郭剑波：电力系统的低碳转型要脚踏实地、统筹兼顾

自我国双碳目标确立以来，能源领域的低碳转型从资本市场“火”到街头巷尾，特别是今年下半年以来，陆续出现在全国部分地区、乃至世界各地的能源、电力供应紧张，使传统能源电力的供需平衡在双碳进程中遭遇到挑战，再度推至舆论的风口浪尖。

作为世界上最大的煤炭生产国、消费国和进口国，高碳能源资源的利用形式已深植于我国的经济发展模式之中。在以能源结构低碳化替代、用能终端电气化替代为主要路径实现全社会低碳转型的过程中，各行各业的发展模式发生重构的同时，也让我们愈发看到了构建新型电力系统的紧迫性和重要性。

“实现双碳目标，电力将变为基础性能源。构建以新能源为主体的新型电力系统，需要应对充裕性、安全性等多重挑战，特别是在环境目标约束下，需要提升用能经济性，并对多元主体的责任与利益进行再分配。”

中国工程院院士，中国电力科学研究院名誉院长郭剑波在接受记者专访时谈到，“电力系统转型涉及政策法规、市场机制和运行管理等各个环节的全面优化，应在各地区、各行业统筹兼顾的基础上，从社会学的角度推进低碳能源替代和有序减碳。实现能源系统的电气化，和电力系统的低碳化，要依靠我们的技术创新、磨炼我们的政策机制，更考验我们的市场建设。在当下，最为紧迫的，是应重新审视和界定电力的商品与安全双重属性的边界，并以脚踏实地、时不我待的精神，走好双碳时代中新型电力系统构建的赶考之路。”

今年下半年，在全国不同地区出现了因突击完成“双控”指标而限电限产的情况。从长期来看，碳排放约束将成为我国今后一段时期内开展能源管理工作和实现高质量发展的刚性约束。在您看来，在实现碳减排的路径中，应如何权衡好“稳增长”与“碳约束”之间的关系？郭剑波：

当前，“应对气候变化是一项集体行动”，已成为国际社会的广泛共识，控制二氧化碳排放也已进入了全球共治的轨道。未来世界能源图景骤变，足以重写国际经济格局和地缘政治格局；与此同时，我国当前的经济发展与能源、电力发展深度绑定，能源转型的速度，从一定程度上决定了国民经济高质量发展的进程。

从外部环境来看，今年3月上旬，欧盟通过了碳边境调节机制的基本框架和原则方案，对从碳排放限制相对宽松的国家和地区进口的钢铁、水泥、铝和化肥等商品征收碳关税，以此达到维护和保护欧盟产业竞争力，“倒逼”其他国家减排进程等目的。有研究表明，在不同模型、不同税率的情况下，碳关税的征收将使我国对欧贸易总量下降10%-20%，对我国外向型企业出口贸易形成巨大压力。

从内部环境来看，过去几十年，我国经济取得高速增长的同时，发展模式和产业结构不断优化调整，单位GDP能耗取得了一定幅度的下降。但相较于GDP的高增速，我国近年来的碳强度、单位GDP能耗的下降速度缓慢，而碳排放总量和能源消耗总量持续增长。以2018年的数据来看，单位GDP碳排放保持在0.71kg/美元的水平，高于0.41kg/美元的全球平均值；即使在2019年下降至0.69kg/美元，仍是当年全球平均水平的1.8倍。

众所周知，实现碳减排有两种主要途径，这其中既包括降低单位能源消费的碳排放量（即实施一次能源的清洁替代），同时也有赖于单位GDP的能源消费量（即能源消费强度）下降。未来40年，双碳目标将成为我国经济发展的全新动能，这就要求我们在碳约束的前提下，统筹好经济发展与碳减排的目标，做好推进现代化进程和推进碳达峰、碳中和过程中应对各种新风险、新挑战的准备。

今年下半年以来，全国多个省份陆续出现了突击完成能源“双控”指标、对“两高”项目“一刀切”

、限电限产的现象，这种做法有待商榷，同时也反映出我们在政策、技术和认知等多个方面，准备得还不够充分。

长久以来，我国的能源行业与国民经济发展紧密结合，受制于过去的科技水平和经济发展模式，我国产业结构中的能耗水平较高是不争的事实，如工业体系中高耗能行业占比较大，交通运输行业中老旧机动车能耗高且保有量多，建筑面积采暖能耗高，这些因素都给碳减排造成了一定的困难。但不容忽视的是，产业结构由高耗能、高污染、低附加值、劳动密集型产业，转向高科技、低碳、高附加值产业的过程相对缓慢，同时还涉及民生保障等多个环节需要兼顾。与此同时，按照双碳总量目标，到2030年，我国单位GDP二氧化碳排放要比2005年下降65%，这是碳排放总量和经济总量挂钩的指标。如果碳约束过强，特别是在2030年之前因降低碳排放总量而带来经济增长速度的下滑，反而会影响碳强度目标、国民经济和社会发展目标的实现。

