一、从电力和电量两方面审视新能源替代

　　基于电力系统供需实时平衡特性，新能源替代传统电源，须从电力平衡和电量平衡两个角度考虑，缺一不可，尤其不能忽略电力平衡的视角，这是“电”商品明显区别普通商品的方面。因此，新能源替代传统电源，其内涵为：在保证供电充裕性的前提下，一是替代化石燃料机组发电量，二是替代化石燃料机组发电电力，即替代化石燃料机组装机容量，我国主要为减少燃煤机组装机容量。此外，新能源电力替代和电量替代并不是完全独立的，在适当条件下可由电量替代转换为实现电力替代。

　　替代化石燃料机组发电量：新能源发电替代化石燃料机组发电量是直观的，电力系统消纳一度新能源发电，即可减少等量的化石能源发电量，替代的化石燃料数量取决于系统消纳的新能源电量。

　　替代燃煤机组装机容量：新能源发电应具备在长周期(年)参与电力平衡的能力，以求稳定的替代燃煤机组发电电力，进而减少系统燃煤机组装机容量。为了衡量新能源替代常规机组的能力，提出了新能源可信容量概念，指在等可靠性前提下新能源发电可以替代的常规机组容量。

　　电量替代转换为电力替代：在储能调节资源丰富条件下，可将低负荷月富裕新能源电量存储起来，在高峰负荷日释放，实现燃煤装机容量替代。这种转换的成本，取决于负荷特性、新能源资源特性及储能资源代价。

　　二、促进新能源替代的关键问题分析和展望

　　（一）关注新能源替代中容量充裕度

　　规划层面，从满足电力系统可靠容量需求看， 应按照成本由低到高的顺序进行安排，并需要考 虑电源的清洁性。一是需求侧资源，可以通过价格机制、行政手段等对负荷特性进行调整，供应侧的容量就可相应消减；二是发挥互联电网错峰和备用共享等效益，需要机制上的创新、完善； 三是新能源发电，按照一定可信容量纳入电力平衡；四是水电、核电等清洁电源；五是储能(目前 主要是抽水蓄能)和燃气发电(相对清洁)等灵活电源容量，最后不足部分，由煤电作为保底电源， 兜底系统容量需求。

　　我国剩余可开发水电资源不多；天然气资源先天不足，导致燃气机组发电受到一定限制，清洁替代中新能源替代占据非常重要的位置。

　　新能源替代中，核心问题是在保证供电充裕性的前提下替代煤电装机容量，这要求新能源发 电须具备提供电力容量能力。但根据前述分析， 新能源发电特性与负荷用电特性在日内、日、月时间尺度均无法有效匹配，在不同时间尺度上均 会产生电力电量平衡问题，新能源自身容量效益较差。未来需要从电力系统规划、运行和市场建 设等“软件”、“硬件”各方面，综合施策，促进、 推动新能源替代。

系统可靠容量供给图

　　（二）推动新能源技术经济性形成对传统电源的比较优势

　　新能源替代的驱动力可主要归纳为政策、技 术和经济因素 3 个方面。

　　政策因素主要考量生态环境、产业链、能源 安全等，主要措施包括电价补贴、消纳支持政策 等，是新能源发展初期的主要驱动力，极大的推 动新能源规模化发展和技术创新进步。

　　技术因素是推动新能源替代的基础，包括内 外部两方面技术条件。内部技术条件，包括转换效率、功率预测和调频、调压、抗扰动能力等； 外部技术条件包括消纳技术及储能、可调度负荷等。工作着力点应在提升新能源装备性能、接入 系统友好性、突破大规模经济高效储能技术、内 外部技术融合等方面。

　　经济因素是新能源替代的决定性因素，核心包括新能源度电成本(主要是初始投资建设成本) 和系统成本(主要是输配电成本和调节成本)。工作着力点应在降低新能源装备制造成本和合理规 划、利用送出线路和调节资源等方面。

　　新能源起步靠政策驱动；但新能源发电要实 现对传统电源的大规模替代，技术因素和经济因 素是关键、根本，必须依靠技术和经济因素的比 较优势，实现内生式、自发式的替代。

　　（三）新能源+多时间尺度多品种的调节体系

　　为保障长周期供电充裕性，必须构建涵盖多时间尺度多品种的调节体系，实现日内、跨日、跨月、跨季调节。“新能源+调节体系”是实现大规模新能源替代的物质基础和必然选择。有关核心问题如下。

1.多时间尺度+多品种

在小时、日等短周期时间尺度，注重功率灵活调节能力建设，构建涵盖机组灵活调节、短释能时间储能、可调度负荷、联络线灵活调整等方面的调节体系。在月、年等长周期时间尺度，要更注重跨月、跨季能量调节能力建设，合理规划建设可控灵活电厂容量、长释能时间储能、互联电网电量等。

