化改革模式。

但是從目前的試點(diǎn)情況來(lái)看，清潔能源在市場(chǎng)中并不具備競(jìng)爭(zhēng)力，有些省份甚至明確只 進(jìn)行火電的大用戶直購(gòu)電交易，這顯然不利于未來(lái)清潔能源的發(fā)展。因此我們建議，在電力市場(chǎng)化改革的過程中，對(duì)于所有調(diào)峰資源，包括電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、負(fù)荷側(cè)，都應(yīng)當(dāng)通過建立和運(yùn)營(yíng)電力輔助服務(wù)市場(chǎng)來(lái)支撐清潔能源的高效開發(fā)與使用，實(shí)現(xiàn)各電源之間的協(xié)調(diào)互補(bǔ)。

第三，加快開發(fā)需求側(cè)響應(yīng)資源，并且建立化石能源與清潔能源協(xié)調(diào)運(yùn)行機(jī)制，使得一個(gè)雙側(cè)隨機(jī)性波動(dòng)的系統(tǒng)變成一個(gè)較穩(wěn)定的可控的系統(tǒng)。如上所述，混合能源時(shí)代下的電力系統(tǒng)是一個(gè)雙側(cè)隨機(jī)系統(tǒng)，要改變這種現(xiàn)狀需要從以下兩方面著手：一方面，加強(qiáng)需求側(cè)資源的開發(fā)利用。需求側(cè)響應(yīng)資源往往具有虛擬性、不確定性與不可直接量測(cè)等特征。在傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)中，普遍將用電需求作為即取即用的剛性需求，用戶負(fù)荷的“可調(diào)控性”沒有得到開發(fā)和利用，因此未來(lái)需要設(shè)法利用需求側(cè)響應(yīng)資源的可調(diào)控性，也就是需求彈性，引導(dǎo)需求側(cè)逐步適應(yīng)清潔能源發(fā)電的波動(dòng)性，并且通過儲(chǔ)能裝置的有序充放電(智能充放電)開平抑可再生能源發(fā)電波動(dòng)性對(duì)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的不利影響。另一方面，要從規(guī)劃和運(yùn)行兩個(gè)層面上同時(shí)實(shí)現(xiàn)化石能源與清潔能源的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，將各種傳統(tǒng)化石能源發(fā)電作為清潔能源發(fā)電的各種調(diào)峰資源，提高火電機(jī)組的控制水平，提升火電機(jī)組可控制容量，降低電源側(cè)的出力不穩(wěn)定性。以上的做法就是同時(shí)從供需雙側(cè)入手，同時(shí)降低供需雙側(cè)(而不是單側(cè))的隨機(jī)波動(dòng)性，以使得大規(guī)模隨機(jī)性可再生能源并網(wǎng)的電力系統(tǒng)依然是一個(gè)比較穩(wěn)定的可控的系統(tǒng)。

五、結(jié)語(yǔ)

從我國(guó)現(xiàn)狀來(lái)看，要想從傳統(tǒng)化石能源時(shí)代發(fā)展成為清潔能源時(shí)代，還有很長(zhǎng)一段路要走，不能忽視混合能源時(shí)代這一重要的過渡階段。不論是電能市場(chǎng)及其相關(guān)的輔助市場(chǎng)機(jī)制的建設(shè)工作，還是需求側(cè)響應(yīng)資源的開發(fā)與利用的體制機(jī)制建設(shè)工作，都應(yīng)當(dāng)成為以“區(qū)域多能源體”理念為核心的能源體制革命的重要內(nèi)容，它也是在規(guī)劃和運(yùn)行兩個(gè)層面上同時(shí)實(shí)現(xiàn)“源—網(wǎng)—荷—儲(chǔ)”協(xié)調(diào)優(yōu)化的重要前提條件。

(作者系華北電力大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師)

原標(biāo)題:曾鳴：我國(guó)向清潔能源轉(zhuǎn)型過程中兩個(gè)關(guān)鍵問題