目前我国在多个领域已经实现了全产业链的核心竞争优势，这是我国实现从“制造大国”向“制造强国”迈进的根基。因此，未来我们需要在严格控制“两高”项目盲目发展的同时，保持产业门类的齐全和产业链的完整，强化产业链的全球竞争力和影响力，以全产业链安全的角度统筹好减碳的节奏，保持好经济韧性，进而以发展方式的根本性转变推动国民经济的稳步增长。

此外，按照多个机构预测，未来一段时间内我国经济仍会保持中高速增长，增速远高于欧美等发达国家。进而不难判断，我国的能源需求增量还远未见顶，特别是在“双碳”目标带动电气化快速发展的当下，城镇化、清洁取暖，交通领域电能替代，都会持续拉动电力消费。

据相关统计预测，2060年我国非化石能源占比将达到80%以上，风、光将成为主要能源，且以电的形式进行利用。届时，我国全社会用电量将达到15万亿千瓦时，电源总装机约80亿千瓦，电力占终端能源消费比例将达到79%-92%。且在未来实际的发展中，很有可能还会突破这些预测数值。

因此，依照未来电力在能源结构中的地位和作用，确保电力安全将成为今后能源安全的重要内涵和重要保障。今年下半年席卷全球的一次能源危机，给同处于低碳转型期的我国，在能源供给安全方面做了很好的风险警示。未来，我们既需要在逐步降低化石能源结构占比的同时，保持新能源电量与调节性电源规模的匹配发展，同时，还要以“安全减碳”为前提，促进能源结构的进一步低碳化、清洁化转型。

我们经常说，构建新型电力系统是一项复杂、艰巨的系统工程，在您看来，我们应该如何更好地理解新型电力系统的复杂性？又该如何预判、防范可能出现的挑战与风险？

郭剑波：

构建以新能源为主体的新型电力系统，是实现双碳目标的基本支撑，也是双碳目标在电力系统中的具体表现。从系统的主要特征来看，以变流器与同步机混合发电系统为基础，以能源的综合利用，信息技术、物理架构与社会行为相统筹，形成具有弹性的复杂巨系统，将成为构建新型电力系统的基本内涵。在我看来，要构建好新型电力系统，首先需要解决好电力的安全供应保障和稳定运行两大难题。

正如刚才提到，未来随着电力在能源结构中的占比不断提高，其在能源系统中的支柱作用不断加强。但在现阶段，由于电力长周期、大规模储存的技术瓶颈仍未突破，电力的安全供应保障仍需要与能源系统的耦合协同来实现。

从物理架构上来看，未来，能源系统将会逐步衍化形成以电网为枢纽平台的综合能源系统——电、热、冷、气等能源深度耦合，在工业、交通、建筑等领域广泛替代，将实现多类型能源转化与互补，以及多种储能设备、用能负荷，乃至于多系统间的协调配合，以提高能源系统的安全性、灵活性和综合利用效率。

与此同时，新型电力系统还应加强能源体系供应侧和消费侧的多元化和互通互济，通过不同类别、不同形式的能源存储与转换，规避可能出现在转型过程中的各类风险。其中，综合利用氢能、低碳利用化石能源等多种能源供给形式，加之宜电则电、宜气则气、宜热则热的能源利用原则，将成为构建能源体系下稳定电力系统的重要依据。

从系统的功能、角色和定位来看，未来新型电力系统在经济社会中将会肩负起更加重大的社会责任、政治责任和经济责任。因此，在建立电力系统与社会系统、电力行业与其他行业协防协控的风险管控机制基础上，更应站在社会行为学的角度，来重新界定电力的安全属性与商品属性，并加紧构建“生命线工程”。

一方面，在电力市场中凸显电力的商品属性，通过市场手段释放综合能源系统中各环节的灵活调节资源潜力；另一方面，设计布局“生命线工程”，建立足够多的可靠电源保障能源安全底线，实现对保障性负荷的供给安全，同时使整个系统有足够的弹性，具有对极端事件的预防、抵御、响应及快速恢复供电的能力。

从确保系统的稳定运行来看，随着新能源逐步占据装机主体、电量主体、出力主体和责任主体的地位，系统的运行管理机制、安全稳定控制方式等多个技术层面问题，以及相应的体制机制都需要进行优化重构。

首先，由于新能源利用小时数低、保障出力低、出力分布大、功率预测绝对误差大、日内功率波动大等特性，给系统的充裕性带来极大挑战。为了应对这一风险，需要在安全性（损失负荷承受度）与经济性之间进行权衡。同时，在维系电力供应保障与经济性的微妙平衡中，必将催生商业模式、物质链、信息链和价值链的重塑，由此还会衍化出“产销者”、虚拟电厂等同时具有供需双重属性的主体，各主体间的利益平衡关系发生变化且交织耦合，对市场交易、管理机制和政策引导机制的设计提出了更高要求。

