2023年2月24日，在第二届中国电气化发展高峰论坛上，清华大学建筑节能研究中心主任、中国工程院院士江亿发表了题为《充分挖掘利用终端资源解决风电光电消纳难题》的演讲。

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江亿院士以问题为导向，结合现实，对我国在电力零碳化进程中出现的风电光电消纳难题提出解决方案，通过终端用电、终端电气化协助电力系统更好地消纳风电、光电。

电源结构变化带来的新问题

未来，随着零碳时代的到来，我国主要电源将是风电光电，占电源容量的83%，但电源结构的变化也带来新的问题：电力供需关系的季节性差别、在何处安装风电光电以及安装空间的问题、日内电源变化与需求的不匹配以及如何解决电网的稳定性等问题。

经统计分析和预测，2050年我国电力供需季节差主要体现在春秋季电力过剩，冬夏季电力不足（见下图）。针对冬夏季的电力供应不足这一问题，江亿院士认为，解决途径是保留部分火电调峰，但大幅减少年发电小时数到1700小时左右，再通过碳捕集利用与封存技术（CCUS）回收二氧化碳。针对如何春季的弃风弃光这一问题，考虑到制氢的初投资高以及某些高耗能产业生产线折旧率，江亿院士表示，跨季节储热可能是最合适的消纳方式，用来满足其他季节尤其是冬季的工业用热。

随着风电光电的大比例发展，对于在哪安置以及如何解决安置空间的问题，江亿院士和其研究团队经过仔细分析全国各个供电区域已建成和在规划的输电通道，认为风电光电装机合理的分配结果：中东部负荷密集区占六成，西部地区最多占四成。他建议，不应把风电、光电的发展都放在西北沙漠戈壁地区、依赖长途输送，而应大比例依靠中东部地区城乡建筑屋顶光伏，同时将消纳与终端用电紧密结合。我国卫星云图显示，中东部地区的建筑屋顶尤其是农村屋顶有许多空档，是巨大的资源。

建筑+私家电动车可承担主要的调峰任务

新型电力系统电力绕不开的难题是——由风电光电在一天内变化范围大所导致的日内电源与需求不匹配。根据测算，我国未来总用电负荷在10亿千瓦~35亿千瓦之间变化。除了水电和抽水蓄能电站外，还要求提供额外的储能和调节能力。而现有的空气压缩储能、集中化学储能、太阳能熔岩储能等方式不仅占用资源多且投资巨大。江亿院士提出，建筑的柔性用电+私人电动车可以承担储能和调节任务。

目前，我国电动汽车正在飞速发展，到2050年私家电动车拥有量将超过3亿辆。每辆车的电池容量50千瓦时~100千瓦时，充放电功率大于10千瓦。分析显示（见下图），私家车70%以上的时间停放在停车场。经充分调动，私家电动车可提供150亿千瓦时/日的储电，15亿千瓦~25亿千瓦的充放电能力。江亿院士强调，关键是做到一位一桩、即停即接、智能有序充电，就能够充分发挥巨大的储能能力，并且要接入建筑配网，充分利用好建筑配网资源。

此外，建筑内也具有大量的电力可调蓄资源。冷热类包括围护结构的热惯性、空调末端，以及从上世纪90年代发展的水蓄能、冰蓄能、水蓄热。电池类包括电动车以及各种家电的电池容量，都是巨大的可开发资源。通过调度建筑的储能能力，700亿平米城乡建筑最小可实现用电功率大于5亿千瓦，日储能能力大于30亿千瓦时/日。700亿平米城乡建筑日用电量在70以千瓦时~150亿千瓦时之间，除春秋季，基本可消纳私家车多余的储电量。因此，充分开发、调动、利用建筑+私家电动车，基本可以满足日内变化的储能调节作用，解决大规模发展风电、光电之后日内电源与需求不匹配难题。

采用电力对应的碳排放责任激励终端调节

接下来面临的一个瓶颈是，怎样使建筑+充电桩与电网系统协调？这些资源分布在全国千家万户，约1亿个用电末端，如何与电网协调互动是关键。江亿院士提出一个新的调控理念，由集中调控转为集中与分散相结合的调控，70%的调节任务由分散的终端，结合自身任务状况，自行平衡两方面需要，做出决策完成；30%由电网集中的精准调度实现。

对于如何激励用电终端主动参与调节这一问题，江亿院士并不赞成西方普遍采用的动态电价机制，因为我国用电侧电价承载太多使命，比如保民生、鼓励某种产业等职能，鼓励调蓄的信息会淹没于其中，很难起到激励作用。他建议，电力对应碳排放责任，而碳排放责任数值又跟电网的供需平衡关系、风电、光电比例等诸多因素密切相关，由此充分调动起全社会对碳减排的热情，使用户主动地实施在终端的调控。

江亿院士表示，用电侧的碳排放责任恒为正，只要用电就要承担碳排放责任；发电侧的碳排放责任可正可负。对于用电侧，目前还没实现零碳，所以用户有一定的碳排放权，当实际碳排放量低于它，就可以把剩下的出售。对于发电侧，当发电产生的碳排放高于当时各电源的平均值，需要承担碳排放责任，应从碳市场购买碳排放责任；当发电产生的碳排放低于当时各电源的平均值，相对减碳量是可以出售的碳排放责任。

具体来看，以电力动态碳排放责任因子C值作为激励工具，可以确定用电侧、发电侧的碳排放责任。以建筑作为电力系统调节和储能的平台，实现对用电终端的激励。同时，电力动态碳排放责任因子C值对电源侧及储能侧也起到激励作用。电网通过动态发布C值，对终端的总体用电量实现有效调控，通过适当的修正C值的变化，避免震荡，保证电网的稳定。

江亿院士总结，在未来，电力系统将面临重大变化，包括集中电源向集中与分布相结合的电源的变化，源随荷变向荷与源协调甚至荷随源变，电网的调控保障从完全依靠电源侧的调节转为电源和终端共同承担，集中和分布的储能设施逐渐成为保障电网稳定运行的重要支撑。因此，运行调节措施的变化要求设计制定新的政策机制，来适应变化情况。因为不同的政策机制针对不同的主要矛盾，面对不同的系统结构和调控模式，所以不能在已有的政策框架下研究解决问题的办法，而必须根据改变了的现实状况重新设计政策机制，生产关系需适应新的生产力的发展。采用电力动态碳排放责任因子的方法可能是适应电源结构变化的一种简单可行的方法。

（图片来源：veer图库）

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