　　2. 煤电功能定位

在大规模经济高效储能技术突破前，尤其是可跨日、跨月调节的储能技术突破前，煤电依然将在保障我国电力安全供应中发挥重要作用。但煤电功能定位将发生重大转变，由传统提供电力电量的主体性电源，逐步向提供可靠电力容量、调峰能力和电压、频率支撑的基础支撑电源转变，运行上将呈现宽负荷运行、低利用小时、高启停频次等特点。未来煤电的发展，应注重使其装备特性适应功能定位。

　　3. 需求侧资源可再生负荷

一方面，新能源发电与负荷需求不匹配，且边际成本为0，供给过剩时，日内部分时段(后半夜或者中午)将出现零电价、负电价现象；另一方面，新能源度电成本未来有大幅下降空间，低成本电力将催生电制气、电制热、电制冷、电动汽车等可再生负荷。尤其氢气作为一种化石原料、二次能源(可制天然气、可燃料电池利用、可用作冶金炼钢等)，目前95%以上比例的氢气生产均出于化石能源，当“绿氢”(风电、光伏制氢)技术成熟、经济成本可控时，将会大大增加电力系统运行柔性、社会用能清洁化程度，并可通过氢气打破各能源系统间的隔离，或将对能源系统产生颠覆性影响，意义重大。欧盟制定了“氢能”发展战略，值得关注、期待。

　　需求侧响应。信息通信技术、智能终端等的快速发展，电力市场中电价波动加剧，将使普通用户具备参与电力系统调节的能力和意愿。

总体看，未来负荷特性将从单向、刚性向双向、柔性发展，需求侧成为系统灵活性的重要来源。

　　4. 新能源+储能+可再生负荷

　　“新能源+储能+可再生负荷”是“新能源+多时间尺度多品种的调节体系”中的核心。

　　通过在电力系统中配置多品种、多时间尺度储能技术；通过价格机制、技术手段等培育、引导可再生负荷等需求侧资源发展壮大，让抽水蓄能、电化学储能、电制氢、电动汽车负荷等响应生产侧，在日内、日、周、月乃至年时间尺度上，调剂生产侧丰枯余缺，可最大限度松弛电力系统实时供需平衡的刚性运行要求，提升新能源在长时间尺度保障电力平衡的能力。技术上具备条件后，当新能源综合利用成本低于煤电时，将逐步替代煤电装机容量，迎来新能源替代大规模时机。

　　（四）新能源备用

　　在以可控、具有稳定发电能力电源为主的电力系统中，主要考虑负荷备用、事故备用、检修备用等。在构建以新能源发电为主体的新型电力系统中，应提出“新能源备用”的全新概念，指为了应对新能源发电出力波动(主要是发电出力减少)及新能源发电与负荷在时间上的不匹配等而设置的备用容量，这种备用容量主要来源于出力稳定可控的机组类型。新能源备用容量的大小取决于新能源发电特性、负荷特性以及新能源装机总容量等，在规划、运行阶段均非常重要，需要进一步的深化研究，科学的确定新能源备用容量。在青海“绿电15日”及英国“连续18日无煤电运行”实践中，新能源备用分别主要是水电及气电、核电。

　　（五）构建促进新能源替代的电力系统运行机制

　　新能源替代工作的纵深推进，将显著增大电力系统运行难度。一是将运行一个高度不确定的、概率化的电力系统，电力计划平衡由过去预测负荷侧变化规律转变为必须对新能源波动规律进行预测；二是新能源功率的大幅波动将导致电力系统运行方式变化多端，如开机方式、潮流方向、保护定值等；三是将运行一个低惯量的电力系统，电源将分为提供惯量、调频的电源和不提供惯量、调频的电源，频率特性恶化。电力系统运行要向智慧化发展，实现分析在线化、决策智能化、执行自动化，应对一个高度不确定的系统。

　　（六）构建促进新能源替代的电力市场体系

　　促进新能源替代的电力市场设计，要考虑促进新能源的消纳、系统的灵活性和供电充裕性。完善创新新能源发电的交易品种、组织方式、工作流程和交易地域，为新能源高效利用创造条件，并注重发挥新能源边际成本低的优势；同时，要非常注重构建有利于体现灵活调节资源价值的市场机制，通过市场机制推动灵活调节资源价值的可持续发展和功能充分发挥。

　　（七）促进新能源替代的措施路径展望

　　促进新能源替代的措施路径展望如表2所示，根本上要求“源网荷”由“刚性”向“柔性+灵活+智慧”转变。

促进新能源替代的措施路径展望