其次，新能源与常规机组的成本构成、设备特性及支撑能力差异巨大，是典型的低边际成本、高系统成本发电类型。为了确保系统的安全稳定运行，既需要提升新能源设备的并网特性，同时也需要与大电网、兜底电源和其他类型的灵活调节资源等配合，实现安全供电保障，但这又意味着额外的成本与投资，并且随着风、光发电比重的不断增加，系统“代价”就会越来越高。

但在我看来，新型电力系统所面临的充裕性挑战也好、安全性风险也罢，都是物理层面的，是可以通过技术手段加以化解的矛盾。构建新型电力系统复杂性，难就难在如何在环境、安全、经济的三角“矛盾”中，统筹协同多个目标，优化、构建与发展需要相匹配的政策机制、市场与价格机制，以及相应的监管机制。

新型电力系统构建是一个富有挑战性、开创性和战略性的工程。特别是在多种能源参与市场交易和竞争的建模、算法和出清技术尚不成熟，市场模式设计与新型电力系统建设运营之间的交互影响缺乏有效评价机制时，如何通过责、权、利的合理划分，为系统安全稳定运行和长远规划提供支撑。

当前，业内对电力市场在构建新型电力系统中发挥的作用寄予厚望。在您看来，电力市场是否可以在环境、安全与经济的“不可能三角”中斡旋多重目标？我国的低碳转型及相关市场机制建设又该延循何种轨迹有序推进？

郭剑波：

在我看来，近期是我国能源转型期，主要任务是市场、法规、技术体系的搭建与研发；中期是新型电力系统的形成期，主要任务是完善政策法规和电力市场机制，解决新型电力系统构建和安全稳定运行问题；远期是新一代能源系统的形成期，主要解决能源近零排放和能源电力安全问题，最终全面建成以新能源为主体的新型电力系统。在这一系列过程中，需要我们回答好以下两方面问题。

第一个问题，在构建新型电力系统的过程中，我们应该如何站在环境目标的视角，来做好能源电力经济这篇大文章？

能源发展，在没有颠覆性技术出现之前，始终都会面临着“三难”问题，特别是对于我国当前所处的发展阶段而言，电力供应的经济性直接关系到我国实现高质量发展的进程。从当前国际高比例新能源系统的运行经验来看，系统总成本上升推高终端用户用能成本的案例比比皆是。比如我们常说的能源转型先驱德国，在以弃核弃煤推动能源转型的道路上，德国目前的居民电价折合人民币为2.4元/度，达到欧洲最高水平，且仍呈上涨趋势。

实现我国经济的高质量发展，体现在电力系统低碳转型的过程中不单单是更清洁、更高效，其深层次含义，还要求我们关注全社会为之所付出的转型成本或“代价”，以及每一个投资者的商业可持续性。如果我们不能实现以更低的成本或“代价”实现低碳能源电力供应的目标，或者以牺牲投资者或市场主体利益为前提，都是不可持续、且终将导致高质量发展沦为一纸空谈。

未来，无论是系统运行机制设计，还是市场逻辑架构，都必须区分商业可持续发展和全社会视角的可持续发展双重命题。这其中，体制机制设计既要关注电力作为基础能源的作用，以及电力的商品与安全双重属性，同时，还需要关注合理的定价机制和成本传导机制，通过多元化的能源供应格局，和不同地区间差异化的资源优化配置，选择出更低的成本路径满足用户的用能需求，由此，以更低的“代价”实现能源电力的低碳转型。

第二个问题，目前我国或者国际电力市场架构，均是建立在传统交流电力系统之上的。这样的市场架构中隐含的“假设”，在新型电力系统到来时还是否依然存在或成立？

首先，由新能源发电的出力特性、资源特性，以及设备特性所决定，若想完全实现100%新能源供电，就必须以数倍于最高负荷的装机来满足用电需求，但这就会带来极度丰饶和极度短缺交替出现的市场形态；这也意味着，过去建立在稳定一次能源系统上的电力市场，必须转变为基于不稳定一次能源基础上稳定的电力市场形态，这是当前我国电力市场建设面临的最大挑战。

其次，如果未来系统仍保持同步交流机制，随着新能源占比的增大，系统安全在持续恶化，为了保证系统安全，就需要增加储能等设施和灵活性调节资源，但这也带来多元市场主体在责任与利益上进行再划分与再分配的需求。

因此，我们必须构建一个多元化的电力市场，基于产品的特性，以及其在电力系统中提供安全可靠供电的贡献程度和价值来设计其市场机制。与此同时，容量市场也好，辅助服务市场也好，市场机制的构建均应以系统物理条件作为市场构建的边界，然后再把电力电量作为物理平台上的交换商品进行价值变现。

总体而言，无论是新型电力系统建设，还是能源电力系统的低碳转型，都需要通过创新引领、发挥制度保障，来解决电力的安全问题；通过技术与非技术手段的组合，统筹协调，解决经济层面的问题；最后也是最为重要的，是以脚踏实地、时不我待的精神，回答好时代赋予能源电力系统的历史命题。